目前，MMIC技術(shù)已在軍事系統(tǒng)和空間系統(tǒng)以及無(wú)線(xiàn)通訊方面占據(jù)極其重要的位置。但隨著現(xiàn)代軍事電子系統(tǒng)的不斷發(fā)展，未來(lái)數(shù)字戰(zhàn)對(duì)微波部件的技術(shù)性能包括微波性能、重量尺寸、互操作性及抗惡劣環(huán)境能力提出了更高的要求，MMIC主要在以下幾個(gè)方面存在不足。

4.1 功率問(wèn)題

MMIC功率發(fā)生器的單個(gè)Si、GaAs或InP晶體管通常提供不出多數(shù)有源系統(tǒng)所需要的連續(xù)波功率，需要功率合成，而平面電路不可避免的損耗造成合成效率較低，寄生效應(yīng)的存在對(duì)系統(tǒng)的寬帶性能會(huì)造成傷害。另外，作為微波器件和電路，由于PN結(jié)的存在使電路損耗較大，電路效率較低，因而對(duì)發(fā)射功率與系統(tǒng)供電提出了較高的要求。

4.2 體積重量問(wèn)題

作為機(jī)載或星載應(yīng)用的有源相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)，希望微波模塊體積盡可能地小，重量盡可能地輕，而微波前端由于技術(shù)原因目前仍使用較多的離散元件，無(wú)法做到系統(tǒng)集成。同時(shí)系統(tǒng)中大量采用的波導(dǎo)系統(tǒng)使系統(tǒng)的體積重量大大增加。系統(tǒng)中的晶振、SAM、VCO等無(wú)法做到單片集成，從而影響了系統(tǒng)的高性能與微小型化的同步發(fā)展。

4.3 傳輸線(xiàn)

MMIC中使用的傳輸線(xiàn)處于一個(gè)非均勻的環(huán)境中，上部是空氣，下部是介電常數(shù)遠(yuǎn)大于空氣的半導(dǎo)體襯底，不能實(shí)現(xiàn)理想的TEM模傳輸，存在著高次模和襯底模。存在非TEM模使微帶線(xiàn)的分析和設(shè)計(jì)難度增大，工作帶寬受到限制，襯底模導(dǎo)致信號(hào)的損耗。對(duì)于毫米波MMIC，傳統(tǒng)的微帶線(xiàn)的損耗同時(shí)還包括寄生輻射和接地通孔的寄生損耗。

4.4 集總元件問(wèn)題

MMIC還大量使用了集總元件，主要特點(diǎn)是面積小、成本低、帶寬大。其中高功率振蕩器、功率放大器以及寬帶電路常選擇集總參數(shù)設(shè)計(jì)。由于能提供比分布參數(shù)更大的變換比，集總參數(shù)元件還廣泛用于阻抗變換器。但集總參數(shù)元件寄生效應(yīng)大，不能視之為本征性能的純?cè)粌H使電路的微波性能受損，而且由于其復(fù)雜性而難以建模，給MMIC設(shè)計(jì)增加了難度。

4.5 RFMEMS的優(yōu)勢(shì)

MEMS本質(zhì)上是一種機(jī)械系統(tǒng)。MEMS器件中僅包含金屬和介質(zhì)，而不存在半導(dǎo)體結(jié)，因此既沒(méi)有歐姆接觸的擴(kuò)散電阻，也不呈現(xiàn)勢(shì)壘結(jié)的非線(xiàn)性伏安特性，因此RFMEMS具有超低的損耗、良好的線(xiàn)形特性。MEMS的膜片、懸臂等零件惰性極小，因而響應(yīng)速度快，其運(yùn)動(dòng)受靜電控制，使直流功耗降低，MEMS獨(dú)特的工藝技術(shù)使系統(tǒng)單片集成化成為了可能，其幾何尺寸、功能、重量、物理性能等方面的優(yōu)越性可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的性能，彌補(bǔ)MMIC的不足。

5 RFMEMS需解決重點(diǎn)問(wèn)題

5.1 封裝問(wèn)題

MEMS產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)商品化的前提必須解決封裝問(wèn)題，因?yàn)镸EMS產(chǎn)品容易受周?chē)h(huán)境的影響，RFMEMS電路正常1=作很大程度上取決于由封裝所提供的內(nèi)部環(huán)境與保護(hù)。而目前有關(guān)MEMS封裝的研究還處于初級(jí)階段，MEMS器件的多樣性和非密封性往往需要為每種器件單獨(dú)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的封裝技術(shù)，需要在不影響MEMS器件I生能的前提下，為設(shè)計(jì)者提供一系列標(biāo)準(zhǔn)化的封裝技術(shù)。

5.2 可靠性問(wèn)題

RFMEMS有源器件，尤其開(kāi)關(guān)必須表現(xiàn)出優(yōu)良的可靠性，才能介入系統(tǒng)應(yīng)用。由于RFMEMS特殊的結(jié)構(gòu)，主要存在以下失效機(jī)理：

①梁結(jié)構(gòu)的斷裂；②薄膜結(jié)構(gòu)的磨損；③可動(dòng)結(jié)構(gòu)在應(yīng)力作用下的疲勞；④環(huán)境導(dǎo)致的失效，包括高溫、輻射、振動(dòng)、沖擊等因素，包含著對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。

5.3 RFMEMS的設(shè)計(jì)技術(shù)

RFMEMS的設(shè)計(jì)技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：①仿真與集總參數(shù)模型的建立；②經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)化器件庫(kù)的建模；③器件內(nèi)部的電磁場(chǎng)模型與數(shù)學(xué)分析等。

目前絕大多數(shù)MEMS器件都沒(méi)有精確的解析模型預(yù)測(cè)其行為，所以需要高效率的模擬和仿真工具，精確預(yù)測(cè)MEMS行為，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，適應(yīng)市場(chǎng)要求。

MEMS器件的設(shè)計(jì)必須同復(fù)雜的工藝流程分離，必須開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的工藝?yán)?，提供與工藝相關(guān)的交互式設(shè)計(jì)接口，降低MEMS的設(shè)計(jì)門(mén)檻，提高器件的工藝性。

6 RFMEMS的應(yīng)用前景

RFMEMS的研究目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)集成在單芯片上的RF系統(tǒng)。目前的研究主要集中在兩個(gè)方面：

①高O值無(wú)源元件的實(shí)現(xiàn)，主要是利用MEMS技術(shù)盡可能地減小襯底損耗；②設(shè)計(jì)出高性能的有源RFMEMS結(jié)構(gòu)器件。

從其技術(shù)層面上分類(lèi)，可以分為以下3類(lèi)：