Monolityczny mikrofalowy układ scalony (MMIC) to rodzaj mikrochipu zaprojektowanego do pracy w zakresie częstotliwości mikrofalowych. Układy MMIC są wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, w tym w systemach telekomunikacyjnych, radarowych i satelitarnych. W przeciwieństwie do tradycyjnych obwodów mikrofalowych, które składają się z dyskretnych elementów, takich jak tranzystory, kondensatory i rezystory, MMIC są wytwarzane przy użyciu jednego kawałka materiału półprzewodnikowego, takiego jak arsenek galu (GaAs) lub fosforek indu (InP). Ta monolityczna konstrukcja pozwala na integrację wielu komponentów w jednym chipie, co skutkuje mniejszym, wydajniejszym i bardziej niezawodnym obwodem.
Układy MMIC zazwyczaj składają się z szeregu połączonych ze sobą tranzystorów, diod i innych elementów, które są ułożone według określonego wzoru, tworząc pożądany obwód. Chip jest następnie zamykany w opakowaniu ochronnym, które może zawierać radiator lub inny mechanizm chłodzący w celu rozproszenia ciepła wytwarzanego przez obwód. Układy MMIC są wykorzystywane w szerokiej gamie zastosowań mikrofalowych, w tym we wzmacniaczach niskoszumowych, wzmacniaczach mocy, mikserach i oscylatorach. Są również stosowane w bardziej złożonych systemach, takich jak anteny z układem fazowanym i syntezatory częstotliwości.
Zalety układów MMIC
Układy MMIC oferują kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi obwodami mikrofalowymi, w tym mniejszy rozmiar, wyższą wydajność i niższy koszt. Oferują także większą elastyczność projektowania, pozwalając na tworzenie złożonych obwodów z mniejszą liczbą komponentów, co może skutkować niższym zużyciem energii i wyższą niezawodnością. Układy te oparte są na złączach m-s (metal semiconductor). Złącza te charakteryzują się bardzo małą bezwładnością pojemnościową, gdyż ich pojemność złączowa jest bardzo mała. W efekcie czasy przełączania takiego złącza także są niewielkie, co umożliwia im pracę na dużych częstotliwościach sięgających nawet 300 GHz.
MMIC – budowa
Elementy MMIC mają małe wymiary (od około 1 mm² do 10 mm²) i mogą być produkowane masowo, co umożliwiło rozpowszechnienie urządzeń wysokiej częstotliwości, takich jak telefony komórkowe. Pierwotnie MMIC były wytwarzane przy użyciu arsenku galu (GaAs), półprzewodnika złożonego III-V. Ma dwie podstawowe zalety w porównaniu z krzemem (Si), tradycyjnym materiałem do realizacji układów scalonych tj. prędkość urządzenia (tranzystor) i podłoże półizolacyjne. Obydwa czynniki pomagają w projektowaniu funkcji obwodów wysokiej częstotliwości. Jednak prędkość technologii opartych na Si stopniowo wzrasta wraz ze zmniejszaniem się rozmiarów tranzystorów, a elementy MMIC można obecnie wytwarzać również w technologii Si. Podstawową zaletą technologii Si jest niższy koszt produkcji w porównaniu z GaAs. Średnice płytek krzemowych są większe (zwykle od 8 do 12 cali w porównaniu z 4 do 8 cali w przypadku GaA), a koszty płytek są niższe, co przyczynia się do tańszego układu scalonego.
Pierwotnie w urządzeniach MMIC jako urządzenie aktywne stosowano metalowo-półprzewodnikowe tranzystory polowe (MESFET). Niedawno powszechne stały się tranzystory o dużej ruchliwości elektronów (HEMT), pseudomorficzne HEMT i heterozłączowe tranzystory bipolarne. Wykazano, że inne technologie III-V, takie jak fosforek indu (InP), zapewniają lepszą wydajność niż GaA pod względem wzmocnienia, wyższej częstotliwości odcięcia i niskiego poziomu szumów. Jednak są one również droższe ze względu na mniejsze rozmiary płytek i zwiększoną kruchość materiału.
German krzemowy (SiGe) to technologia półprzewodników złożonych na bazie krzemu, oferująca tranzystory o większej prędkości niż konwencjonalne urządzenia Si, ale przy podobnych korzyściach kosztowych.
Azotek galu (GaN) jest również opcją dla MMIC. Ponieważ tranzystory GaN mogą pracować w znacznie wyższych temperaturach i pracować przy znacznie wyższych napięciach niż tranzystory GaAs, stanowią idealne wzmacniacze mocy w zakresie częstotliwości mikrofalowych.
Szeroka gama układów MMIC znajduje się w ofercie MICRO-ACTIV COMPONENTS.