MMIC的基础知识

更新时间：2026-09-17

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MMIC 是一种集成电路（IC），主要将微波放大、开关和混合功能整合到单一半导体基板上。

它代表“单片微波集成电路"，指的是单片微波集成电路。集成电路分为两种类型：混合型和单片集成型。单片集成电路是指将必要元件集成到单一板板上以提供功能。

而混合集成电路则是高密度集成电路，如单片集成电路，在主板或模块基板上形成单一集成电路。

MMIC主要用于使用微波的通信目的，如智能手机等移动设备、利用传感器进行RFID通信、基站的发射/接收IC以及卫星广播接收机。与通过分立元件组合制造的传统微波集成电路（MICC）相比，该系统没有焊接点，因此故障率更低。

此外，由于零件数量较少，使用MMIC有助于实现小型化、减轻重量和降低成本。

MMIC的原理是在半绝缘半导体基板（如砷化镓和晶体氧化硅）上形成电感和电容器等被动元件，这些材料适合构建微波集成电路，并抑制高频损耗，从而形成双极晶体管，这是一种具有优异工作速度的有源器件以及其他类似的方法来创建模拟集成电路。

MMIC中常用的有源元件包括MESFET、HEMT、HBT和MOSFET。它们通常由砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和超离子（SOI）等化合物半导体材料制成，或具有优异绝缘性能的半导体基板。

由于不同半导体材料影响电子迁移率和带隙能量，选择具有符合工作频率和电压电阻等规格的半导体，可以实现高输出和高频。使用无源元件的主要目的是确保微波电路通过电感、电容和电阻的阻抗匹配。

电感器通常使用高阻抗轨道或螺旋电感器。电容器包括介质和相对电极形成夹层状结构的MIM结构，或是并排排列的梳状电极。

微波应用中MMIC的代表例子包括GaAs基板、SOI-CMOS和SiGe基板上的MMIC。用于智能手机蜂窝设备的高频功率放大器和低噪声放大器、用于WiFi通信的高频功率放大器，以及用于天线周围传输和接收路径切换的开关，通常作为GaAs板或SOI-CMOS MMIC上的MMIC使用。

原因是为了向基站传输多个GHz频段的微波信号，功率必须被放大并输出数瓦，从而实现高放大率和高效率的晶体管，并实现高频匹配这是因为电路中使用的电容和螺旋电感适用于可保持较高质素因子的 SOI 板上的砷化镓板或 MMIC。

此外，HBT（异质结双极晶体管）在该领域也很常用。这是因为采用MOCVD薄膜沉积技术后，变异控制相对容易，且不像HEMT器件那样需要负功率偏置。

在没有MMIC的情况下难以配置的应用包括5G，尤其是毫米波通信，以及毫米波应用于车载雷达的碰撞规避。在这种情况下，有源器件通常使用具有优良频率响应、基于InP的H型重质管和基于硅的细型SOI-CMOS或SiGe型HBT的GaAs HEMT器件。

截止频率（fT）和最大振荡频率（fmax）常被用作测量器件特性的性能指标，但对于下一代通信标准如Beyond 5G和6G的亚太赫兹区域，能够放大这些频率的半导体器件非常有限。例如，对于处理D波段140GHz的半导体器件，fT的强度至少是约300GHz的两倍。

对于无源器件，毫米波段的传输损耗高，因此与其采用离散配置，不如通过MMIC集成，以尽量减少单个电路模块之间的传输损耗。在毫米波应用中，称为波束成形的天线阵列技术也与MMIC结合使用以产生功率，5G和6G通信的研发日益活跃。