微波集成電路課件

微波集成電路徐銳敏微波集成電路徐銳敏1微波電路與組件的發(fā)展RFMEMSCMOS微波電路與組件的發(fā)展RFMEMSCMOS2小型化的重要性和必要性電子技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。小型化是實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性和低成本的途徑。微電子技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、測(cè)控等無(wú)線電應(yīng)用領(lǐng)域的全面微電子化。在相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)、電子武器、毫米波成像、衛(wèi)星通信、遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中，高性能、體積小、重量輕、可靠性高、批量生產(chǎn)成本低、使用方便的小型化微波毫米波電路與系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。小型化的重要性和必要性電子技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。3第一代微波電路

——立體微波電路（20世紀(jì)40年代起）第一代微波電路

——立體微波電路（20世紀(jì)40年代起）4波導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)：品質(zhì)因素高，損耗低，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固，功率容量高。缺點(diǎn)：體積大，笨重、加工工藝和調(diào)試過(guò)程復(fù)雜，相應(yīng)成本高。波導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)：品質(zhì)因素高，損耗低，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固，功率容量高。5第二代微波電路

——微波集成電路（20世紀(jì)60年代起）第二代微波電路

——微波集成電路（20世紀(jì)60年代起）6微帶電路技術(shù)和集成電路技術(shù)微帶電路：在平面實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，造價(jià)低。集成電路：可使大量有源器件集成于一個(gè)集成電路中，大大減小了器件的體積，提高了電路功能和加工的可靠性，降低了電路的加工成本。可靠性:(1)結(jié)構(gòu)裝配;(2)抗振;(3)溫度;(4)密封。微帶電路技術(shù)和集成電路技術(shù)微帶電路：在平面實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體7混合集成電路（HMIC）采用薄膜或厚膜、印制板工藝制作無(wú)源元件和線路，再把微波固態(tài)器件裝配到電路中，實(shí)現(xiàn)微波電路集成化。微波混合集成傳輸線： 微帶線類為代表，另外還有帶狀線、槽線、共面線和鰭線等混合集成電路（HMIC）采用薄膜或厚膜、印制板工藝制作無(wú)源元8第三代微波電路

——微波單片集成電路MMIC(20世紀(jì)70年代起)第三代微波電路

——微波單片集成電路MMIC(20世紀(jì)9多芯片組件MCM（20世紀(jì)90年代）MCM（MultiChipModule）：多芯片組件），是把多塊裸露的IC芯片組裝在同一塊多層高密度互連基板上，形成一個(gè)多芯片功能組件。層與層的金屬導(dǎo)線是用導(dǎo)通孔連接的。這種組裝方式允許芯片與芯片靠得很近，可以降低互連和布線中所產(chǎn)生的信號(hào)延遲、串?dāng)_噪聲、電感／電容耦合等問(wèn)題。提高組裝密度，縮短互連長(zhǎng)度，減少信號(hào)延遲時(shí)間，減小體積，減輕重量，提高可靠性?？蓪?shí)現(xiàn)真正意義上器件和電路的三維集成。多芯片組件MCM（20世紀(jì)90年代）MCM（MultiChi10MCM結(jié)構(gòu)示意及技術(shù)領(lǐng)域MCM結(jié)構(gòu)示意及技術(shù)領(lǐng)域11LTCC技術(shù)

LTCC是多芯片組件（MCM）技術(shù)中的一種，是低溫共燒陶瓷（LowTemperatureCo-firedCeramic）的英文縮寫。800~950oC

Co-fired(疊層共燒)生瓷帶金屬導(dǎo)體(Au.Ag.Cu)DupontFerroCeramic(陶瓷基板)LowTemperatureLTCC技術(shù)LTCC是多芯片組件（MCM）技術(shù)中的一12

多層高密度封裝

可埋置無(wú)源器件

采用并行加工工藝,批量生產(chǎn)成本低小型化、高可靠、低成本、性能良好的微波電路工藝流程圖LTCC的特點(diǎn)多層高密度封裝可埋置無(wú)源器件采用并行加工工藝,小13LTCC的應(yīng)用LTCC組件示意圖LTCC的應(yīng)用LTCC組件示意圖14LTCC的應(yīng)用共形陣平面陣LTCC的應(yīng)用共形陣平面陣15MCM新技術(shù)─陽(yáng)極氧化技術(shù)起源─由俄國(guó)人在本世紀(jì)初提出。結(jié)構(gòu)、工藝─在襯底上全鍍鋁薄膜，通過(guò)激光束將非電路部分氧化變成三氧化二鋁，而電路部分保留金屬鋁薄膜，再鍍鋁薄膜，再氧化，直到多層。效果─非常適合微波集成電路，特別是毫米波電路（高精度）難點(diǎn)─多層氧化的保護(hù)鋁金屬電路擬方法─鍍鋁薄膜再進(jìn)行做保護(hù)層。MCM新技術(shù)─陽(yáng)極氧化技術(shù)起源─由俄國(guó)人在本世紀(jì)初提出。1621世紀(jì)——片上系統(tǒng)（SOC）SOC（SystemonChip）技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。使用SOC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片中。在使用SOC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，除了那些無(wú)法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。21世紀(jì)——片上系統(tǒng)（SOC）SOC（SystemonC17SOC一般結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能集成是SOC的核心技術(shù)；固件集成是SOC的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思想；嵌入式系統(tǒng)是SOC的基本結(jié)構(gòu)；IP是SOC的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。SOC一般結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能集成是SOC的核心技術(shù)；18SOC的特點(diǎn)目前主要還在硅工藝上實(shí)現(xiàn)，工作頻率在幾個(gè)GHz以下；下一步應(yīng)在GaAs和InP等上實(shí)現(xiàn)，甚至是第三代半導(dǎo)體材料SOC的特點(diǎn)目前主要還在硅工藝上實(shí)現(xiàn)，工作頻率在幾個(gè)GHz以19SOC的關(guān)鍵技術(shù)軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。IP模塊庫(kù)問(wèn)題。模塊界面間的綜合分析技術(shù)。系統(tǒng)級(jí)數(shù)?；旌系碾姶偶嫒輪?wèn)題。SOC的關(guān)鍵技術(shù)軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。20SOC的前景SOC成為新一代應(yīng)用電子技術(shù)的核心已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，這不僅是電子技術(shù)本身的革命性標(biāo)志，也是電子技術(shù)應(yīng)用的重大歷史變化。SOC使單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)生了革命性的變化，這個(gè)變化就是應(yīng)用電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，從選擇廠家提供的定制產(chǎn)品時(shí)代進(jìn)入了用戶自行開發(fā)設(shè)計(jì)器件的時(shí)代。這標(biāo)志著單片機(jī)應(yīng)用的歷史性變化，一個(gè)全新的單片機(jī)應(yīng)用時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。SOC的前景SOC成為新一代應(yīng)用電子技術(shù)的核心已經(jīng)成為不爭(zhēng)的21挑戰(zhàn)和機(jī)遇研究人員和工程技術(shù)人員面臨著擇業(yè)轉(zhuǎn)行問(wèn)題；產(chǎn)業(yè)調(diào)整；微波無(wú)源電路、鐵氧體器件等如何進(jìn)入射頻微波SOC。等等挑戰(zhàn)和機(jī)遇研究人員和工程技術(shù)人員面臨著擇業(yè)轉(zhuǎn)行問(wèn)題；22謝謝!謝謝!23微波集成電路徐銳敏微波集成電路徐銳敏24微波電路與組件的發(fā)展RFMEMSCMOS微波電路與組件的發(fā)展RFMEMSCMOS25小型化的重要性和必要性電子技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。小型化是實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性和低成本的途徑。微電子技術(shù)的高速發(fā)展推動(dòng)了通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、測(cè)控等無(wú)線電應(yīng)用領(lǐng)域的全面微電子化。在相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)、電子武器、毫米波成像、衛(wèi)星通信、遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中，高性能、體積小、重量輕、可靠性高、批量生產(chǎn)成本低、使用方便的小型化微波毫米波電路與系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)中必將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。小型化的重要性和必要性電子技術(shù)和系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。26第一代微波電路

——立體微波電路（20世紀(jì)40年代起）第一代微波電路

——立體微波電路（20世紀(jì)40年代起）27波導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)：品質(zhì)因素高，損耗低，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固，功率容量高。缺點(diǎn)：體積大，笨重、加工工藝和調(diào)試過(guò)程復(fù)雜，相應(yīng)成本高。波導(dǎo)優(yōu)點(diǎn)：品質(zhì)因素高，損耗低，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固，功率容量高。28第二代微波電路

——微波集成電路（20世紀(jì)60年代起）第二代微波電路

——微波集成電路（20世紀(jì)60年代起）29微帶電路技術(shù)和集成電路技術(shù)微帶電路：在平面實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，造價(jià)低。集成電路：可使大量有源器件集成于一個(gè)集成電路中，大大減小了器件的體積，提高了電路功能和加工的可靠性，降低了電路的加工成本。可靠性:(1)結(jié)構(gòu)裝配;(2)抗振;(3)溫度;(4)密封。微帶電路技術(shù)和集成電路技術(shù)微帶電路：在平面實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)緊湊，體30混合集成電路（HMIC）采用薄膜或厚膜、印制板工藝制作無(wú)源元件和線路，再把微波固態(tài)器件裝配到電路中，實(shí)現(xiàn)微波電路集成化。微波混合集成傳輸線： 微帶線類為代表，另外還有帶狀線、槽線、共面線和鰭線等混合集成電路（HMIC）采用薄膜或厚膜、印制板工藝制作無(wú)源元31第三代微波電路

——微波單片集成電路MMIC(20世紀(jì)70年代起)第三代微波電路

——微波單片集成電路MMIC(20世紀(jì)32多芯片組件MCM（20世紀(jì)90年代）MCM（MultiChipModule）：多芯片組件），是把多塊裸露的IC芯片組裝在同一塊多層高密度互連基板上，形成一個(gè)多芯片功能組件。層與層的金屬導(dǎo)線是用導(dǎo)通孔連接的。這種組裝方式允許芯片與芯片靠得很近，可以降低互連和布線中所產(chǎn)生的信號(hào)延遲、串?dāng)_噪聲、電感／電容耦合等問(wèn)題。提高組裝密度，縮短互連長(zhǎng)度，減少信號(hào)延遲時(shí)間，減小體積，減輕重量，提高可靠性?？蓪?shí)現(xiàn)真正意義上器件和電路的三維集成。多芯片組件MCM（20世紀(jì)90年代）MCM（MultiChi33MCM結(jié)構(gòu)示意及技術(shù)領(lǐng)域MCM結(jié)構(gòu)示意及技術(shù)領(lǐng)域34LTCC技術(shù)

LTCC是多芯片組件（MCM）技術(shù)中的一種，是低溫共燒陶瓷（LowTemperatureCo-firedCeramic）的英文縮寫。800~950oC

Co-fired(疊層共燒)生瓷帶金屬導(dǎo)體(Au.Ag.Cu)DupontFerroCeramic(陶瓷基板)LowTemperatureLTCC技術(shù)LTCC是多芯片組件（MCM）技術(shù)中的一35

多層高密度封裝

可埋置無(wú)源器件

采用并行加工工藝,批量生產(chǎn)成本低小型化、高可靠、低成本、性能良好的微波電路工藝流程圖LTCC的特點(diǎn)多層高密度封裝可埋置無(wú)源器件采用并行加工工藝,小36LTCC的應(yīng)用LTCC組件示意圖LTCC的應(yīng)用LTCC組件示意圖37LTCC的應(yīng)用共形陣平面陣LTCC的應(yīng)用共形陣平面陣38MCM新技術(shù)─陽(yáng)極氧化技術(shù)起源─由俄國(guó)人在本世紀(jì)初提出。結(jié)構(gòu)、工藝─在襯底上全鍍鋁薄膜，通過(guò)激光束將非電路部分氧化變成三氧化二鋁，而電路部分保留金屬鋁薄膜，再鍍鋁薄膜，再氧化，直到多層。效果─非常適合微波集成電路，特別是毫米波電路（高精度）難點(diǎn)─多層氧化的保護(hù)鋁金屬電路擬方法─鍍鋁薄膜再進(jìn)行做保護(hù)層。MCM新技術(shù)─陽(yáng)極氧化技術(shù)起源─由俄國(guó)人在本世紀(jì)初提出。3921世紀(jì)——片上系統(tǒng)（SOC）SOC（SystemonChip）技術(shù)，是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。使用SOC技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個(gè)應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個(gè)芯片中。在使用SOC技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，除了那些無(wú)法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起。21世紀(jì)——片上系統(tǒng)（SOC）SOC（SystemonC40SOC一般結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能集成是SOC的核心技術(shù)；固件集成是SOC的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)思想；嵌入式系統(tǒng)是SOC的基本結(jié)構(gòu)；IP是SOC的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。SOC一般結(jié)構(gòu)示意圖系統(tǒng)功能集成是SOC的核心技術(shù)；41SOC的特點(diǎn)目前主要還在硅工藝上實(shí)現(xiàn)，工作頻率在幾個(gè)GHz以下；下一步應(yīng)在GaAs和InP等上實(shí)現(xiàn)，甚至是第三代半導(dǎo)體材料SOC的特點(diǎn)目前主要還在硅工藝上實(shí)現(xiàn)，工作頻率在幾個(gè)GHz以42SOC的關(guān)鍵技術(shù)軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。IP模塊庫(kù)問(wèn)題。模塊界面間的綜合分析技術(shù)。系統(tǒng)級(jí)數(shù)?；旌系碾姶偶嫒輪?wèn)題。SOC的關(guān)鍵技術(shù)軟、硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)。43SOC的前景SOC成為新一代應(yīng)用電子技術(shù)的核心已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，這不僅是電子技術(shù)本身的革命性標(biāo)志，也是電子