MMIC : Évolution et technologie

Un MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit), c’est-à-dire un circuit intégré monolithique microonde (ou hyperfréquence) en français, est un circuit intégré qui fonctionne dans la gamme des fréquences microondes (quelques gigahertz) jusqu’aux fréquences millimétriques (dizaines ou centaines de gigahertz). Il est dit monolithique car tous les composants actifs et passifs (transistors, résistances, capacités, inductances, lignes de transmission, etc.) sont réalisés sur une puce unique issue d’un même substrat semi-conducteur. Le concept de MMIC est né dans les années 1970-1980, poussé par un besoin de performance pour les applications militaires d’abord (radars, liaisons microondes, guerre électronique), puis pour les télécommunications civiles (satellites, faisceaux hertziens, téléphonie mobile et Wi-Fi). Auparavant, les circuits microondes étaient réalisés de façon hybride, c’est-à-dire issus de l’assemblage de transistors discrets et de composants passifs montés sur un substrat en céramique ou en alumine. Les principaux inconvénients de ces montages hybrides étaient l’encombrement, le coût, la performance et la répétabilité. Les MMIC ont permis de miniaturiser significativement les circuits microondes, ce qui a abouti à des architectures nouvelles (comme les antennes à balayage de phase) et réduit le coût de production. Les performances RF ont été améliorées grâce à une intégration plus poussée et une réduction des éléments parasites de connexion entre les différents composants. Enfin, un MMIC bénéficie de la répétabilité des procédés de la microélectronique, bien supérieure à celle des circuits hybrides.

Les radiocommunications terrestres, que ce soit pour l’infrastructure (stations de base et routeurs Wi-Fi) ou les terminaux mobiles, furent le premier marché nécessitant un volume significatif de MMIC. Ce marché est actuellement complété par les communications non terrestres, et plus spécifiquement les constellations de satellites en orbite basse (Low Earth Orbit, LEO) qui génèrent un volume significatif de MMIC. Les radars d’aide à la conduite automobile sont un autre exemple d’application grand public en plein essor. Les circuits intégrés microondes sont également utilisés dans des systèmes d’imagerie dans les domaines de la santé, de la sécurité et pour l’industrie. À l’origine, étant donné les applications et les performances associées visées, les MMICs concernaient exclusivement les technologies III-V. Ils se sont étendus par la suite aux technologies silicium, dont les performances RF ont augmenté très fortement au cours des trente dernières années. Les MMICs réalisés en silicium, généralement appelés RFIC, dominent aujourd’hui le marché, car leurs performances sont suffisantes pour une large gamme d’applications et ils bénéficient d’une intégration plus élevée avec un compromis...