Τι είναι τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων;

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων, ή MIC, είναι ένας τύπος ημιαγωγών μικροτσίπ που έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν ειδικά σε συχνότητες μικροκυμάτων, συχνά στο 1 gigahertz (GHz) ή υψηλότερες. Η ειδική ικανότητα μετάδοσης μέσω μικροκυμάτων είναι συνήθως αυτή που διαφοροποιεί τα MIC από άλλους τύπους ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τα MIC χρησιμοποιούνται ευρέως σε μικρές ηλεκτρονικές συσκευές που λειτουργούν μέσω ηλεκτρονικών και ηλεκτρομαγνητικών συχνοτήτων, όπως κινητά τηλέφωνα, συσκευές GPS, τηλεκατευθυνόμενα συστήματα και συσκευές απεικόνισης. Το μικρό τους μέγεθος τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται σε πολλαπλές φορητές, ασύρματες συσκευές και η φύση του MIC είναι τέτοια που ένα τσιπ μπορεί να λειτουργήσει ως αυτόνομη συσκευή, χρησιμοποιώντας μόνο μια γκοφρέτα ημιαγωγών.

Τα MIC σχεδιάστηκαν για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1940 και εξελίχθηκαν από το βασικό κύκλωμα μικροκυμάτων, καθώς η ζήτηση και οι τεχνολογίες της εποχής επέτρεψαν την πρόοδο στην κατασκευή κυκλωμάτων με βάση το πλακίδιο. Έκτοτε, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων έχουν ωριμάσει από απλά κυκλώματα μιας λειτουργίας σε πολύπλοκα κυκλώματα πολλαπλών λειτουργιών όλο και πιο μικρού μεγέθους και πολύπλοκων δυνατοτήτων. Αποτελούν τη ρίζα των βιομηχανιών κατασκευής μικροκυμάτων και ημιαγωγών και πολλοί τύποι MIC μπορούν να παραχθούν φθηνά και αποτελεσματικά μαζικά για χρήση σε ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, την επιστήμη και τη βιομηχανία.

Οι εξειδικευμένοι τύποι MIC έχουν διαφορετικά οφέλη και εφαρμογές, οι οποίες συχνά καθορίζονται από τη μέθοδο κατασκευής τους. Τα υβριδικά ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων (HMIC) κατασκευάζονται με την τοποθέτηση διακριτών εξαρτημάτων σε μια πλακέτα κυκλώματος, που αναφέρεται ως υπόστρωμα. Τα επιμέρους εξαρτήματα μπορεί να είναι πυκνωτές, αντιστάσεις, τρανζίστορ ή άλλα τσιπ. Μαζί, αποτελούν ολόκληρο το MIC. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή και τη συγκόλληση εξαρτημάτων μπορούν να επηρεάσουν τη συχνότητα, τις ηλεκτρικές ιδιότητες και τη συνολική απόδοση του κυκλώματος.

Τα μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων, γνωστά και ως MMIC, απαιτούν έναν πιο περίπλοκο σχεδιασμό, στον οποίο ολόκληρο το κύκλωμα είναι σχεδιασμένο ως ένα ενιαίο τσιπ και όλα τα εξαρτήματα κατασκευάζονται στο ημιαγώγιμο υπόστρωμα. Τα MMIC χρησιμοποιούνται συχνά σε δορυφορικά συστήματα που απαιτούν μικρά, φθηνά κυκλώματα που εξακολουθούν να προσφέρουν υψηλή ταχύτητα και απόδοση. Αυτά τα κυκλώματα λειτουργούν σε ζώνες οπουδήποτε από 300 megahertz (MHz) έως 300 GHz, και είναι ικανά για πολλαπλές λειτουργίες χειρισμού συχνότητας και ισχύος.

Πολλοί χρήστες βρίσκουν ότι τα MMIC προσφέρουν σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των υβριδικών κυκλωμάτων λόγω των διαφορών σχεδιασμού και των δυνατοτήτων απόδοσης. Η σύγχρονη ιδέα του ολοκληρωμένου κυκλώματος μικροκυμάτων γενικά αναφέρεται στο MMIC — το οποίο θεωρείται πρόοδος σε σχέση με το αρχικό, μεγαλύτερο, βαρύτερο MIC — παρά τους περιορισμούς MMIC, οι οποίοι μπορεί να περιλαμβάνουν λειτουργική ακαμψία μετά την αρχική κατασκευή. Για πιο στιβαρά, επεκτάσιμα και ευέλικτα σχέδια κυκλωμάτων, πολλά ενσωματώνουν πολλαπλά, εξειδικευμένα MMIC πολλαπλών λειτουργιών σε μεγαλύτερα, πιο σύνθετα ολοκληρωμένα κυκλώματα μικροκυμάτων.