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Ultimamente, per realizzare gli MMIC sta crescendo il ricorso anche all’insieme silicio e germanio (SiGe), so- prattutto quando è necessario integrare complessi si- stemi a segnale misto sullo stesso chip. Tuttavia, l’uso dell’arseniuro di gallio nei MMIC comporta una minore generazione di rumore nei dispositivi rispetto agli altri semiconduttori. Inoltre, i circuiti sono meno sensibili al calore rispetto alle celle di silicio e germanio. Il segmento degli MMCI è ulteriormente frammentato in funzione della tecnologia. Sono, infatti, disponibi- li dispositivi di tipo Metal Semiconductor Field Effect Transistor (MESFET), High Electron Mobility Transistor (HEMT), pseudomorphic High Electron Mobility Transi- stor (pHEMT), Enhanced pseudomorphic High Electron Mobility Transistor (E-pHEMT), metamorphic High Electron Mobility Transistor (mHEMT), Heterojunction Bipolar Transistor (HBT), Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS). Alcuni studi di settore preve- dono che nei prossimi anni la quota di mercato mag- giore sarà detenuta dalla tecnologia HEMT. Sta infatti crescendo la domanda in diverse applicazioni, come nel caso di radar, trasmissioni satellitari di immagini, microonde, comunicazioni a onde millimetriche e ra- dioastronomia, di circuiti con un alto guadagno e una bassa perdita alle alte frequenze, che sono caratteristi- che tipiche della tecnologia HEMT. Applicazioni dei MMIC I MMIC trovano applicazioni in una vasta gamma di sistemi e tecnologie, dove l’elaborazione del segnale ad alta frequenza è essenziale. Ecco alcune delle più comuni che solitamente sono all’interno delle comu- nicazioni satellitari, dei sistemi radar e dei sistemi di comunicazione wireless, sia commerciali sia per la di- fesa. Amplificatori a basso rumore (low noise amplifier - LNA) Come lascia trasparire il nome, sono MMIC che ampli- ficano i segnali senza aggiungere rumore. Sono adope- rati in applicazioni di ricezione in cui la potenza del se- gnale è bassa e la figura di rumore deve essere ridotta al minimo. Amplificatori di potenza (power amplifier - PA) Sono comunemente utilizzati nei trasmettitori per amplificare la potenza del segnale prima della tra- smissione. Miscelatori (mixer) I miscelatori sono MMIC progettati per miscelare due segnali. Solitamente, sono utilizzati nelle applicazioni di conversione di frequenza in cui è necessario modifi- care la frequenza del segnale. COMM MMICs Struttura fisica di un PHEMT MMIC di 0,15 micron realizzato su un substrato GaAs (Credits: Albert Sabban, ResearchGate) screti. Anzitutto, il processo è quasi sempre controllato da macchine e questo elimina eventuali errori umani associati al posizionamento o alla manipolazione ma- nuale dei componenti. Inoltre, garantisce un maggior grado di precisione nel layout del circuito. Da non sot- tovalutare, poi, l’alto livello di automazione riduce no- tevolmente i costi, soprattutto per i grandi volumi, e questo limita il prezzo del prodotto finale. La costruzione dei MMIC comporta diversi passaggi chiave, a partire dalla selezione del materiale semi- conduttore che deve avere proprietà adeguate all’im- piego nello spettro delle microonde. Tra i materiali più comunemente impiegati nella fabbricazione dei MMIC troviamo l’arseniuro di gallio (GaAs) e il fosfuro di in- dio (InP), che sono scelti grazie all’elevata mobilità dei loro elettroni e al ridotto rumore alle alte frequenze. Più di recente, si è creato un proprio spazio anche il ni- truro di gallio (GaN), che ha consentito di ottenere per- formance particolarmente elevate, sicuramente adatte alle applicazioni nei radar militari. Questi materiali permettono una deposizione precisa e la creazione di circuiti complessi su piccole superfici, consentendo ai MMIC di raggiungere prestazioni notevoli in termini di potenza, larghezza di banda e di riduzione del rumore. Per creare l’intera circuitazione vengono utilizzate tec- niche di lavorazione tipiche dei semiconduttori, come la deposizione epitassiale, la fotolitografia e la metallizza- zione. Gli MMIC sono costruiti usando un unico substra- to semiconduttore e ciò li rende più piccoli e leggeri dei circuiti integrati tradizionali, che invece sono realizzati con più substrati e perciò risultano più grandi e pesanti. Va da sé che siano ideali per quelle situazioni in cui lo spazio è limitato, come per esempio nelle comunicazio- ni satellitari e in altre applicazioni aerospaziali. ELETTRONICA OGGI 523 - GENNAIO/FEBBRAIO 2025 49