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IC基板 - モノリシックマイクロ波集積回路

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IC基板 - モノリシックマイクロ波集積回路

モノリシックマイクロ波集積回路

2023-10-07
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Author:iPCB

モノリシックマイクロ波集積回路は、マイクロ波周波数(300 MHz〜300 GHz)で動作する集積回路(IC)デバイスである。これらの装置は通常、マイクロ波混合、電力増幅、低ノイズ増幅、高周波スイッチなどの機能を実行する。モノリシックマイクロ波集積回路素子上の入出力は通常50オームの特性インピーダンスと整合する。これにより、カスケードモノリシックマイクロ波集積回路は外部整合ネットワークを必要としないため、より使いやすくなります。さらに、ほとんどのマイクロ波試験装置は50オームの環境で動作するように設計されている。


モノリシックマイクロ波集積回路


無線周波数集積回路(RFIC)と呼ばれることもあり、半導体製造技術の発展、特にイオンドーピング制御レベルの向上とトランジスタ自己集合技術の成熟に伴い現れた高周波増幅装置である。このタイプのデバイスでは、フィードバックおよび直流バイアス構成要素として使用される各抵抗器は、高周波特性を有する薄膜抵抗器を採用し、各能動デバイスと一緒にチップにカプセル化され、構成要素間の接続がほとんどないようにして、回路のインダクタンスを最小化し、分布容量を最小化する。したがって、高動作周波数と高帯域幅を有するモノリシックマイクロ波集積回路増幅器に使用することができる。


モノリシックマイクロ波集積回路は体積が小さく(1平方ミリから10平方ミリ)、大規模な生産が可能で、携帯電話などの高周波デバイスが人気を集めている。モノリシックマイクロ波集積回路は最初にガリウム砒素(GaAs)を用いて製造され、ガリウム砒素はIII−V族化合物半導体である。ICを実現するために使用される従来の材料であるシリコン(Si)と比較して、素子(トランジスタ)速度と半絶縁基板の2つの基本的な利点がある。この2つの要素は、高周波回路機能の設計に役立ちます。しかし、トランジスタの特性サイズが小さくなるにつれて、シリコンベース技術の速度は徐々に速くなり、現在ではシリコン技術もモノリシックマイクロ波集積回路の製造に使用できるようになった。GaAsに比べてSi技術の主な利点は製造コストが低いことである。シリコンウェハの直径が大きくなり、チップコストが削減され、ICのコスト削減に役立ちます。


モノリシックマイクロ波集積回路の応用

モノリシックマイクロ波集積回路はすでに各種ハイテク兵器の発展の重要な柱となり、各種先進戦術ミサイル、電子戦、通信システム、陸海空相制御アレイレーダー(特に機上と星載レーダー)に広く応用されている。携帯電話、無線通信、個人衛星通信ネットワーク、世界測位システムにも使用されている。リアルタイム衛星受信やミリ波自動衝突防止システムなどの分野では、巨大な市場が急速に発展している。


モノリシックマイクロ波集積回路の特性

1)GaAsとInPなどの基板材料は高い電子移動度、広帯域ギャップ、広い動作温度範囲と良好なマイクロ波伝送性能を持っているため、モノリシックマイクロ波集積回路は低い回路損失、低いノイズ、広い周波数帯、大きいダイナミック範囲、高い電力、高い付加効率の特徴を持っている、及び電磁放射線に対する強い抵抗力。


2)モノリシックマイクロ波集積回路は設計が柔軟で、素子密度が高く、リード線と溶接点が少ない。これらは、ディスクリート素子またはハイブリッド回路で作られたマイクロ波/ミリ波回路に比べて、体積が小さく、軽量で、信頼性が高く、動作周波数帯域幅、消費電力が低いなどの利点がある。これらは、電子戦システム、機上合成開口レーダー、衛星通信システム端末、正確な誘導弾薬端末制御装置を集積するために使用することができる。


モノリシックマイクロ波集積回路は、製造材料と内部回路の構造の違いに応じて、シリコントランジスタに基づくMMICの種類と、ガリウム砒素電界効果トランジスタ(GaAs FET)によるモノリシックマイクロ波集積回路の種類の2つに分けることができる。GaAs FET型モノリシックマイクロ波集積回路は動作周波数が高く、周波数範囲が広く、動的範囲が広く、ノイズが低いという特徴があるが、価格が高く、応用が少ない、シリコントランジスタモノリシックマイクロ波集積回路は性能が優れ、使いやすく、価格が安く、応用が広い。