一、混合集成電路及技術(shù)

　　混合集成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：①用多層布線和載帶焊技術(shù)，對(duì)單片半導(dǎo)體集成電路進(jìn)行組裝和互連，實(shí)現(xiàn)二次集成，制作復(fù)雜的多功能、高密度大規(guī)模混合集成電路。②無(wú)源網(wǎng)路向更密集、更精密、更穩(wěn)定方面發(fā)展,并且將敏感元件集成在它的無(wú)源網(wǎng)路中,制造出集成化的傳感器。③研制大功率、高電壓、耐高溫的混合集成電路。④改進(jìn)成膜技術(shù)，使薄膜有源器件的制造工藝實(shí)用化。⑤用帶互連線的基片組裝微型片狀無(wú)引線元件、器件，以降低電子設(shè)備的價(jià)格和改善其性能。

　　制造混合集成電路常用的成膜技術(shù)有兩種：網(wǎng)印燒結(jié)和真空制膜。用前一種技術(shù)制造的膜稱為厚膜，其厚度一般在15微米以上，用后一種技術(shù)制造的膜稱為薄膜，厚度從幾百到幾千埃。若混合集成電路的無(wú)源網(wǎng)路是厚膜網(wǎng)路，即稱為厚膜混合集成電路;若是薄膜網(wǎng)路，則稱為薄膜混合集成電路。為了滿足微波電路小型化、集成化的要求，又有微波混合集成電路。這種電路按元件參數(shù)的集中和分布情況，又分為集中參數(shù)和分布參數(shù)微波混合集成電路。集中參數(shù)電路在結(jié)構(gòu)上與一般的厚薄膜混合集成電路相同，只是在元件尺寸精度上要求較高。而分布參數(shù)電路則不同，它的無(wú)源網(wǎng)路不是由外觀上可分辨的電子元件構(gòu)成，而是全部由微帶線構(gòu)成。對(duì)微帶線的尺寸精度要求較高，所以主要用薄膜技術(shù)制造分布參數(shù)微波混合集成電路。

　　二、混合集成電路設(shè)計(jì)及方法

　　1、設(shè)計(jì)規(guī)劃

　　研究和開(kāi)發(fā)混合信號(hào)集成電路首先應(yīng)從市場(chǎng)需求出發(fā)，選定一個(gè)研究開(kāi)發(fā)的目標(biāo)，然后確定混合信號(hào)集成電路的系統(tǒng)定義、系統(tǒng)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)和選擇合適的算法。

　　2、系統(tǒng)建模

　　當(dāng)算法確定后，將其映射成特定的結(jié)構(gòu)，以利于線路設(shè)計(jì)及對(duì)各模塊進(jìn)行整體驗(yàn)證。此時(shí)，混合信號(hào)集成電路的系統(tǒng)功能行為與非功能約束都要被詳細(xì)說(shuō)明。另外考慮到電路的混合特性，電路必須要以不同類型的方式來(lái)規(guī)范，使用連續(xù)時(shí)變和離散時(shí)變的方式來(lái)處理，可以采用方框圖結(jié)構(gòu)形式將其分開(kāi)。目前設(shè)計(jì)者常采用Matlab、C語(yǔ)言、SystemC、SPW 等軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Matlab在算法工程師中應(yīng)用極廣，作為DSP算法的首選開(kāi)發(fā)工具，它擁有很大的用戶群。SystemC是一種專為集成電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)而開(kāi)發(fā)的語(yǔ)言，SPW是應(yīng)用最廣的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)工具，在通信、視頻等領(lǐng)域應(yīng)用很多。

　　3、數(shù)字電路/模擬電路劃分

　　在這個(gè)階段，需要根據(jù)電路的功能將模擬電路和數(shù)字電路劃分開(kāi)來(lái)。數(shù)字電路用來(lái)處理離散的信號(hào)，模擬電路則處理連續(xù)的信號(hào)。

　　4、電路級(jí)設(shè)計(jì)與仿真

　　電路可以通過(guò)具體的元器件，例如，運(yùn)算放大器、晶體管、電容器、邏輯門(mén)等來(lái)表征?；旌闲盘?hào)集成電路包括數(shù)字和模擬兩部分，其中模擬電路一般全定制設(shè)計(jì)，采用自底向上的設(shè)計(jì)流程，進(jìn)行全定制版圖設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、仿真;數(shù)字電路一般采用自頂向下的設(shè)計(jì)流程，進(jìn)行寄存器傳輸級(jí)描述、寄存器傳輸級(jí)仿真、測(cè)試、綜合、門(mén)級(jí)仿真。然后，將兩種電路放在混合信號(hào)驗(yàn)證平臺(tái)中進(jìn)行混合仿真。

　　這種混合仿真可以是寄存器傳輸級(jí)的數(shù)字電路與晶體管級(jí)的模擬電路的混合仿真，也可以是門(mén)級(jí)或晶體管級(jí)的數(shù)字電路與模擬電路的混合仿真。目前設(shè)計(jì)者主要采用由Mentor Graphics、Synopsys 和Cadence 三大EDA 工具供應(yīng)商提供的模擬和混合信號(hào)工具和技術(shù)進(jìn)行混合仿真。

　　5、版圖級(jí)設(shè)計(jì)與后仿真

　　在這兩個(gè)階段，將整合后的電路級(jí)設(shè)計(jì)，結(jié)合相關(guān)物理實(shí)現(xiàn)工藝，進(jìn)行對(duì)相關(guān)模擬電路和數(shù)字電路的版圖設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查、版圖驗(yàn)證、寄生參數(shù)提取等工作。之后通過(guò)相關(guān)的混合信號(hào)驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行混合信號(hào)電路的后仿真。

　　6、流片

　　在后仿真完成后，就可以將幾何數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)(GDSII)格式的文件送到制板廠做掩膜板，制作完成后便可上流水線流片。

　　三、混合集成電路種類

　　存在兩種用于制造混合集成電路的成膜技術(shù)：網(wǎng)印燒結(jié)和真空成膜。用前一種技術(shù)制得的膜稱為厚膜，其厚度通常在15微米以上，而用后一種技術(shù)制得的膜稱為薄膜，其厚度在幾百埃至幾千埃之間。如果混合集成電路的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)是厚膜網(wǎng)絡(luò)，則稱為厚膜混合集成電路。如果是薄膜網(wǎng)絡(luò)，則稱為薄膜混合集成電路。為了滿足微波電路的小型化和集成化的要求，存在微波混合集成電路。根據(jù)組成參數(shù)的集中和分布，該電路分為集中參數(shù)和分布參數(shù)微波混合集成電路。集總參數(shù)電路的結(jié)構(gòu)與常規(guī)厚膜混合集成電路的結(jié)構(gòu)相同，不同之處在于元件尺寸精度更高。分布式參數(shù)電路不同。它的無(wú)源網(wǎng)絡(luò)不是由視覺(jué)上可區(qū)分的電子組件組成，而是完全由微帶線組成。微帶線的尺寸精度較高，因此薄膜技術(shù)主要用于制造分布式參數(shù)微波混合集成電路。