由于微波放大器的重要作用,从其实际应用以来,相关行业对于此类器件的研发相当重视。随着半导体器件集成度与生产加工工艺水平迅速提高,对于其性能也提出了更严格的要求。人们希望器件的体积更小,性能能够满足多种需求,设计制作更加简便。现在由于技术的发展,一些噪声系数低,宽频带和中小功率容量的器件被设计出来,虽然还不能满足人们对于器件更高性能的要求,但是工作性能较之前的已有了巨大的提升。78810
近些年来,随着半导体的制造工艺技术飞速发展,新型高性能晶体管产生,比如高电子迁移率晶体管、异质结双极晶体管的诞生和GaAs工艺不断改进,不断促进了微波段单片集成电路即MMIC的快速发展,致使其在设计中得到快速广泛的应用。MMIC的投入使用,使得设计高性能的放大器更加方便,微波晶体管的稳定性更强。
因为放大器在微波段的各类系统中都起着重要的作用,所以近些年来,国内外对这一类器件的研发非常重视,投入很大。随着微波射频工艺水平飞速提高,要求电路系统的集成度也能尽可能提高,对放大器的各项指标也有着越来越严格的要求。工作频带宽、噪声系数低的放大器由于其能适应更多的应用场合,所以得到了非常多重视,受到人们的欢迎和信赖。论文网
在国外,现在已可以做出能够长期稳定地工作在50GHz附近的低噪声放大器。因为通频带的实现比较困难,所以有些工作带宽较宽的低噪声放大器在设计时还需要划分频段以实现不同功能。
在制造产品的工艺方面,目前国际上最普遍采用的是薄膜以及厚膜工艺。在国外,比较先进的制作方法通常是首先设计分析,仿真并根据仿真结果修改方案,然后再制作模板,在后期则利用计算机和软件控制,实现智能化无人的流水线作业。采取单模块集成方式,一次成型,以避免支付高昂的人工劳务费。另一方面,在现在的微波应用系统中,对器件的体积要求是希望越小越好,所以各种器件的尺寸也是当务之急。针对这一点,国际上较为常用的做法是通过提高电路的集成度,从而控制电路的体积。随着要求愈加严格,如果低噪声放大器仅仅通过模块来达到低噪声参数的指标,是无法满足人们的需求的。如今更倾向于使用噪声系数非常低的场效应管或是管芯以及有着高电子迁移率的晶体管来满足低噪声的需求。具体选取哪一种工艺和工作频段,选择何种制作工艺来加工都与晶体管的选择密切相关。其中,发达国家所采用的全自动化智能化控制的生产线虽然可以提高生产效率、降低制造成本,但是对技术的要求很高,要求具备相当成熟稳定的制造底板、较高的电路集成度以及良好的自动修正功能,这三点缺一不可,否则生产出的产品很有可能会出现质量缺陷,造成巨大损失。并且,研发这样的智能生产线前期的科研经费投入也很大。欧美国家花费巨大设计这样的生产线是由他们的劳动力资源不足且人工费用高以及计算机软件自动化行业发达等国情决定的。并且,在高频元件的制作过程里,因为一些寄生参数的问题以及对产品稳定性及可靠性的较高要求,在最后调试指标的阶段,仍然需要由经验丰富的技术人员完成。国外所采用的智能化全自动生产线的优缺点并存,并不一定完全适用我国的情况。
与欧美等半导体制造工艺发达的国家相比,我国目前制作工艺水平还有些落后,发展比较缓慢,极少完全采用全自动智能化的生产方式。但是最近几年,已经有几家较先进的公司和研究所引进了这种较为先进的制作方法和工艺,比如半自动化的共晶组装工艺以及厚薄膜制造工艺等。在研发阶段,国内与国外技术人员的工作很类似,都要经历方案设计、仿真及修改等过程。而在最后调试产品时,在国内一般都是由人工调试,而非全自动调试。由于我国人口数量多,劳动力资源非常丰富,相应地,劳动力价格也比较低廉,所以这样的半自动生产方式反而成本更低,更适合我国。而且这样的方式在毫米波段的产品制造时,优势更加明显,这是因为在毫米波段,许多寄生参数会有变化,全自动控制程序很有可能无法应对这些变化,而人工调试的方式则可以改善这一情况,以确保产品能够满足各项指标的要求。