為了按照給定的規格來設計MMIC，設計人員必須能夠採用所需的電路拓撲結構，並在以MMIC形式實現時準確預測該電路的性能。這是通過計算機輔助設計（CAD）工具，例如Agilent ADS，Ansoft Designer，AWR Microwave Office，和Cadence Virtuosos等，以模擬RF和微波特性來實現的。這些CAD工具允許設計人員將各個元件的模型連接到電路設計中，並在頻域或時域中模擬MMIC電路的性能。
高直通率的MMIC產品設計需要在這些商用仿真模擬器中實現對MMIC組件的充分表徵和精確建模。這是一項耗時且昂貴的活動，它代表了晶片代工需要為此重大投資;但是，一般而言晶片代工廠的模型庫既不全面也不完美。雖然這些組件模型通常隱藏在其原理圖符號後面，但了解晶片代工廠是如何完成可能已經製作了的模型將能夠幫助設計師了解其局限性並謹慎使用它們。
s參數
MMIC微波性能的仿真採用單個元件的電氣模型或s參數數據文件，並計算整體特性。這可以在線性或非線性器件上執行，並導出參數，例如輸入和輸出阻抗匹配，信號損失或者頻域和時域中的增益。還可以使用3D仿真CAD工具來模擬晶片上緊密相鄰的組件之間相互作用。
K. Kurokawa 首先討論了散射參數或s參數的概念，s參數的目的是以便設計者能更清楚，更直接地理解通過多埠網絡連接的電路元件之間的功率關係。換句話說，s參數給出了信號在入射到電路上時如何被分散的物理意義，即信號功率中的多少功率被反射以及從電路的其他埠傳輸了多少功率等。
圖1、施加到嵌入在傳輸線（其特徵阻抗為Z0）中的雙埠器件埠上的信號
任意電路的s參數表示稱為散射矩陣，並且可以通過考慮行波的入射，反射和傳輸信號來理解散射參數。在圖1中，信號被施加到嵌入在具有特徵阻抗Z0的傳輸線中的雙埠器件中，並且輸入傳輸線上存在入射波和反射波。這個雙埠器件的廣義反射特性如圖2所示，其中Vi1是埠1的入射電壓波，Vr1是埠1的反射電壓波。
圖2、嵌入在具有特徵阻抗Z0的傳輸線中的雙埠器件的通用反射特性
在圖1中，Vi2是埠2處的入射電壓波，Vr2是埠2處的反射電壓波。
在（1）中給出的埠1處的功率事件可用於定義新變量a1;類似地，在（2）中給出的從埠1反射的功率可以定義b1。同樣，可以為埠2定義變量a2和b2。為埠1重新排列這些變量給出埠1的總電壓和電流，如（3）和（4）所示。
在埠2重新排列這些方程，並將a1和a2求解為自變量，將b1和b2求解為因變量，得到雙埠電路的散射矩陣解，如方程（5）所示。每個散射元件Sij是與輸入和輸出信號電壓的幅度和相位相關的複數。
該解決方案基於來自任意電路的散射波，是適用於具有任意數量埠的網絡的通用解決方案，如（6）中給出的那樣，並且矩陣[S]被稱為散射（S）網絡矩陣。
散射矩陣中的各個單元都具有明確的物理意義，Kurokawa在文獻中對此進行討論（即，元素Sij給出了埠i輸出的信號電壓的幅度和相位相對於埠j輸入的信號電壓）。同樣，Sii是埠i輸出信號電壓相對於埠i的輸入信號電壓，換句話說，是從埠i反射的信號量，表示埠i與Z0的匹配程度。因此，對於與埠j處的Z0完全匹配的網絡，s參數Sjj等於0。類似於Sii表示埠i處的匹配的概括，Sij表示從埠j到埠 i的電壓增益或損耗。 Sji表示埠i和埠j之間的電壓增益或損耗。請注意，對於無源網絡（即沒有元件提供電壓增益的網絡），所有Sij的幅度都小於1。
回到50歐姆系統中的雙埠設備（例如放大器）的示例，S21是被稱為電壓增益的傳輸/入射信號，S11是輸入端的反射/入射信號（即輸入）的匹配程度，S22是輸出端的輸出/入射信號（即輸出匹配），S12是從輸出端傳輸到輸入端的信號/輸出端的輸入信號，稱為反向隔離，如圖3所示。注意，S21是電壓增益，並且功率增益是| S21 |^2。
圖3、雙埠器件的s參數
s參數相對容易測量，因為要求僅僅是除了感興趣的埠之外所有波都等於0並且所有埠都以特徵阻抗Zo為終端負載。一個例子Touchstone格式的S參數數據文件如表1所示，其中以「＃」符號開頭的行給出了數據的全局變量。
表1、用於表示雙埠器件的s參數數據文件
通常通過其S參數表示各個MMIC組件，因此可以級聯多個組件的s參數以預測整體晶片性能。s參數表示的主要限制是s參數忽略與不在定義埠的其他組件之間的交互;例如，兩個緊密間隔的電感器將通過它們的磁場耦合，但是各個電感器的雙埠s參數表示將不會考慮這一點。換句話說，組件單元的s參數表示假設與組件元素定義的埠之外的其他組件具有無限間距。s參數數據文件的另一個限制是它僅在數據的實際頻率範圍內有效，並且在該範圍之外的任何頻率點，仿真模擬器傾向於推斷最後兩個數據點，這些數據點通常不是有效的因為它們通常是數據噪聲最高的地方。
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