最好的解析:MMIC单片微波集成电路

2024-08-13

MMIC,全称为Monolithic Microwave Integrated
Circuit,是一种高度集成的微波电路解决方案。它集成了多种关键功能,如低噪声放大器(LNA)、功率放大器、混频器、上变频器、检波器、调制器、压控振荡器(VCO)、移相器以及开关等,甚至包括整个发射和接收(T/R)单元,构成了完整的通信系统的核心部件。

MMIC的设计基础是高电子迁移率的衬底材料,如GaAs和InP。这些材料的特点在于禁带宽度宽,工作温度范围广,使得MMIC在微波传输中表现出优异性能。最显著的优势在于,由于低的电路损耗,MMIC能够实现极低的噪声,宽广的频带,以及大动态范围和高功率处理能力。此外,其附加效率高,这意味着在同等条件下,能提供更多的有用信号。最重要的是,MMIC具有卓越的抗电磁辐射性能,确保了在复杂电磁环境中系统的稳定性和可靠性。

单片微波集成电路,英文缩写MMIC,是一种高频放大器件。MMIC是在半绝缘半导体衬底上利用半导体工艺制造而成的无源和有源元器件,连接起来构成应用于微波及毫米波频段的功能电路。MMIC主要功能有功率放大、信号调制、变频、混频、检波、低噪声放大、开关、信号发射/接收等。

单片微波集成电路(MMIC)是一种微波电路,其中有源和无源元件被制成在同一半导体衬底上。
工作频率可以从1GHz到远超过100GHz,可以使用许多不同的技术和电路方法。
额外增加的术语“单片(monolithic)”是必要的,以区分他们与已有的微波集成电路(MIC,microwave integrated
circuit)之间的区别,这是一个使用焊料或导电环氧粘合剂混合组成的一些离散的有源组件和无源组件集成在一个共同的基板上。
这些被称为集成电路,它们是使用空心金属波导,其中包含有源器件而且需要大量机械设计和车间加工问题的替代方案。

20世纪70年代,第一块MMIC在美国被研发问世,早期主要应用在军事领域。MMIC具有频带宽、功率大、损耗小、噪声低、抗电磁辐射等优点,在降低电子产品体积、重量与成本方面效果显著,20世纪90年代以来,在民用领域需求迅速增长。现阶段,毫米波雷达是MMIC的重要下游产品,被广泛应用在电子、通讯、卫星定位、自动驾驶汽车、军工装备等领域。

根据材料的不同来划分,MMIC可以分为硅基MMIC、氮化镓型MMIC、砷化镓型MMIC等产品。由于砷化镓具有电子迁移率高、最大漂移速度大、电阻小等特点,以其为材料制造而成的MMIC工作频率高、频率范围大、噪声低,可以应用在高端领域。硅基MMIC部分性能低于砷化镓型MMIC,但综合性能较好、价格低廉,应用范围更为广泛。

根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年MMIC(单片微波集成电路)行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,受益于智能手机、无线通信、国防等产业蓬勃发展,产品更新迭代速度不断加快,全球市场对MMIC需求持续上升。2019年,全球MMIC市场规模约为79亿美元。预计2020-2025年,全球MMIC市场将继续以10.3%左右的增速增长,到2025年市场规模将达到142亿美元左右。

在海外市场中,MMIC生产商主要有美国博通、美国亚德诺、美国思佳讯、美国MACOM、美国Qorvo、德国英飞凌、法国UMS、法国VectraWave、荷兰恩智浦等;在中国市场中MMIC生产商主要有华光瑞芯、三安光电、亚光科技等。全球MMIC行业中,欧美企业数量较多,技术先进;受益于电子、通信、军工等产业快速发展,中国MMIC行业中涌现出一批优秀企业,整体实力不断增强。

总之,MMIC在电子产品制造中是不可或缺的元器件,在高技术产业发展中占有重要地位,全球市场空间巨大。经过不断发展,我国MMIC行业实力不断增强,能够生产的产品种类日益丰富,市场国产化率正在不断提升。我国是全球最大的消费电子生产国、自动驾驶技术不断进步、5G产业发展快速,未来MMIC行业发展前景广阔。

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