MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit)

MMIC는 Monolithic Microwave Integrated Circuit의 약자로 단말기 내의 고주파와 관련된(R/F)부분을 구성하고 있는 각종 개별 소자를 고집적화한 단일칩 고주파 집적회로이다. MMIC는 일반적으로 마이크로파 혼합, 전력 증폭, 저잡음 증폭 및 고주파 스위칭과 같은 기능을 수행한다. MMIC는 고주파 특성이 우수하고 RF회로의 여러 부품을 단일칩에 집적함으로써 통신기기를 획기적으로 소형화할 수 있는 통신부품이다.

오늘날에는 통신기기 RF 부문의 MMIC화가 지속적으로 확산되는 추세여서 기존 반도체 업체들은 물론 반도체 사업 신규참여 업체, 정보통신용 부품사업을 강화하고 있는 종합부품업체 등이 이 MMIC를 최우선 대상품목으로 선정해 적극적으로 사업을 추진하고 있다.

MMIC는 치수가 작고(약1 ㎟에서 10 ㎟) 대량 생산이 가능하기 때문에 휴대전화와 같은 소형 통신장치의 보급을 가능하게 하였다. MMIC는 1970년대부터 III-V 화합물 반도체인 갈륨 비소(GaAs)를 사용하여 제조되었다. 그러나, 최근에는 Si, SiGe, GaN등 다양한 반도체 물질로 제조되고 있다.

Si반도체와 관련하여서는 트렌지스터 피처 크기가 출어들면서 Si 기반의 반도체의 속도가 빨라쳐서 MMIC도 Si로 제작할 수 있게 되었다. Si는 기존에 다양한 반도체를 만드는 물질로 기존에 관련 기술이 많이 개발되어 있어 직경이 큰 웨이퍼로 생산할 수 있는 등 GaAs에 비해 저렴한 제조 비용으로 제작할 수 있다.

원래 MMIC는 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(MESFET)를 능동 장치의 형태로 제작되었으나, 최근에는 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT), 부정형 HEMT 및 이종 접합 바이폴라 트랜지스터 등 다양한 형태로 제작되고 있다.

인듐 인화물(InP)과 같은 다른 III-V 물질은 차단 주파수 및 낮은 잡음 등의 특성이 GaAs보다 우수하다.그러나 제작을 위한 웨이퍼 크기가 더 작고 재료가 취약하여 제조단가가 더 높다는 단점이 있다.

실리콘 게르마늄(SiGe)은 기존 Si 소자보다 더 빠른 속도의 트랜지스터를 제공하며, 비용도 저렴하다는 특징이 있어 꽤 많이 쓰이고 있다. 최근에는 질화갈륨(GaN)도 MMIC에 많이 사용된다. GaN 트랜지스터는 GaAs 트랜지스터보다 훨씬 더 높은 온도에서 작동하고 훨씬 더 높은 전압에서 작동할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 고전압과 과열 등의 상황에 적합하다는 장점을 가지고 있다.

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그림. MMIC (출처 : www.wirelessdesignonline.com www.researchgate.net)