Моделирование и проектирование монолитных интегральных схем малошумящих усилителей диапазона крайне высоких частот тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат технических наук Гнатюк, Дмитрий Леонидович

• Гнатюк, Дмитрий Леонидович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гнатюк, Дмитрий Леонидович

Содержание

Введение

1 Анализ современного состояния в области создания монолитных интегральных схем малошумящих усилителей Ка-диапазона

1.1 Выводы

2 Разработка методики проектирования монолитных интегральных схем малошумящих усилителей КВЧ-диапазона

2.1 Анализ методов моделирования и проектирования СВЧ монолитных интегральных схем

2.2 Методика проектирования СВЧ монолитных интегральных схем на основе полного электродинамического расчета топологического проекта

2.2.1 Получение исходных данных для проектирования

2.2.2 Построение моделей транзисторов

2.2.3 Моделирование принципиальной схемы и расчет топологического проекта малошумящего усилителя

2.3 Выводы

3 Разработка и экспериментальные исследования образцов монолитных интегральных схем малошумящих усилителей Ка-диапазона

3.1 Методика экспресс-анализа малосигнальных Б-параметров

3.2 Методика экспресс-анализа коэффициентов шума и усиления

3.3 Разработка, изготовление и исследование монолитных 77 интегральных схем малошумящих усилителей Ка-диапазона

3.4 Выводы

4 Сравнительный анализ полученных результатов

4.1 Сравнение разработанных монолитных интегральных схем малошумящих усилителей Ка-диапазона с зарубежными аналогами

4.2 Оценка адекватности методики проектирования на основе полного электродинамического расчета топологического проекта

4.3 Выводы

Заключение

Список использованных источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование и проектирование монолитных интегральных схем малошумящих усилителей диапазона крайне высоких частот»

Введение

Современное состояние развития радиоэлектроники характеризуется активным освоением диапазона крайне высоких частот (КВЧ). К настоящему времени в ведущих развитых странах мира уже освоен и широко используется частотный диапазон до 40 ГГц. Преобладающими областями применения КВЧ-диапазона являются системы спутниковой связи, сотового телевидения, цифровой радиосвязи [1], [2].

Частотная перегрузка наиболее активно используемого СВЧ-диапазона до 40 ГГц привела к необходимости поиска альтернативных, более высокочастотных диапазонов. За последнее десятилетие научно-технический прогресс привел к появлению коммерческих электронных компонентов миллиметрового диапазона с приемлемыми параметрами и стоимостью, что повлекло за собой активное освоение частот до 100 ГГц и выше. Основным назначением данных частотных диапазонов к настоящему времени являются системы связи со сверхвысокими скоростями передачи информации.

Помимо вышеуказанных областей применения частотный спектр занят системами телеметрии, радиометрами для исследования состава атмосферы, радиотелескопами для исследования глубокого космоса, а также целым рядом систем военного назначения [3-5].

Значительное влияние на развитие радиоэлектронных средств (РЭС) миллиметрового диапазона оказывает спектр естественного поглощения радиоволн в атмосфере Земли. Характеристики поглощения радиоволн в атмосфере в зависимости от частотного диапазона хорошо известны [6]. В СВЧ-диапазонах до 38 ГГц атмосферное затухание не превышает 0,3 дБ/км. Первый значительный пик затухания приходится на частоту 22,235 ГГц и связан с поглощением на парах воды. Далее следует сильное затухание в полосе частот около 60 ГГц, обусловленное поглощением радиоволн парами воды и молекулами кислорода. На частоте 60 ГГц ослабление достигает 15 дБ/км, что существенно ограничивает дальность передачи радиоволн. В окнах

прозрачности между пиками затухания наблюдается монотонный рост поглощения. Относительно "чистые" окна лежат в спектре частот 25 - 40 ГГц и 70-100 ГГц.

Окна непрозрачности на первый взгляд непригодны для использования, однако сильное затухание сигнала в атмосфере становится достоинством, если задуматься о таких параметрах, как скрытность, возможность повторного использования частот, взаимное влияние приемопередающих устройств и т.п. Разумеется, для передачи на дальние расстояния, в единицы километров, диапазоны окон непрозрачности далеко не оптимальны, но если говорить о расстояниях в сотни и десятки метров (локальные и персональные сети), картина радикально меняется. Прежде всего, из-за сильного ослабления, связанного с поглощением на атмосферном кислороде, устраняется проблема интерференции между различными источниками сигнала, принадлежащими разным сетям. Также обеспечивается возможность организации каналов связи в космосе, защищенных от влияния помех со стороны Земли.

Одной из особенностей современного этапа развития СВЧ электроники является широкое применение монолитных интегральных схем (МИС) вместо доминирующих ранее гибридных сборок. Важность технологии МИС состоит в том, что помимо улучшения основных технических параметров РЭС, таких, как широкополосность, дальность действия, разрешающая способность, она позволяет повысить их надежность, воспроизводимость, КПД, сократить массогабаритные характеристики, уменьшить стоимость при серийном производстве. Кроме того, монолитная технология позволяет объединить в одном кристалле сразу несколько функциональных устройств (система на кристалле). Благодаря тому, что длины волн в миллиметровом диапазоне существенно снижают габариты антенных систем, одним из важных направлений развития систем на кристалле являются миниатюрные антенные системы, вплоть до интегрированных в чип фазированных антенных решеток или направленных антенн другой конструкции [4].

Применение монолитной технологии, однако, накладывает на производителей и разработчиков современных РЭС ряд требований, связанных с особенностями данной технологии. В силу своей природы отдельная МИС является лишь малой частью цельной полупроводниковой подложки. В ходе манипуляций с подложкой на ее поверхности формируются микроскопические элементы. Это подразумевает применение широкой номенклатуры современного специализированного оборудования в условиях чистых комнат с высоким классом чистоты во избежание воздействия пыли и влаги на поверхность пластины, использование качественных расходных материалов на каждом технологическом этапе, проведение исследований для выбора наиболее оптимальных технологических режимов и материалов, подготовку высококвалифицированного персонала. Все это делает производственный процесс долгим и дорогим, поэтому важным условием рентабельности производства является его массовость.

Другой особенностью технологии МИС являются малые размеры кристаллов, которые делают практически невозможной подстройку схемы после изготовления. Кроме того, такая подстройка нарушила бы один из принципов монолитной технологии, а именно - снижение издержек и затрат труда. Кроме того, часто проверить функциональность схемы не представляется возможным до завершения производственного процесса [7].

Поэтому необходимо использовать такую стратегию разработки МИС, которая позволяет получать искомый результат с первой итерации. В этом разработчикам приходят на помощь системы автоматизированного проектирования (САПР), позволяющие рассчитывать параметры схемы и моделировать физические процессы в ней, не прибегая к физической реализации самой схемы. Современные средства САПР позволяют строить линейные и нелинейные модели, создавать библиотеки элементов для использования в расчетах, автоматизировать оптимизацию характеристик схемы по заданным параметрам и построение топологического проекта в соответствии с действующей технологией, нормами и допусками.

Передовые средства САПР позволяют проектировать не только отдельные активные и пассивные компоненты схемы, но и всю схему целиком, причем не только схемотехнически, но и электродинамически, позволяя решать еще одну проблему, вызванную малыми размерами МИС, а именно - проблему возникновения паразитной взаимной связи между элементами МИС. Важность использования электромагнитных расчетов неизмеримо возрастает с ростом частоты и переходом от мегагерц и единиц гигагерц к десяткам и сотням гигагерц, когда длина волны и геометрические размеры изделия сокращаются и становятся сравнимы, в связи с чем параметры элементов схемы необходимо рассматривать как распределенные.

Наряду с ведущими мировыми державами Россия также включилась в освоение КВЧ-диапазона, однако, в основном, в роли потребителя западных технологий в виде готовых изделий или элементной базы. Российская доля мирового рынка высоких технологий составляет порядка 0,5%. Основная причина такого положения дел заключается в том, что развитию микроэлектроники в СССР уделяли необходимое внимание лишь до 1985 года. К тому времени отставание от США составляло 1,5-2 года. Начиная с 1986 года объемы финансирования НИОКР стали резко сокращаться что, естественно, повлекло прогрессирующее отставание от ведущих стран, таких как США и Япония [8].

Одна из объективных проблем развития отечественной СВЧ-микроэлектроники - отсутствие массового спроса на элементную базу, поскольку в России отсутствует массовое производство аппаратуры, использующей СВЧ-компоненты. Основным потребителем СВЧ-компонентов в России является рынок военной и специальной техники. Его доля стремится к 100%. При этом в мире ситуация кардинально противоположная. Доля военных задач в общем объеме микроэлектронного производства неизменно сокращается. В целом по полупроводниковой микроэлектронике она составляет не более 1%.

Для обеспечения национальной и информационной безопасности Президентом Российской Федерации В.В. Путиным И апреля 2002 года были утверждены «Основы политики Российской Федерации в области развития электронной компонентной базы на период до 2010 года и дальнейшую перспективу». Эти государственные меры по ускоренному развитию отечественной электроники и замене в стратегически значимых системах иностранной электронной компонентной базы отечественной понятны. Для освоения массового производства отечественной электронной продукции нельзя обойтись покупкой компонентов зарубежного производства. Во-первых, необходимо обеспечить национальную и информационную безопасность страны, а также ее технологическую независимость. Во-вторых, освоение массового производства отечественной конкурентоспособной

радиоэлектронной аппаратуры внесет существенный вклад в развитие экономики страны. В-третьих, использование импортной элементной базы экономически невыгодно по критерию цена-качество [9].

Логическим продолжением данного документа явилось принятие к реализации ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 годы». Ожидается, что за счет наращивания объемов производства отечественной гражданской продукции доля специальных изделий в общем объеме производства сократится до 15%, при этом почти на 20% сократится доля импортных изделий на российском рынке [10].

В настоящее время российскими производителями СВЧ усилителей серийно освоен частотный диапазон лишь до 27,5 ГГц. Наибольшую номенклатуру изделий выпускают такие известные предприятия как ФГУП «НИИ Исток» и НПФ «Микран». Обзор выпускаемых отечественными предприятиями усилителей с указанием основных характеристик изделий приведен в работе [11]. Как отмечается, наилучшие параметры усилителей (коэффициент шума, выходная мощность) были достигнуты при применении зарубежных транзисторов. Это замечание свидетельствует о том, что многие

отечественные усилители до сих пор являются гибридными. Хотя в литературе имеются публикации, демонстрирующие отечественные успехи в сфере разработки и изготовления СВЧ усилителей и других типов приборов в монолитном исполнении [12-16].

Тем не менее, освоение отечественной промышленностью более высоких частотных диапазонов остается стратегически важной задачей. Окно прозрачности на частотах 25 - 40 ГГц соответствует так называемому Ка-диапазону. Сравнительно низкое затухание в атмосфере в широкой полосе частот делает этот диапазон привлекательным для реализации в нем целого ряда приемо-передающих радиоэлектронных систем различного назначения. Настоящая работа посвящена разработке отечественных монолитных интегральных схем МШУ Ка-диапазона, которые являются основой входного тракта любой приемо-передающей системы. Имея большое практическое значение для реализации государственных задач, данная работа позволит не только предоставить российской промышленности отечественную элементную базу и технологию ее производства, но также заложить технологический и интеллектуальный базис для освоения диапазона частот до 100 ГГц.

Одной из особенностей разработки высокочастотных МИС является применение библиотек элементов (PDK - Process Design Kit), встраиваемых в САПР и позволяющих учесть особенности конкретной технологии изготовления МИС. Преимуществами использования библиотек элементов являются повышение точности моделирования, удобство проектирования топологии, сокращение длительности цикла проектирования. Кроме этого, библиотеки элементов позволяют организовать одновременную работу производителя СВЧ МИС с несколькими заказчиками [17].

Разработка изготовителем МИС собственной верифицированной библиотеки элементов является отдельной сложной и трудоемкой задачей. Решение данной задачи, без сомнения, является обязательным для крупных предприятий, изготовителей широкой номенклатуры элементной базы, использующих стандартизированные технологии производства.

Предоставление собственной библиотеки элементов компаниям-разработчикам МИС создает условия для массовой разработки и производства элементной базы. Ведущие мировые производители охотно предоставляют разработчикам МИС свои библиотеки элементов и гарантируют при последующем производстве изделий на своих заводах получение результата в пределах оговоренной погрешности. Важность выбора и применения библиотеки элементов при проектировании МИС подчеркивается в литературе [7].

Однако методика расчетов на основе библиотечных элементов имеет и недостаток, связанный с избыточностью. Жесткая привязка к конструктивным параметрам фиксированного количества библиотечных элементов и топологическим нормам проектирования ограничивает возможности разработчика лимитированным набором топологических решений. Это отрицательно сказывается на комплексе характеристик разрабатываемой схемы и может приводить к увеличению габаритных размеров кристалла, ухудшению линейности, широкополосности, росту потерь. Поэтому данная методика проектирования не является оптимальной для разработки высокочастотных МИС.

Целью настоящей диссертационной работы является совершенствование методики сквозного проектирования монолитных интегральных схем малошумящих усилителей (МИС МШУ) КВЧ-диапазона.

Для достижения поставленной цели в диссертации необходимо было решить следующие основные задачи:

- Разработать методику проектирования МИС МШУ, позволяющую проводить разработку схемы без использования специализированной библиотеки элементов;

- Построить модели транзисторов, с достаточно высокой точностью описывающие динамические и шумовые характеристики отечественных высокочастотных ОаАз рНЕМТ-транзисторов;

- Создать методики измерений динамических и шумовых характеристик МИС МШУ непосредственно на рабочих пластинах без необходимости резки

пластины на кристаллы и их разварки в корпуса;

- Реализовать методику проектирования на практике на примере разработки МИС МШУ Ка-диапазона;

- Оценить адекватность разработанной методики проектирования путем экспериментальных исследований изготовленных образцов МИС МШУ Ка-диапазона.

Научная новизна.

1. Впервые в России созданы образцы МИС МШУ Ка-диапазона, имеющие СВЧ - и шумовые характеристики на уровне мировых аналогов и рекордно малый размер кристалла.

2. Выявлено возникновение систематической погрешности расчетов по разработанной методике проектирования, связанной с влиянием конструктивных параметров, которые не могут быть точно описаны методами, применяемыми в используемой САПР.

3. Построены линейная и шумовая модели транзисторов, с высокой точностью описывающие отечественные ОаАэ рНЕМТ СВЧ-транзисторы вплоть до частоты 67 ГГц.

4. Разработана методика зондовой калибровки анализатора шума, позволяющая с высокой точностью выполнять процедуры калибровки и измерений без необходимости перекоммутации составных элементов измерительного стенда.

5. Заложены схемотехнические, конструктивные и технологические основы создания МИС более высокочастотных диапазонов.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

1. Разработана методика проектирования высокочастотных монолитных интегральных схем малошумящих усилителей на основе электродинамических расчетов полного топологического проекта.

2. Разработанная методика проектирования внедрена в ИСВЧПЭ РАН.

3. Создан программно-аппаратный комплекс для проведения вычислений согласно разработанной методике проектирования.

4. Созданы методики исследования параметров МИС МШУ до частоты 67 ГГц и собраны соответствующие измерительные стенды.

5. Разработаны и исследованы образцы МИС МШУ Ка-диапазона.

6. Разработанные образцы МИС МШУ Ка-диапазона использованы в ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова" в НИР «Форсаж».

7. Результаты исследований использовались в ходе выполнения следующих работ:

- НИР «Разработка базовой технологии изготовления встроенных интегральных антенных элементов для диапазонов частот 5 ГГц, 10-12 ГГц» (Государственный контракт от «18» мая 2010 г. № 01.426.11.0019).

- НИР «Исследования по созданию конструктивно-технологического базиса монолитных интегральных схем крайне высоких частот в диапазоне 3040 ГГц» (Государственный контракт от «13» сентября 2010 г. № 14.740.11.0136).

- НИР «Разработка базовых серийных технологий изделий микроэлектроники: систем на кристалле, в том числе в гетероинтеграции сенсорных и исполнительных элементов (СВЧ - усилители и встроенные антенны)» (Государственный контракт от «31» мая 2011 г. № 16.426.11.0031).

- НИР «Разработка базовых серийных технологий изделий микроэлектроники: микроэлектронных устройств различных типов (КВЧ монолитных интегральных схем на метаморфных наногетероструктурах)» (Государственный контракт от «12» сентября 2011 г. № 16.426.11.0046).

- НИР "Форсаж" (Заказчик ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова", дог. №34-1370 от 2.03.2009, ГЗ-Росатом).

- НИР "Форсаж-КВЧ-М" (Заказчик ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова", дог. №34-1384 от 31.03.2009, ГЗ-Росатом).

- ОКР «Пакет-8-И» (Заказчик ФГУП «НПП «Исток», договор №33/101-10 от 4 мая 2010 г.).

На защиту выносятся следующие положения:

1 Методика проектирования элементной базы КВЧ-диапазона на основе полного электродинамического расчета топологии схемы без использования специализированной технологической библиотеки элементов, позволяющая с первой итерации получать предсказуемые результаты, что особенно важно в связи с высокой стоимостью и большой продолжительностью одного цикла разработки и производства МИС.

2 Разработанные модели транзисторов, корректно описывающие СВЧ-транзисторы на высоких частотах и позволяющие выполнять проектирование усилителей КВЧ-диапазона.

3 Методики и результаты исследований СВЧ - и шумовых характеристик разработанных МИС МШУ.

Публикации и личный вклад автора.

По результатам исследований и разработок, представленных в диссертационной работе, опубликованы 20 печатных работ, в том числе 9 статей в рецензируемых журналах, рекомендованных списком ВАК, 6 статей в сборниках трудов конференций, 5 свидетельств о государственной регистрации топологий интегральных микросхем.

Автор принимал непосредственное участие в планировании и проведении работы, обработке и обсуждении полученных результатов, подготовке публикаций.

Лично автором выполнялась разработка методики проектирования МИС МП ТУ КВЧ-диапазона, моделирование принципиальных схем МШУ Ка-диапазона, разработка и электродинамические расчеты топологических проектов МШУ, подготовка информации для изготовления рабочих фотошаблонов, сборка и наладка измерительных стендов, разработка методики зондовых измерений коэффициента шума, проведение измерений параметров образцов МШУ и тестовых транзисторов.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 96 наименований. Содержание работы

изложено на 122 страницах, включая 60 рисунков и 4 таблицы.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертационной работы, сформулирована цель исследований, представлена научная новизна и их практическая значимость, приведены положения, выносимые на защиту.

В первой главе описано современное состояние в области разработок МИС МШУ Ка-диапазона. Рассмотрены способы их построения, использованные топологические и технологические решения.

Во второй главе проведен анализ методов моделирования и проектирования СВЧ МИС. Показаны недостатки общепринятой методики проектирования с использованием верифицированных библиотек элементов для разработки высокочастотных МИС. Разработана методика проектирования СВЧ МИС на основе электродинамических расчетов полного топологического проекта, не требующая наличия верифицированной библиотеки элементов.

В третьей главе описаны методики экспресс анализа рабочих характеристик МИС МШУ зондовым способом. Приведены результаты экспериментов по разработке и исследованию параметров МИС МШУ Ка-диапазона.

В четвертой главе выполнен анализ полученных в работе результатов с целью оценки эффективности предложенной методики проектирования и адекватности использованных моделей. Проведено сравнение разработанных МИС МШУ Ка-диапазона с зарубежными аналогами.

В заключении сформулированы выводы и основные результаты, полученные в работе.

1 Анализ современного состояния в области создания монолитных интегральных схем малошумящих усилителей Ка-диапазона

В любых радиотехнических системах передачи, приема и обработки информации необходимы усилители радиочастотных сигналов. Основное функциональное назначение радиочастотного усилителя - повышение уровня входного сигнала без недопустимых искажений его формы, спектрального состава или ухудшения отношения сигнал/шум. К малошумящим обычно относятся усилители с коэффициентом шума менее 4-5 дБ, который в большой степени зависит от верхней рабочей частоты [18].

В наши дни характерной особенностью радиоэлектронных устройств СВЧ-диапазона является монолитно-интегральная технология их изготовления. Устройства, изготовленные при помощи данной технологии, принято называть СВЧ монолитными интегральными схемами (СВЧ МИС) (или ММ1С в английской транскрипции).

Слово «монолитные» отражает фундаментальные особенности СВЧ МИС, то есть то, что они формируются на одном кристалле полупроводникового материала в рамках единого технологического процесса. Аббревиатура «СВЧ» характеризует рабочий частотный диапазон таких схем, который охватывает длины волн от 1мм до 1м, что соответствует частотам от 300 МГц до 300 ГГц. Термин «интегральные схемы» означает, что полупроводниковый материал несет на себе не только единичный диод или транзистор, а полноценную электрическую цепь, состоящую как из активных, так и пассивных элементов.

Основные этапы развития технологии МИС изложены в [7]. Преимущества и недостатки технологии МИС хорошо известны и подробно описаны в [19], [20].

Как отмечается, одним из основополагающих принципов технологии МИС в связи с ее высокой стоимостью является снижение издержек, в первую очередь за счет массовости производства. Это подчеркивает поднятую во

введении проблему отечественной СВЧ-микроэлектроники, заключающуюся в отсутствии массового спроса на элементную базу внутри страны.

Существенный скачок в развитии технологии МИС был сделан в 80 - 90 годы 20 века в США в ходе реализации программ Advanced On-Board Signal Processing (AOSP) и Microwave and Millimeter Wave Monolithic Integrated Circuits (MIMIC), инициированных на государственном уровне с целью повышения тактико-технических характеристик систем вооружения.

В результате данных мер были внедрены методы быстрого измерения НЧ - и СВЧ-параметров приборов на частотах вплоть до 95 ГГц непосредственно на полупроводниковой пластине, созданы статистические модели приборов для систем проектирования, было освоено производство GaAs СВЧ-микросхем с широко развитой инфраструктурой, обеспечивающей разработку материалов, подложек, масок, оборудования, средств измерения и проектирования схем. Еще одним важным следствием реализации

вышеупомянутых программ явилось снижение стоимости GaAs МИС с 20

2 2 долларов/мм в 1988 году до 0,1 долларов/мм сегодня (в крупносерийном

коммерческом производстве) [5].

Анализ открытых источников информации показывает, что в настоящее время за рубежом имеются ряд производителей МШУ Ка-диапазона, предлагающих свою продукцию на продажу. К ним относятся такие фирмы как Triquint Semiconductor, Skyworks Solutions, Raytheon Company, Hittite Microwave Corporation, Mimix Broadband Inc, Avago Technologies, United Monolithic Semiconductors (UMS).

Информация о коммерчески доступных образцах МШУ Ка-диапазона вышеуказанных фирм-производителей сведена в таблицу 1. Как следует из проведенного анализа, подавляющее большинство усилителей изготовлены на основе GaAs рНЕМТ гетероструктур на подложках толщиной не более 100 мкм. Всего один из представленных в таблице 1 образцов создан на гетероструктуре типа тНЕМТ (метаморфной), а именно - RMLA31400 компании Raytheon.

Таблица 1 - Характеристики коммерчески доступных МШУ Ка-диапазона зарубежного производства

Образец Год выпуска Диапазон, ГГц Усиление, дБ Шум, дБ Sil, дБ S22, дБ Питание Размер, мм2

Skyworks AA038N3-00 [21] н/д 37-40 15-12 3,5-3,8 -12--17 -13--19 5В, 20 мА 1,61x1,31

Alpha Industries AA028N1-00 [22] н/д 24-30 17-18 2,8-3,6 -10--30 -18--35 4,5В, 24 мА 2,36x1,25

Raytheon RMLA31400 [23] 2002 31-40 19-21 1,6-2,1 -5 - -40 -8--17 1,9В, 16 мА 2,25x1,25

Raytheon RMWL38001 [24] 2001 37-40 23-24 2,2-2,7 -10 - -15 -10--11 4В, 50 мА 2,9x1,25

Triquint TGA4511 [25] 2004 30-38 15-18 2,5-3 -8 - - 24 -16--35 3,5В, 110 мА 2,7x1,8

Triquint TGA4507 [26] 2004 28-36 20-25 2,1-2,3 -6--10 -6 - -23 ЗВ, 60 мА 1,86x0,85

Triquint TGA4508 [27] 2003 30-42 20-21 2,7 - 3,2 -6--12 -15--27 ЗВ, 40 мА 1,7x0,8

Triquint TGA13071 [28] 2009 23-29 17-15 2,5-3,1 -5--10 -5--6 5В, 50 мА 2,54x1,15

Hittite HMC-ALH3692 Г291 н/д 24-40 18-27 1,4-2,2 -10--20 -13 - -30 5В, 66 мА 2,1x1,37

Hittite HMC-ALH3763 Г301 2007 35-45 16-20 1,6-2,2 -10--23 -17--20 4В, 87 мА 2,7x1,44

Hittite HMC-566 [31] н/д 29-36 19-23 2,5-3 -13--24 -8--10 ЗВ, 80 мА 2,54x0,98

Hittite НМС-С027 [32] н/д 29-36 20-22 2,5-3 -10--26 -6--10 ЗВ, 80 мА НМС-566 в корпусе

Hittite HMC-263 [33] н/д 24-36 20-23 1,8-2,7 -10--25 -10 - -17 ЗВ, 58 мА 2.48x1.33

Avago Technologies AMMC-6241 [34] н/д 26-43 17-22 2,6-3,3 -10- -14 -17- -25 ЗВ, 60 мА 1,9x0,8

Mimix XB1005-BD [35] 2008 35-45 19-20 2,5-3,0 -5--14 -13--30 3,5В, 50 мА 2,4x1,3

Mimix XL1002-BD [36] 2010 20-36 20-25 2,5-3,3 -10--25 -15--22 5В, 85 мА 2,35x1,95

Mimix XL1010-BD [37] 2008 20-38 15-19 3 -12 -15 4В, 45мА 1,0x1,5

Mimix XL1000-BD [38] 2010 20-40 17-21 2-4 -5 - -20 -5 --17 ЗВ, 35 мА 2,0x1,0

United Monolithic Semiconductors CHA2094 [39] 1999 36-40 21-23 3-3,5 н/д н/д 3,5В, 60 мА 1,72x1,08

United Monolithic Semiconductors CHA2194 [40] 2002 36-44 19-20 3-4 -11--21 -9--11 3,5В, 42 мА 1,67x0,97

United Monolithic Semiconductors CHA2391 [41] 2002 36-40 14,5-15,5 2-2,5 -10--14 -10--20 4В, 50 мА 1,67x1,03

United Monolithic Semiconductors CHA2395 [42] 2002 36-40 30-31 2,5-3 -10 - -15 -10 3,5В, 90 мА 2,07x1,11

United Monolithic Semiconductors CHA2394 [43] 2006 36-40 19-21 2-2,5 -8--10 -12--25 3,5В, 60 мА 1,72x1,08

United Monolithic Semiconductors CHA2091 [44] 2007 36-40 13-15 3 -11 --15 -7--10 4В, 45 мА 1,67x1,03

United Monolithic Semiconductors CHA2095 [45] 2008 36-40 26-27 3-4 -7--10 -8 - -20 3,5В, 90 мА 2,07x1,11

1 Не рекомендуется компанией-разработчиком для использования. Вместо него рекомендуется использовать TGA4507.

2 Усилитель с таким же названием, фотографией и СВЧ-характеристиками фигурирует в каталоге компании Northrop Grumman и датируется 2007 годом.

3 Аналогичная фотография и СВЧ-характеристики приведены для усилителя XL1004-BD компании Mimix Broadband Inc за 2007 год.

Усилители были разработаны в период с 1999 до 2010 г.г. Наиболее ранние ссылки на разработки относятся к усилителям фирм UMS и Raytheon. Предлагаемая сегодня продукция фирмы Triquint датируется производителем 2003 - 2009 годами. Следует отметить, что усилитель Triquint TGA1307, датируемый 2009 годом, официально не рекомендован к использованию, по-видимому, из-за плохого согласования по входу и выходу. Компания-разработчик рекомендует использовать вместо него более старую разработку TGA4507 2004 года. Компания Raytheon также не предлагает для открытой продажи усилителей более поздних разработок. При этом обе компании продолжают разработки усилителей Ка-диапазона на других типах гетероструктур, в частности, метаморфных [46, 47]. Анализ характеристик продукции свидетельствует о том, что усилители 1999 - 2004 годов до сих пор остаются конкурентоспособными по сравнению с усилителями 2009 - 2010 годов. Данная особенность особенно хорошо прослеживается на примере продукции компании UMS. В настоящей таблице представлены усилители, разработанные компанией UMS в период с 1999 по 2010 годы. При этом более поздние образцы не имеют существенных преимуществ по сравнению со своими предшественниками. Создается впечатление, что новые модели не столько заменяют старые, сколько дополняют модельный ряд, предоставляя в распоряжение разработчиков более широкую номенклатуру продукции по коэффициентам усиления. Исключение составляет, пожалуй, лишь модель 2007 года СНА2394, которая, по-видимому, пришла на смену разработке 1999 года СНА2094, сократив коэффициент шума на 1 дБ, сохранив габариты, напряжение питания и потребляемый ток. Интересен также и тот факт, что компания UMS заявляет применение технологии формирования затворов 0,25 мкм. При этом уровень шумов усилителей находится на уровне продукции Triquint с заявленной длиной затвора 0,15 мкм.

Условно все усилители можно разделить на две группы: усилители с монотонно изменяющейся зависимостью коэффициента усиления и усилители, имеющие в графике коэффициента усиления так называемую «полку».

Усилители первой группы в заявленном рабочем диапазоне, как правило, имеют большую неравномерность коэффициента усиления с перепадом 4 - 5 дБ и более. К этой группе относятся, например, усилители ТСА4507, НМС-АШ369, НМС-АШ263, НМС566, характеристики которых показаны на рисунке 1 (здесь и далее на рисунках 2 и 3 приведены оригинальные иллюстрации производителей).

30

ю 20

(Л 10

1Л

о

_|

с 0

3

о

X -10

об

с ге -20

о

-30

(>;н!п I | 1

--- 1 1 1 1 | 1 1 : | ... 1

ощ. : :

1К1! ; ; :

Заключение диссертации по теме «Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах», Гнатюк, Дмитрий Леонидович

4.3 Выводы

1. Проведено сравнение разработанных образцов МШУ Ка-диапазона на йаАз рНЕМТ-гетероструктурах с зарубежными аналогами. Наглядно продемонстрировано, что уровень СВЧ- и шумовых характеристик разработанных усилителей соответствует современному мировому уровню, а по таким параметрам как размер кристалла и потребляемая мощность, разработанные усилители превосходят большинство из аналогов.

2. Установлено, что предложенная методика проектирования на основе электродинамических расчетов полного топологического проекта схемы имеет систематическую погрешность расчетов. Предложен способ учета влияния систематической погрешности на результат вычислений. Определен способ сокращения величины систематической погрешности.

3. Установлено, что расчеты, выполненные по предложенной методике, позволяют получать предсказуемые результаты разработки МИС с первой итерации с достаточно высокой точностью вычислений. Адекватность разработанной методики и использованных моделей подтверждается результатами измерений.

Заключение

В результате выполнения диссертационной работы была разработана методика проектирования СВЧ МИС МШУ на основе электродинамического анализа полного топологического проекта схемы, позволяющая с достаточной точностью проводить корректное моделирование рабочих характеристик изделий без использования специализированных библиотек пассивных элементов и получать положительный результат с первой итерации.

Разработана методика автоматизированного построения линейных и шумовых моделей транзисторов в САПР Microwave Office. С использованием разработанной методики созданы модели отечественных GaAs рНЕМТ СВЧ-транзисторов, с высокой точностью описывающие линейные и шумовые свойства вплоть до частоты 67 ГГц.

Разработана методика зондовой калибровки для измерения коэффициентов шума и усиления, позволившая упростить проведение процедур калибровки и измерений за счет исключения процедуры перекоммутации составных элементов измерительного стенда. Точность методики является достаточной для проведения анализа параметров усилительных и транзисторных структур.

Экспериментально подтверждена эффективность разработанной методики проектирования на примере создания МИС МШУ Ка-диапазона. Продемонстрировано, что уровень СВЧ- и шумовых характеристик разработанных усилителей соответствует современному мировому уровню, а по таким параметрам как размер кристалла и потребляемая мощность, разработанные усилители превосходят большинство из аналогов. Разработанные образцы МИС МШУ Ка-диапазона использованы во ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова" в НИР «Форсаж».

Установлено, что разработанная методика проектирования на основе электродинамических расчетов полного топологического проекта схемы имеет систематическую погрешность расчетов. Определен способ сокращения величины систематической погрешности. Предложен способ учета влияния систематической погрешности на результат вычислений. Экспериментально подтверждена эффективность предложенного способа учета влияния систематической погрешности. Результаты практического применения методики показали принципиальную возможность ее использования для разработки СВЧ-усилителей. Расчеты, выполненные по разработанной методике, позволяют с достаточной точностью получать предсказуемые результаты разработки МИС с первой итерации без использования специализированных библиотек пассивных элементов. Адекватность разработанной методики и моделей подтверждается результатами измерений.

Разработанная методика проектирования МИС внедрена в ИСВЧПЭ РАН. С ее помощью были изготовлены ряд изделий в монолитном исполнении различных частотных диапазонов на гетероструктурах йаАэ рНЕМТ, ОаАБ тНЕМТ, АЮаЫ/АШ/ОаЫ/сапфир НЕМТ. Созданы образцы МШУ с интегрированными в кристалл антенными элементами [91 - 96].

По результатам работы получены 5 свидетельств о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы:

- Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. Широкополосный малошумящий усилитель / Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2011630032 от 4 февраля 2011.

- Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. Монолитный интегральный ультраширокополосный усилитель мощности диапазона 0,01 - 4 ГГц на гетероструктурах АЮаТчГЮаМ / Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2011630033 от 11 февраля 2011.

- Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. Монолитный интегральный трехкаскадный малошумящий усилитель КВЧ-диапазона / Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2011630034 от 11 февраля 2011.

- Мальцев П.П., Матвеенко О.С., Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. Прямоугольный интегральный антенный элемент со встроенным малошумящим усилителем для диапазона 10-12 ГГц / Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2012630008 от 10 января 2012.

- Мальцев П.П., Матвеенко О.С., Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. Прямоугольный интегральный антенный элемент со встроенным малошумящим усилителем для диапазона 5 ГГц / Свидетельство о государственной регистрации топологии интегральной микросхемы №2012630001 от 10 января 2012.

Результаты исследований использовались в ИСВЧПЭ РАН в ходе выполнения следующих работ:

- НИР «Разработка базовой технологии изготовления встроенных интегральных антенных элементов для диапазонов частот 5 ГГц, 10-12 ГГц» (Государственный контракт от «18» мая 2010 г. № 01.426.11.0019).

- НИР «Исследования по созданию конструктивно-технологического базиса монолитных интегральных схем крайне высоких частот в диапазоне 3040 ГГц» (Государственный контракт от «13» сентября 2010 г. № 14.740.11.0136).

- НИР «Разработка базовых серийных технологий изделий микроэлектроники: систем на кристалле, в том числе в гетероинтеграции сенсорных и исполнительных элементов (СВЧ - усилители и встроенные антенны)» (Государственный контракт от «31» мая 2011 г. № 16.426.11.0031).

- НИР «Разработка базовых серийных технологий изделий микроэлектроники: микроэлектронных устройств различных типов (КВЧ монолитных интегральных схем на метаморфных наногетероструктурах)» (Государственный контракт от «12» сентября 2011 г. № 16.426.11.0046).

- НИР "Форсаж" (Заказчик ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова", дог. №34-1370 от 2.03.2009, ГЗ-Росатом).

-НИР "Форсаж-КВЧ-М" (Заказчик ФГУП "ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова", дог. №34-1384 от 31.03.2009, ГЗ-Росатом).

- ОКР «Пакет-8-И» (Заказчик ФГУП «HlIII «Исток», договор № 33/10110 от 4 мая 2010 г.).

В результате выполнения работы заложены схемотехнические, конструктивные и технологические основы для освоения более высокочастотных диапазонов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гнатюк, Дмитрий Леонидович, 2012 год

Список использованных источников

1 Commercial Applications for GaAs Millimeter Wave MMICs / Gailon E. Brehm, Dan L. Green, Larry J. Mowatt // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest - 2004. - [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.csmantech.Org/Digests/2004/2004Papers/4.1 .pdf, свободный (дата обращения: 14.01.2012).

2 Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2005. - № 4. - С. 12-18.

3 New Generation of Ka-Band Equipment for Telecommunication Satellites / J.-L. Cazaux, J.-C. Cayrou, C. Miquel // 12th GaAs Symposium- Amsterdam, 2004.-P. 519-522.

4 Миллиметровый диапазон как промышленная реальность. Стандарт 802. 15. Зс и спецификация WirelessHD / В. Вишневский, С. Фролов, И. Шахнович // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2010. - № 3. - С. 70 -78.

5 Викулов И., Кичаева Н. Технология GaAs-монолитных схем СВЧ в зарубежной военной технике // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2007. - № 2 - С. 56-61.

6 Викулов И. Беспроводные системы связи осваивают четырехмиллиметровый диапазон // Электроника: наука, технология, бизнес. -2009.-№2.-С. 2-5.

7 Practical MMIC design / Steve Marsh // Artech House, Boston, London. -2006.-P. 377.

8 Алферов Ж. Полупроводниковая электроника в России. Состояние и перспективы развития.// Электроника: наука, технология, бизнес. - 2004 - №5-С. 88-92.

9 Немудров В., Корнеев И. Микросхемы для телекоммуникационной аппаратуры. Нужны ли отечественные разработки? // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2008 - №6.— С. 26 - 31.

10 Борисов Ю., Суворов А. ФЦП "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники" на 2008-2015 годы // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2008 - №1— С. 8 - 12.

11 Карпов Ю. Отечественные транзисторные усилители СВЧ // Компоненты и технологии. - 2007. - №1. - С. 86 - 92.

12 Семенова JI. М., Осипов А. М. Разработка монолитных малошумящих усилителей L- и S-диапазонов // Материалы 17-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». - 2007. - том 1. - С. 95-96.

13 Аржанов С.Н., Баров A.A., Гусев А.Н. и др. Комплект управляющих СВЧ GaAs МИС для систем АФАР // Материалы 17-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». -2007.-том 1.-С. 75-76.

14 Мокеров В.Г., Гюнтер В .Я., Аржанов С.Н. и др. Монолитный малошумящий усилитель Х-диапазона НА основе 0,15 мкм GaAs р-НЕМТ технологии // Материалы 17-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». - 2007. - том 1. - С. 77-78.

15 Баров A.A., Игнатьев М.Г. GaAs МИС СВЧ коммутатора на основе ПТШ // Материалы 14-й Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». - 2004. - С. 137-138.

16 Малошумящий усилитель диапазона 1-6 ГГц / Е.С. Литвиненко // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22), часть 1.- С. 67 - 69.

17 Сальников A.C., Коколов A.A., Шеерман Ф.И. Разработка библиотеки элементов для проектирования отечественных гетероструктурных СВЧ МИС в среде Microwave Office // 2010. - Доклады Томского

государственного университета систем управления и радиоэлектроники.-2010.-№2 (22).-часть 1.-С. 157- 160.

18 Твердотельные усилители малой и средней мощности / JI. Белов // Электроника: наука, технология, бизнес. -2006-№5 -С. 46-54.

19 Design considerations for monolithic microwave circuits / R. A. Pucel // IEEE transactions on microwave theory and techniques- 1981- vol. MTT-29-№6.- P. 513 -534.

20 Аналоговые полупроводниковые интегральные схемы СВЧ / В.H. Данилин, А.И. Кушниренко, Г.В. Петров // Радио и связь. - М., 1985. - С. 192.

21 Skyworks Solutions Inc., AA038N3-00, 37-40 GHz GaAs MMIC Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.htmldatasheet.com/skyworks/aa038n300.htm, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

22 Alpha Industries, AA028N1-00, 24-30 GHz GaAs MMIC Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http ://www. chipfmd.ru/datasheet/alpha/ aa028n 100 .htm. свободный (дата обращения: 24.01.2012).

23 Raytheon Company, RMLA31400, 31-40 GHz Low Noise Amplifier MMIC, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chipfmd.ru/datasheet/raytheon/rmla31400.htm. свободный (дата обращения: 24.01.2012).

24 Raytheon Company, RMWL38001, 37-40 GHz Low Noise Amplifier MMIC, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chipfind.ru/datasheet/raytheon/rmwl3 8001 .htm, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

25 TriQuint Semiconductor, TGA4511-EPU, 30-38 GHz Balanced Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.chipfind.ru/datasheet/triquint/tga451 lepu.htm, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

26 TriQuint Semiconductor, TGA4507, Ka-Band Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.triquint.com/prodserv/more info/proddisp.aspx?prod_id=TGA4507, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

27 TriQuint Semiconductor, TGA4508, Ka-Band Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.triquint.com/prodserv/more_info/proddisp.aspx?prod_id=TGA4508, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

28 TriQuint Semiconductor, TGA1307, Ka-Band Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http ://www.triquint.com/products/p/TGA 1307, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

29 Hittite Microwave Corporation, HMC-ALH369, 24 - 40 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://hittite.advante.rU/catalog/2/5/258.html свободный (дата обращения: 24.01.2012).

30 Hittite Microwave Corporation, HMC-ALH376, 35 - 45 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http ://hittite.advante.ru/catalog/2/5/259.html, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

31 Hittite Microwave Corporation, HMC-566, 29-36 GHz GaAs pHEMT MMIC Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://hittite.advante.ru/catalog/2/5/231 .html. свободный (дата обращения: 24.01.2012).

32 Hittite Microwave Corporation, HMC-C027, 29 - 36 GHz Wideband Low Noise Amplifier Module, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://hittite.advante.rU/catalog/2/5/268.html, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

33 Hittite Microwave Corporation, НМС263, 24 - 36 GHz Low Noise Amplifier Chip, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://hittite.advante.rU/catalog/2/5/194.html свободный (дата обращения: 24.01.2012).

34 Avago Technologies, АММС-6241, 26 - 43 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.avagotech.com/pages/en/rf_microwave/amplifiers/low_noise_amplifiers/ ammc-6241/, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

35 М/А-СОМ Technology Solutions Inc., XB1005-BD, 35 - 45 GHz, Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.etsc.m/products/mimix/#5, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

36 М/А-СОМ Technology Solutions Inc., XL1002-BD, 20 - 36 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.macomtech.com/low-noise-amplifiers, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

37 М/А-СОМ Technology Solutions Inc., XL1010-BD, 20 - 38 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.macomtech.com/low-noise-amplifiers, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

38 М/А-СОМ Technology Solutions Inc., XL1000-BD, 20 - 40 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.macomtech.com/low-noise-amplifiers, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

39 United Monolithic Semiconductors, СНА2094, 36-40 GHz Low Noise High Gain Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

40 United Monolithic Semiconductors, СНА2194, 36-44 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

41 United Monolithic Semiconductors, CHA2391, 36 - 40 GHz Very Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

42 United Monolithic Semiconductors, СНА2395, 36 - 40 GHz Low Noise Very High Gain Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

43 United Monolithic Semiconductors, СНА2394, 36 - 40 GHz Very Low Noise High Gain Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

44 United Monolithic Semiconductors, СНА2091, 36 - 40 GHz Low Noise Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

45 United Monolithic Semiconductors, СНА2095, 36-40 GHz Low Noise Very High Gain Amplifier, Product Datasheet [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.ums-gaas.com/low-noise-amplifier.php, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

46 Progress in GaAs-Based Metamorphic Technology / W.E. Hoke, C.S. Whelan, P.F. Marsh et al. // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. -2001. - [Электронный ресурс] Режим доступа: http://www.csmantech.Org/Digests/2001/PDF/l l_l__Hoke.pdf, свободный (дата обращения: 14.01.2012).

47 High performance metamorphic HEMTs on 100-mm GaAs substrate / M. Kao, E.A. Beam III, M. Muir et al. // 2000 International Conference on Gallium Arsenide Manufacturing Technology. - Washington D.C. - 2000. - P. 225 - 227.

48 Tokumitsu Т. K-Band and millimeter-wave MMICs for emerging commercial wireless applications // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2001. - vol. 49. - Issue 11. - P. 2066-2072.

49 Fujimoto S., Katoh Т., Ishida et al. A Ka-Band Ultra-Compact Low-Noise MMIC Amplifier // Asia-Pacific Microwave Conference. - 2000. - P. 638-641.

50 Ziqiang Yang, Tao Yang, Yu Liu A Ka-band Four-stage Self-biased Monolithic Low Noise Amplifier // J Infrared Milli Terahz Waves. - 2009. - Vol.30, №5.-P. 417-422.

51 Ka Band GaAs MMIC chipset for satellite communication payloads / M.C. Comparini, M. Feudale, P. Ranieri et al. // GaAs-98 Conference proceedings. -1998.-P. 79-84.

52 High-performance Ka-band monolithic low-noise amplifiers using 0,2-um dry-recessed GaAs pHEMTs 52 / Y. Kwon, D.S. Deakin, E.A. Sovero, J.A. Higgins // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. - 1996. - Vol. 6, №7. -P.253-255.

53 S. Long, L. Escotte, J. Graffeuil et al. Ka-band Coplanar Low Noise Amplifier design with power pHEMTs // 11th GaAs Symposium. - Munich. - 2003. -P. 321-324.

54 A Ka-Band Monolithic CPW-Mode T/R Modules Using 0.15 ¡am Gate-Length GaAs pHEMT Technology / Chia-Shih Cheng, Chien-Cheng Wei, Hsien-Chin Chiu et al. // 2008 Global Symposium on Millimeter Waves Proceeding. — 2008.-P. 87-90.

55 Ka-band Monolithic GaAs pHEMT Circuits for Transceiver Applications / Chun-Hsien Lien, Kuo-Liang Deng, Chieh-Chao Liu et al. // Asia-Pacific Microwave Conference. - 2000. - P. 1171-1174.

56 Разработка монолитного малошумящего усилителя диапазона частот 30 37,5 ГГЦ на GAAS рНЕМТ-гетероструктурах / Черкашин М.В., Добуш И.М., Бабак Л.И. и др. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22), часть 1.-С. 34-37.

57 Coplanar microwave integrated circuits / Ingo Wolff // John Wiley & Sons, Hoboken, New Jersey, 2006. - P. 557.

58 P.C. Chao, K.C. Hwang, D.W. Tu et al. Very high efficiency and low cost power metamorphic HEMT MMIC technology // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2000. - P. 57 -60.

59 Твердотельные СВЧ-прнборы и технологии. Состояние и перспективы / И. Шахнович // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2005. - №5.-С. 58-64.

60 М. Chertcuk, F. Benkhelifa, М. Dammann et al. Metamorphic InAlAs/InGaAs HEMT MMIC technology on GaAs substrate: from promise to reality // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2000. - P. 233 -236.

61 GaAs pHEMT and InP HEMT MMIC Requirements for Satellite Based Communications Systems / M. J. Delaney, R.C. Wong, T.T. Lee, B.M. Paine // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2001 - [Электронный ресурс] Режим доступа: - http://www.csmantech.org/Digests/2001/PDF/6_5_Delaney.pdf , свободный (дата обращения: 14.01.2012).

62 High performance and high reliability InP HEMT low noise amplifiers for phased-array applications / Grundbacher R., Yeong-Chang Chou, Lai R. et al. // Microwave Symposium Digest, 2004 IEEE MTT-S International. - 2004. - Vol.1. -P. 157- 160.

63 Транзисторы на основе полупроводниковых гетероструктур: моногр. / А.Н. Ковалев // Изд. Дом МИСиС. - М., 2011. - 364 с.

64 0.1 jim InP HEMT MMIC Fabrication on 100 mm Wafers for Low Cost, High Performance Millimeter-Wave Applications / J. Uyeda, R. Grundbacher, R. Lai et al. // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest - 2004 - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.csmantech.Org/Digests/2004/2004Papers/4.3.pdf, свободный (дата обращения: 24.01.2012).

65 Hafer G. Skyworks Solutions Six Inch GaAs Conversion // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2010. - P. 83 - 86.

66 M. Kao, E.a. Beam III, M. Muir et al. High performance metamorphic HEMTs on 100-mm GaAs substrate // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2000. - P.225 - 227.

67 C.S. Whelan, P.F. Marsh, W.E. Hoke, Т.Е. Kazior et al. GaAs metamorphic HEMT (MHEMT): the ideal candidate for high performance, millimetre wave low noise and power applications // GaAs Manufacturing Technology Conference Digest. - 2000. -P.237 - 240.

68 An Ultra-Low Power InAs/AlSb HEMT Ka-Band Low-Noise Amplifier / J.B. Hacker, J. Bergman, G. Nagy et al. // IEEE Microwave and wireless components letters.- 2004- Vol. 14, № 4.- P.156 - 158.

69 Robust AlGaN/GaN Low Noise Amplifier MMICs for C-, Ku- and Ka-band Space Applications / E.M. Suijker, M. Rodenburg, J.A. Hoogland et al. // Compound Semiconductor Integrated Circuit Symposium. - 2009. - P. 1-4.

70 Транзистор на GaN пока самый «крепкий орешек» / В. Данилин, Т. Жукова, Ю. Кузнецов и др. // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2005-№4. - С. 20 - 29.

71 GaN-технология. Новый этап развития СВЧ-микросхем / И. Викулов, Н. Кичаева // Электроника: наука, технология, бизнес. - 2007- №4. -С. 80-85.

72 Practical RF circuit design for modern wireless systems / L. Besser, R. Gilmore // 2003- Vol. 1- Artech House, Boston, London - P. 560.

73 Rautio J. C. EM-component-based design of planar circuits // IEEE Microwave Magazine - 2007 - Vol.8, №4- P. 79-90.

74 Программа INDESYS-MB для построения моделей элементов СВЧ монолитных интегральных схем на основе многомерных полиномов / А.О. Абрамов, Л.И. Бабак, И.М. Добуш и др. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники-2010.-№2 (22), часть 1.- С. 89 - 92.

75 Сычёв А.Н. Общие подходы к оптимальному проектированию интегральных СВЧ-уетройств. Обзор. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22), часть 1.-С. 76-80.

76 Сычёв А.Н., Шестаков В.А. Оптимальный синтез интегральных СВЧ-устройств на основе замещающего моделирования. Обзор. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22), часть 1- С. 81 - 85.

77 Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office / В. Д. Разевиг, Ю. В. Потапов, А. А. Курушин // Слон-пресс. - М., 2003. - 496 с.

78 Agilent Technologies. Контрольно-измерительное оборудование. Каталог 2011 // ООО «Типография КЕМ». - 2011. - 372 с.

79 Разработка интеллектуальной системы автоматизированного проектирования СВЧ-устройств INDESYS / Л.И. Бабак, С.Ю. Дорофеев, М.А. Песков и др. // Доклады Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22),часть 1- С. 93 - 96.

80 Agilent Technologies. Using Advanced Design System to Design an MMIC Amplifier // Application Note Number 1462. - P. 40.

81 Исследование копланарных элементов монолитных интегральных схем / И.М. Добуш, А.А. Коколов, Л.И. Бабак // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники-2010.-№2 (22), часть 1.- С. 38-41.

82 Монолитные интегральные схемы малошумящих усилителей КВЧ диапазона на GaAs рНЕМТ гетероструктурах / Д.Л. Гнатюк, Ю.В.Федоров, Г.Б. Галлиев и др. // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010 - №2 (22), часть 1.- С. 49-55.

83 A simple four-port parasitic deembedding methodology for high-frequency scattering parameter and noise characterization of SiGe HBTs / Q. Liang, J.D. Cressler, G. Niu et al. // IEEE trans, on microwave theory and techniques. -2003. - Vol.51, №i i. _ P.2165 - 2174.

84 Обзор математических моделей СВЧ полевых транзисторов / А.А. Коколов, Ф.И. Шеерман, Л.И. Бабак // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники - 2010- №2 (22), часть 1.-С. 118-123.

85 Исследования по созданию конструктивно-технологического базиса монолитных интегральных схем крайне высоких частот в диапазоне 30-40 ГГц: Отчет о НИР (промежуточный) / ИСВЧПЭ РАН; Руководитель П.П. Мальцев; Ю.В. Федоров, Д.Л. Гнатюк, М.А. Асташина и др. - Шифр темы «2010-1.1-404101-004»; ГР № 01201063285; Инв. № 00004.-М., 2011.- 81 с.

86 Бельчиков С. Коэффициент шума. Теория и практика измерений // Компоненты и технологии. - 2008 - № 4. - С. 196 - 199.

87 Бельчиков С. Коэффициент шума. Теория и практика измерений // Компоненты и технологии. - 2008 - № 5. - С. 174 - 178.

88 Agilent Technologies. Noise Figure Measurement Accuracy - The Y-Factor Method // Application note Number 57-2 - P. 44.

89 Time Domain Modeling of Lossy Interconnects / C. Svensson, G. E. Dermer // IEEE trans, on advanced packaging. - 2001. - Vol. 24. - № 2. - P. 191 -196.

90 Wideband Frequency-Domain Characterization of FR-4 and TimeDomain Causality / A. R. Djordjevic, R. M. Biljic, V. D. Likar-Smiljanic, Т. K. Sarkar // IEEE trans, on electromagnetic compatibility. - 2001. - Vol. 43. - № 4. - P. 662 - 667.

91 Мальцев П.П., Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л. и др. Разработка сверхвысокочастотной наноэлектроники // Нано - и микросистемная техника-2010.-№11.-С. 14-16.

92 Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л., Свешников Ю.Н. и др. МИС ультраширокополосных УМ диапазона частот 0.01-4 ГГц на гетероструктурах AlGaN/GaN/Сапфир // Материалы IX научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА».- М.: МНТОРЭС им. А.С. Попова, 2010.- С. 50-52.

93 Матвеенко О.С., Гнатюк Д.Л., Галиев P.P. Интегрированные антенны на наногетероструктурах арсенида галлия // Нано- и микросистемная техника.-2011.-№ 12.-С. 50-51.

94 Матвеенко О.С., Гнатюк Д.Л., Федоров Ю.В. Интегральный антенный элемент для диапазонов частот 5 ГГц, 10-12 ГГц // Материалы IX научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА».- М.: МНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010.- С. 100— 102.

95 Федоров Ю.В., Гнатюк Д.Л., Галиев P.P. и др. Усилители мощности КВЧ диапазона на гетероструктурах AlGaN/AlN/GaN/Сапфир // Материалы IX научно-технической конференции «Твердотельная электроника, сложные функциональные блоки РЭА».- М.: МНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010.- С. 4446.

96 Гнатюк Д.Л. Монолитный малошумящий усилитель Ка-диапазона на GaAs рНЕМТ гетероструктуре // Оборонная техника. - 2012. - №1. - С. 5 - 9.