MMICs มัลติฟังก์ชั่น: การผสานรวมขนาด น้ำหนัก กำลัง และต้นทุนสำหรับการใช้งานรุ่นต่อไป

ในตลาดที่มีการแข่งขันสูงในปัจจุบันโครงการใหม่เกือบทุกโครงการกลายเป็นความสำเร็จทางวิศวกรรม นักออกแบบระบบยังคงต้องการฟังก์ชั่นการใช้งานที่มากขึ้นในแพ็กเกจขนาดเล็กทั้งหมดในขณะที่ให้บริการในตลาดที่มีต้นทุนเท่าเดิมหรือต่ำกว่า ที่วงจรรวม Monolithic Microwave Integrated มัลติฟังก์ชั่น (MMIC) เดิมคือ ได้รับการออกแบบ ด้วยความพยายามที่จะจัดหาอุปกรณ์ที่มีราคาไม่แพงและครบวงจรให้กับลูกค้าซึ่งมอบความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพเช่นเดียวกับ MMIC ที่มีฟังก์ชันเดียวก่อนหน้านี้ วิศวกรกำลังเร่งวิวัฒนาการของ MMIC เพื่อเสริมการทำงานในชิ้นส่วนที่รวมเข้าด้วยกันซึ่งทำให้มีพื้นที่ว่างสำหรับแผงวงจรพิมพ์ (PCBs) ของนักออกแบบระบบ แนวโน้มนี้จะไม่หายไปในเร็ว ๆ นี้ ลูกค้าจะยังคงต้องการขนาด น้ำหนักและกำลัง (SWaP) ที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งทิ้งความท้าทายให้วิศวกรระบบและทีมออกแบบค้นหาโซลูชันที่สมบูรณ์แบบ

อะไรคือแรงผลักดันการเปลี่ยนแปลงนี้

ความต้องการนี้ไม่ได้ทำให้ MMIC ฟังก์ชั่นเดียวล้าสมัย พวกเขายังคงให้บริการหลายแอปพลิเคชันบนกระดานและเหมาะสำหรับการพิสูจน์แนวคิด อย่างไรก็ตามแอปพลิเคชันจำนวนมากในปัจจุบันเช่น เรดาร์และ 5G เชิงพาณิชย์ซึ่งมีข้อจำกัดด้านขนาด ตัวอย่างเช่น ระยะห่างสำหรับองค์ประกอบเสาอากาศในอาร์เรย์แต่ละช่วงที่ 28 GHz มีระยะเพียง 5 มม. ซึ่งทำให้ไม่มีที่ว่างสำหรับวงจรรวม (IC) หลายตัว ความต้องการความถี่ที่สูงขึ้นจำเป็นต้องมีการรวมมัลติฟังก์ชั่นเนื่องจากพื้นที่บน PCB เริ่มหายาก

รูปภาพ MMIC ฟังก์ชันเดียวสี่รายการบน PCB เทียบกับหนึ่งฟังก์ชันมัลติฟังก์ชั่น การใช้ IC แบบฟังก์ชั่นเดียวขนาดของโซลูชันจะถูกจำกัดไปโดยพื้นฐาน เนื่องจากค่าใช้จ่ายของบรรจุภัณฑ์และการแยกชิ้นส่วนภายนอก ภายในแพ็กเกจอุปกรณ์ที่ใช้งานจะใช้พื้นที่เพียงเล็กน้อยโดยส่วนที่เหลือเป็นค่าใช้จ่ายในการเชื่อมต่อเข้าและออกจากแพ็กเกจ เทคโนโลยีในปัจจุบันจำเป็นต้องพัฒนาขนาดและประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องในแต่ละเจเนอเรชั่น MMIC มัลติฟังก์ชั่นนำเสนอโอกาสในการเพิ่มพื้นที่ว่างบน PCB ทำให้มีขนาดเล็กลงและง่ายต่อการบรรจุลงในแพ็คเกจต่าง ๆ เพื่อตอบสนองการใช้งานของลูกค้า สิ่งนี้ช่วยให้มีรูปแบบที่แตกต่างกันมากขึ้นในแพ็คเกจขนาดเล็กในที่สุดก็ให้โอกาสในการพัฒนาที่มากขึ้นสำหรับลูกค้า

MMIC มัลติฟังก์ชั่นจะมีลักษณะเหมือนกับ MMIC ฟังก์ชันเดียวรุ่นก่อนหน้า "ชิป" ตัวเดียวนี้จะตอบสนองวัตถุประสงค์เดียวกันสำหรับลูกค้าเช่นเดียวกับ MMIC ในยุคก่อนโดยมีความแตกต่างอยู่ที่จำนวนฟังก์ชันที่ "ชิป" แต่ละตัวสามารถให้บริการได้ (รูปที่ 1) พื้นที่ที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากฟังก์ชันการทำงานที่แม่นยำยิ่งขึ้น

รูปที่ 1: MMIC มัลติฟังก์ชั่น (ขวา) ใช้พื้นที่บอร์ดน้อยกว่า MMIC แบบฟังก์ชั่นเดียวหลายตัว (ซ้าย) (แหล่งรูปภาพ: MACOM Technology Solutions)

บูรณาการช่วยลดการสูญเสียแฝงบน PCBs ในทางกลับกันสิ่งนี้จะช่วยลดความจำเป็นในการเพิ่มส่วนเกินและลดการใช้พลังงานทั้งหมดของระบบ ต้นทุนในบรรจุภัณฑ์จะลดลงและด้วยการลดจำนวนอินเทอร์เฟซความน่าเชื่อถือทางกลไกและการระบายความร้อนซึ่งในหลาย ๆ กรณีผลักดันต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมดได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นอย่างมาก หากลูกค้าต้องการฟังก์ชั่นที่หลากหลายหรืออสังหาริมทรัพย์เพิ่มเติมบนกระดาน MMIC รุ่นใหม่เหมาะอย่างยิ่ง

ผลักดันต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด ↓

ทั่วทั้งอุตสาหกรรม บริษัท ต่างๆกำลังเปลี่ยนไปใช้ MMIC แบบมัลติฟังก์ชั่นและลูกค้าจะต้องเลือกซัพพลายเออร์อย่างรอบคอบ ระดับใหม่ของการผสานรวมจะช่วยลดต้นทุนของลูกค้า อย่างไรก็ตามกระบวนการที่แตกต่างจะต้องใช้เพื่อแยกแยะการทำงานและประสิทธิภาพ

ตามแนวโน้มที่พบบ่อยในตลาดเซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมดการผสานรวมจะทำให้ขนาดและขนาดลดลงทำให้ต้นทุนลดลง ต้นทุนที่ไม่ใช่เซมิคอนดักเตอร์เช่นการประกอบและการทดสอบมักจะใช้แรงงานมากและใช้เวลานานดังนั้นจึงปรับขนาดตามจำนวนชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่องที่ผลิต การลดจำนวนอินเทอร์เฟซช่วยลดจำนวนขั้นตอนการประกอบและยังลดจำนวนจุดล้มเหลวซึ่งจะช่วยเพิ่มผลผลิตและลดเวกเตอร์ทดสอบที่ต้องการ นอกจากนี้ด้วยอินเทอร์เฟซที่อยู่ภายในกับ MMIC มัลติฟังก์ชั่นภาระในการทดสอบของลูกค้าจึงถูกรวมเข้าด้วยกันมากขึ้น ในด้านบรรจุภัณฑ์เองก็มีความคุ้มค่ากว่า การรวมสี่ฟังก์ชั่นในแพ็คเกจเดียวนั้นมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าการแบ่งออกเป็นสี่แพ็คเกจแยกกันเกือบสี่เท่า ในทางกลับกันบรรจุภัณฑ์ที่เรียบง่ายช่วยให้มีลักษณะการระบายความร้อนที่ดีขึ้นซึ่งจะช่วยลดความต้องการฮีทซิงค์ทำให้น้ำหนักโดยรวมน้อยลง

ขึ้นอยู่กับเป้าหมายประสิทธิภาพที่สำคัญกระบวนการที่แตกต่างอาจจำเป็นเพื่อให้ได้ฟังก์ชันที่เหมาะสมที่สุดภายใน MMIC มัลติฟังก์ชั่น ดังนั้น บริษัท เซมิคอนดักเตอร์ที่มีพอร์ตโฟลิโอเทคโนโลยีที่หลากหลายและหลากหลายจึงมีตำแหน่งที่ดีที่สุดในการนำเสนอโซลูชันที่น่าสนใจที่สุดให้กับนักออกแบบระบบ นักออกแบบระบบจะได้รับประโยชน์จากผู้ขายที่สามารถนำเสนอรูปแบบที่ครบถ้วนและมีคุณสมบัติเหมาะสมเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ต้องการ