微波薄膜集成电路
2023年薄膜集成电路行业市场前景分析
2023年薄膜集成电路行业市场前景分析薄膜集成电路（Thin Film Integrated Circuit, TFIC）是一种新型的微电子组件，因其分子层上进行区域感光曝光、刻蚀和成膜等传统微电子工艺，配合可加工的材料（如有机硅材料）制造的电路板，具有薄、轻、小等优点，成为了未来电子产品的主要组成部分之一。
本文从薄膜集成电路行业的市场现状、市场趋势以及行业发展路径三个方面进行分析。
一、市场现状目前，薄膜集成电路主要应用于手机、智能手表、智能穿戴等智能设备市场，越来越多的通信设备制造商开始关注TFIC技术的应用情况，并纷纷推出基于TFIC技术的中高端智能设备。
此外，随着消费电子市场发展，同时也在一定程度上拉动了TFIC市场的需求。
据MarketsandMarkets调研显示，全球薄膜集成电路市场规模约为60亿美元，2019年到2024年，薄膜集成电路市场将以约8.8%的复合年增长率增长到109亿美元。
其中，亚太地区薄膜集成电路市场规模最大，达到了33亿美元。
参数电路和功能电路是目前市场上使用较广泛的TFIC类型。
二、市场趋势1、5G技术推广带动市场需求增长随着5G技术的全面普及，相关硬件设备市场需求将会大大增长，这也将带动TFIC 市场的增长。
5G技术的发展需要更加快速、高效、低延迟的处理和传输能力，而TFIC技术具有小尺寸、高集成度、低功耗等优点，也更符合5G技术的需求。
2、智能穿戴市场逐渐兴起随着智能化得到人们不断的关注，智能穿戴市场逐渐兴起。
如智能手表、智能眼镜等穿戴设备，都需要采用TFIC技术实现功能的实现。
未来这一市场有望给TFIC带来更为广阔的市场空间。
3、3D打印技术的推广和应用随着3D打印技术的不断发展和应用，相信TFIC技术也会更加高效、精准、自动地形成，从而推动薄膜集成电路市场规模的快速发展。
三、行业发展路径1、加大科技创新力度TFIC技术是复合材料、多层膜、光电集成、射频集成等多领域技术的结合，因此未来TFIC行业应加大科技创新力度，尤其是结合先进技术，提升TFIC的集成度、可靠性及生产效率。
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路〔MMIC〕，有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的开展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进展设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路那么是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进展，大局部电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反应和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已到达15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路构造的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管〔GaAs FET〕的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
2023年薄膜集成电路行业市场分析现状
2023年薄膜集成电路行业市场分析现状薄膜集成电路（Thin Film Integrated Circuit，TFIC）是一种新型的集成电路技术，相对于传统的集成电路技术，具有尺寸小、功耗低、成本低、透明度高等优势，广泛应用于智能手机、平板电脑、可穿戴设备、显示屏等领域。
薄膜集成电路行业市场在过去几年取得了快速发展，但仍面临一些挑战。
首先，薄膜集成电路行业市场面临市场规模有限的挑战。
虽然薄膜集成电路在一些领域得到了广泛应用，但整体市场规模相对较小。
与传统的硅基集成电路相比，薄膜集成电路的市场份额仍然很小。
这主要是由于薄膜集成电路在技术成熟度、可靠性和性能等方面还存在一些不足之处，限制了其在更广泛的应用领域中的发展。
其次，薄膜集成电路行业市场面临技术进步的挑战。
随着科技的不断进步，新型的集成电路技术层出不穷。
例如，三维堆叠集成电路、量子点薄膜等新兴技术的出现，给薄膜集成电路带来了新的竞争压力。
薄膜集成电路企业需要不断提升技术水平，加速创新，以应对市场竞争。
再次，薄膜集成电路行业市场面临环保压力的挑战。
薄膜集成电路的制造过程中需要使用大量的化学原料和有毒有害物质，对环境造成了一定的危害。
随着环保要求的不断提高，薄膜集成电路行业需要加强环保意识，优化生产工艺，减少对环境的影响。
最后，薄膜集成电路行业市场面临国际竞争的挑战。
目前，薄膜集成电路技术在全球范围内已经形成了一些具有竞争优势的龙头企业，例如英特尔、三星电子等。
这些企业在研发实力、生产规模、市场份额等方面具有强大的竞争力。
与之相比，我国的薄膜集成电路企业相对较弱，需要加强自主创新能力和研发实力，以在国际市场中占据一席之地。
综上所述，薄膜集成电路行业市场在发展过程中面临一些挑战，例如市场规模有限、技术进步压力、环保压力和国际竞争压力等。
但是，随着技术的进步和应用领域的拓展，薄膜集成电路市场仍然具有很大的发展潜力。
薄膜集成电路企业应加强技术创新，提高产品质量，加强与其他行业的合作，以促进行业的持续健康发展。
微波混合集成电路 单片集成电路
微波混合集成电路单片集成电路微波混合集成电路单片集成电路1. 引言在当今的通信和电子领域，微波混合集成电路和单片集成电路无疑是两个备受关注的重要主题。
微波混合集成电路是指将微波集成电路与其他传输媒介相结合，以实现信号的混合、变频、放大等功能。
而单片集成电路则是指集成了大量电子元器件和电路功能的微型芯片，是现代电子设备中的核心之一。
本文将围绕这两个主题展开深入探讨，并分享个人观点和理解。
2. 微波混合集成电路微波混合集成电路是微波通信系统中的关键组成部分，具有较高的频率和带宽特性，常用于雷达、通信和射频前端等领域。
其核心技术包括微带线、耦合器、滤波器、放大器等。
在微波混合集成电路中，微带线起着连接和传输信号的作用，耦合器用于信号的耦合和分配，滤波器用于滤波和频率选择，放大器用于信号的放大和增益控制。
3. 单片集成电路单片集成电路是现代电子设备中不可或缺的部分，它将大量的电子元器件和电路功能集成在一个芯片上，实现了设备的小型化、轻便化和功能化。
单片集成电路广泛应用于计算机、智能手机、家电、车载电子等领域。
其核心技术包括MOS管、CMOS工艺、芯片设计、布线和封装等。
在单片集成电路中，MOS管是实现电路功能的基本元件，CMOS工艺为芯片提供了低功耗、高集成度的优势，芯片设计和封装则是确保芯片功能和性能的关键环节。
4. 个人观点和理解作为一名电子工程师，我对微波混合集成电路和单片集成电路有着深刻的理解和经验。
我认为微波混合集成电路的发展将会在雷达、通信和射频领域发挥更加重要的作用，其在高频率、高带宽等方面的优势将会得到更广泛的应用。
而单片集成电路的发展则将会进一步推动电子设备的智能化和功能化，为人们的生活和工作带来更多的便利和可能性。
5. 总结与展望通过本文的深入探讨，我对微波混合集成电路和单片集成电路有了更为全面、深刻和灵活的理解。
微波混合集成电路和单片集成电路作为电子领域中的重要主题，其发展将对通信、电子设备和信息技术产生深远的影响。
第07章厚膜电路的失效机理
第七章厚/薄膜集成电路失效机理厚/薄膜集成电路是一种非常重要的微电子器件。
它是将厚/薄膜集成电路技术制造的无源元件与半导体技术制造的有源器件（包括半导体集成电路芯片）采用灵活的组装技术组装在绝缘基片上所形成的集成电路，因此又称为混合集成电路。
其中，“二次集成电路”的混合集成电路发展较快，它主要是在作有厚膜或薄膜无源网络的绝缘基片上，组装上多个半导体集成电路芯片所形成的混合集成电路。
在这类电路中，膜集成电路技术通常是制作精细的互连线/交叉线和多层布线，以及某些无源元件，然后组装上半导体集成电路芯片，形成规模更大的/功能更为复杂的混合集成电路。
厚薄膜集成电路的失效不仅有硅芯片失效，而且还包括厚/薄膜元件/互连导带/组装和封装的失效模式和失效机理。
硅芯片的失效模式和机理在有关章节中已经介绍，不再重复，本章仅介绍厚/薄膜集成电路的失效模式和机理。
1* 薄膜集成电路的失效模式和机理目前，对薄膜集成电路的失效分析表明，外贴硅芯片的失效约占50%---70%，薄膜电容失效约占10---20%，薄膜电阻失效约占10%，焊接不良占10---20%，断腿失效约占5%。
一．薄膜电阻器的失效薄膜电阻材料中用得最广的是电阻率为100---300的镍铬合金和镍铬合金和氧化钽。
薄膜电阻器失效的原因是：1．温度/湿度效应。
空气中的氧可使镍铬系薄膜氧化，电阻值增大。
环境温度和电阻器本身的温升可促使氧化加速进行。
空气中的氧化扩散到钽膜晶粒间界中时，沿膜厚方向存在着氧浓度梯度。
这使钽膜老化的最大原因，温度可加速氧化过程。
如果再加上湿度，不但使表面氧的浓度增加促进氧扩散，而且还会引起电化学反应使电阻膜被腐蚀。
特别在电负荷下，温度/湿度效应更加严重。
2．针孔和工艺缺陷。
电阻膜中难免存在针孔其产生的原因与电介质膜相同。
电阻膜有效面积减小，电流密度增大并且分布不均匀，因而引起局部温度过高，严重时可使电阻膜局部烧毁而导致电阻器失效。
3．基片内Na/K离子的影响。
MMIC单片微波集成电路
单片微波集成电路（MMIC），有时也称射频集成电路(RFIC)，它是随着半导体制造技术的发展，特别是离子注入控制水平的提高和晶体管自我排列工艺的成熟而出现的一类高频放大器件。
微波集成电路 Microwave Integrated Circuit工作在300M赫～300G赫频率范围内的集成电路。
简称MIC。
分为混合微波集成电路和单片微波集成电路。
前者是用厚膜技术或薄膜技术将各种微波功能电路制作在适合传输微波信号的介质(如高氧化铝瓷、蓝宝石、石英等)上，再将分立有源元件安装在相应位置上组成微波集成电路。
这种电路的特点是根据微波整机的要求和微波波段的划分进行设计和制造，所用集成电路多是专用的。
单片微波集成电路则是将微波功能电路用半导体工艺制作在砷化镓或其他半导体芯片上的集成电路。
这种电路的设计主要围绕微波信号的产生、放大、控制和信息处理等功能进行，大部分电路都是根据不同整机的要求和微波频段的特点设计的，专用性很强。
在这类器件中，作为反馈和直流偏置元件的各个电阻器都采用具有高频特性的薄膜电阻，并且与各有源器件一起封装在一个芯片上，这使得各零件之间几乎无连线，从而使电路的感抗降至最低，且分布电容也极小，因而可用在工作频率和频宽都很高的MMIC放大器中。
目前，MMIC的工作频率已可做到40GHz，频宽也已达到15GHz，因而可广泛应用于通信和GPS, 等各类设备的射频、中频和本振电路中。
根据制作材料和内部电路结构的不同，MMIC可以分成两大类：一类是基于硅Silicon晶体管的MMIC，另一类是基于砷化镓场效应管（GaAs FET）的MMIC。
GaAs FET类MMIC具有工作频率高、频率范围宽、动态范围大、噪声低的特点，但价格昂贵，因此应用场合较少；而硅晶体管的MMIC性能优越、使用方便，而且价格低廉，因而应用非常广泛.微波集成电路是工作在微波波段和毫米波波段，由微波无源元件、有源器件、传输线和互连线集成在一个基片上，具有某种功能的电路。
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真1. 引言1.1 概述现代通信系统对于微波和毫米波频段的需求越来越高，这促使了微波毫米波芯片设计与仿真技术的快速发展。
薄膜集成无源器件技术在微波毫米波芯片设计中起到了至关重要的作用。
它通过采用薄膜材料和无源器件的集成，可以有效地实现高性能、小尺寸、低功耗以及良好的可扩展性和一体化功能。
1.2 文章结构本文将重点介绍基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真方法。
首先，我们将简要介绍薄膜集成无源器件技术的基本原理、主要应用领域以及技术发展趋势。
然后，我们将详细讨论微波毫米波芯片设计与仿真的步骤，包括设计前准备工作、器件选择和参数确定，以及电磁场仿真与分析方法。
接着，我们将通过一个具体案例研究来展示薄膜集成无源器件在微波毫米波芯片设计中的应用。
最后，我们将总结研究结果并展望未来的发展方向。
1.3 目的本文的目的是系统地介绍基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真方法，并通过具体案例研究来验证该方法的有效性和可行性。
通过深入了解该技术在通信系统中的应用，旨在推动微波毫米波芯片设计领域的进一步发展，为实现高性能、小尺寸、低功耗和多功能一体化的微波毫米波芯片提供参考和指导。
2. 薄膜集成无源器件技术2.1 基本原理薄膜集成无源器件技术是一种将微波毫米波电路中的无源器件（例如电容、电感、电阻等）直接整合在芯片上的技术。
它利用先进的制程工艺将薄膜材料（如金属、铁氧体等）通过多层沉积和纳米加工工艺，在芯片表面形成了所需的器件结构。
与传统离散元件相比，薄膜集成无源器件技术具有尺寸小、频带宽、功耗低以及可靠性高等优势。
2.2 主要应用领域薄膜集成无源器件技术在微波毫米波电路设计中具有广泛的应用领域。
它可以应用于天线系统中的耦合结构设计，改善天线的辐射特性；在滤波器设计中，实现更为精确和复杂的频率选择功能；在功分网络设计中，实现信号的分配和合并；在延迟线设计中，提供信号传输时延等。
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真
基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真微波和毫米波技术已经成为了现代无线通信、雷达和射频领域的重要关键技术。
薄膜集成无源器件技术在微波毫米波芯片设计与仿真中扮演着关键的角色。
本文将探讨基于薄膜集成无源器件技术的微波和毫米波芯片设计与仿真的方法和挑战。
薄膜集成无源器件技术是一种通过在介质薄膜上制备电子元器件的方法。
在微波和毫米波频段下，由于电路尺寸较小，传统的晶体管和集成电路芯片往往难以满足要求。
薄膜集成无源器件技术则可以制备具有更高性能和更小尺寸的无源器件，如衰减器、耦合器、滤波器等。
在微波毫米波芯片设计中，首先需要进行电路规划和设计。
通过仿真软件，可以对电路的性能进行理论预测。
例如，在无线通信领域中，设计一款高增益的低噪声放大器是非常重要的。
通过基于薄膜集成无源器件技术的仿真，我们可以优化电路参数，以满足增益、带宽、噪声系数等性能指标的要求。
在仿真过程中，需要考虑的参数包括电路中元件的尺寸、介质材料的参数和介质薄膜的性能等。
这些参数会直接影响到电路的性能。
因此，需要根据设计要求选择合适的薄膜材料和制备工艺，以及确定器件的物理尺寸。
其次，在电路仿真过程中，需要使用合适的仿真软件进行模拟和优化。
常用的仿真软件有ADS、CST、HFSS等。
这些软件可以帮助设计者分析和优化电路的性能，如S参数、功率、增益、带宽、噪声系数等指标。
通过仿真软件，可以绘制出电路的频率响应图、瞬态响应图和稳态响应图。
根据仿真结果，可以对电路进行参数的调整和优化，以达到设计要求。
在设计完成后，还需要进行电路的制造和测试。
通过薄膜集成无源器件技术，可以将电路制备在薄膜上，以减小电路的尺寸并提高制造效率。
制造完成后，可以使用测试设备对芯片进行性能测试，以验证设计结果的准确性。
需要注意的是，基于薄膜集成无源器件技术的微波毫米波芯片设计与仿真是一个复杂的过程。
除了需要具备扎实的电路设计和仿真知识外，还需要了解薄膜材料和制备工艺的特性。
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微波薄膜集成电路简介
电子科技大学
杨传仁
主要内容
一、概述 二、工艺流程 三、关键技术 四、现有基础
一、微波薄膜集成电路
厚膜混合微波 集成电路
微波集 成电路
混合微波 集成电路 (HMIC)
单片微波 集成电路 (MMIC)
薄膜微波集成 电路(MHMIC)
一、微波薄膜集成电路 厚膜混合微波集成电路(传统HMIC) 微波薄膜集成电路 (MHMIC)
(1) 微波薄膜集成电路设计
功能要求
电路设计
-信号窜扰
-寄生效应
行为设计 否 行为仿真 是 综合、优化——网表 否
-阻抗匹配
时序仿真 是 布局布线——版图
热设计
后仿真 是 结束
否
(2) 薄膜淀积
导带、电阻、电容、电感等元件
不同功能薄膜的淀积
-导体(金属)、半导体(金属氧化物)、绝缘、介质
工艺兼容性
T 薄膜处理与图形化 高精度(<10微米)的光刻工艺
长线条窄线宽刻蚀工艺 激光修调
薄膜加工
解决中心导 带电阻大问 题(1500Ω →35Ω)
Au /Pt
解决介质膜 刻蚀困难问 题
上电极 缺损
Au/NiCr BST
克服台阶处 上电极缺失 问题
工序简化
70
Atomic concentration (%)
界面过渡层
60 50 40 30 20 10 0 196 198 200 202 204 206 208 210 212 214 216
Sr O Pt Ti Ba
Transition layer ~7 nm
介质
Pt
Thickness (nm)
介质：- 低损耗 (<10-2) - 频率稳定 - 各向同性 - 低温度系数Tf (< 50 ppm/oC) -与其他薄膜工艺兼容
二、工艺流程
系 统 需 求
设计 掩膜版 薄膜加工 制造过程
MMIC、 分立元件
集成无源 元件 基片材料
互连线制 作
表面贴装
测试、 修调
检验
封装
三、关键技术
(1) (2) (3) (4) (5) (6) 微波薄膜集成电路设计 微波基片加工 薄膜淀积 薄膜处理与图形化 分离元件的集成技术 模块封装与测试技术
3m线条刻蚀
四、现有基础
电子薄膜与集成器件 国家重点实验室
微波集成电路(HMIC、MMIC)设计 薄膜加工工艺
— 金属、介质、半导体薄膜 — 蒸发、溅射、CVD、PLD、MBE、MOCVD — 3m、1m光刻工艺
超净室 材料表征平台 微波测试平台
谢谢大家！
采用光刻、蒸发和溅射等薄膜工艺制作电感、 电容、电阻、空气桥和传输线等集成元件， 而有源器件(主要采用MMIC芯片)外接在陶瓷 衬底上 元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好， 可以工作到毫米波段 集成度较高、尺寸较小
材料主要要求
基片：-低损耗(<10-3) -低介电系数 -表面抛光 导带：-高电导率 -高线条分辨率 -与其他薄膜工艺兼容