В настоящее время технология нитрида галлия (GaN) больше не ограничивается силовыми приложениями, и ее преимущества также проникают во все уголки ВЧ/СВЧ-индустрии, а влияние на ВЧ/СВЧ-индустрию растет, и его нельзя недооценивать. , потому что его можно использовать из космоса, от военных радаров до приложений сотовой связи.

Хотя GaN часто тесно связан с усилителями мощности (PA), у него есть и другие варианты использования. С момента запуска развитие GaN было замечательным, а с наступлением эры 5G оно может стать более интересным.

Роль GaN в радиолокации и космосе

Два варианта технологии GaN: GaN-на-кремнии (GaN-на-Si) и GaN-на-карбиде кремния (GaN-на-SiC). По словам Дамиана Макканна, технического директора подразделения радиочастотных/микроволновых дискретных продуктов Microsemi, GaN-on-SiC внесла большой вклад в применение космических и военных радаров. Сегодня инженеры ВЧ ищут новые приложения и решения, позволяющие использовать преимущества GaN-on-SiC. Постоянно растущие уровни мощности и эффективности, достигаемые устройствами, особенно в космических и военных радиолокационных приложениях.

GaN представляет собой широкозонный полупроводниковый материал с высокой твердостью, механической стабильностью, теплоемкостью, очень низкой чувствительностью к тепловому излучению и теплопроводностью, а также улучшенной конструкцией для лучшего размера, веса и мощности (SWaP). Преимущества. Мы также видим, что GaN-on-SiC превосходит многие конкурирующие технологии даже на более низких частотах.

Разработчики систем выиграют от технологии GaN-on-SiC. ПАМ-СИАМЭНЬДоктор Виктор объяснил, что термически связанная и высокоинтегрированная технология ламинирования в сочетании с GaN-on-SiC позволяет разработчикам систем добиваться более высокого уровня интеграции, особенно для расширения основного радара, чтобы он покрывал большую часть той же физической области. В полосе добавлена ​​функция радара второго порядка. В космических приложениях возможность использования GaN-на-SiC в последнее время увеличивается, особенно в приложениях, где эффективность GaN дополняет способность работать на более высоких частотах. Плотность мощности GaN миллиметрового диапазона (mmWave) предлагает новый набор методов проектирования, которые можно использовать для поиска более высоких уровней компенсации. Решение должно выходить за рамки мощности и линейности компенсации мощности, а также требует управления мощностью. Или запустить на переменный уровень КСВ. Он также отметил, что технология GaN-on-SiC может заменить старую технологию клистронов. Ожидается, что популярность активных решеток с электронным сканированием (AESA) и компонентов фазированных решеток в военных и коммерческих космических приложениях также достигнет нового уровня мощности, даже для монолитных микроволновых интегральных схем (MMIC) на основе GaN-on-SiC, сказал он. В ряде случаев заменяют устаревающие технологии клистронов. Тем не менее, ограниченное количество квалифицированных заводов по производству пластин GaN-on-SiC размером 0,15 микрон является дефицитным ресурсом на рынке и требует дополнительных инвестиций. В ряде случаев заменяют устаревающие технологии клистронов. Тем не менее, ограниченное количество квалифицированных заводов по производству пластин GaN-on-SiC размером 0,15 микрон является дефицитным ресурсом на рынке и требует дополнительных инвестиций. В ряде случаев заменяют устаревающие технологии клистронов. Тем не менее, ограниченное количество квалифицированных заводов по производству пластин GaN-on-SiC размером 0,15 микрон является дефицитным ресурсом на рынке и требует дополнительных инвестиций.

Связь GaN и 5G

Технология GaN не ограничивается космическими и радиолокационными приложениями. Он является движущей силой инноваций в области сотовой связи. Какую роль играет GaN в будущей сети 5G?

Директор по химическому осаждению органических соединений из паров металлов (MOCVD) сказал, что бурно развивающаяся сеть 5G, как ожидается, разрушит традиционную сотовую связь и создаст новые возможности для операторов и поставщиков услуг. В настоящее время планируется внедрение 5G с мобильным широкополосным доступом (мобильный телефон/планшет/ноутбук) со скоростью передачи более 10 Гбит/с, в то время как приложения Интернета вещей (IoT) могут обеспечивать сверхнизкую задержку. GaN постепенно заменяет кремний (Si) в определенных приложениях (например, ВЧ-усилители для базовых станций 4G/LTE). В развертываниях 5G следующего поколения будет использоваться технология GaN, а на заре 5G GaN-on-SiC будет все чаще использоваться в макросотовых сетях. 5G представит GaN-on-Si, чтобы конкурировать с конструкциями GaN-on-SiC и войдет в приложения для малых сот, которые затем могут найти применение в фемтосотах/домашних маршрутизаторах и даже в сотовых телефонах. Технология GaN будет иметь решающее значение с точки зрения более высоких частот, используемых в сетях 5G. Сеть 5G будет развернута в нескольких частотных диапазонах и имеет два основных частотных диапазона: ниже 6 ГГц для широкого охвата и 20 ГГц (миллиметровые волны) или выше для районов с высокой плотностью населения, таких как стадионы и аэропорты. Чтобы соответствовать строгим требованиям технологии 5G (более высокая скорость передачи данных, низкая задержка, крупномасштабная широкополосная связь), необходимы новые технологии GaN для достижения более высоких целевых частот (т. е. диапазонов 28 ГГц и 39 ГГц). Кроме того, технология GaN отлично подойдет для мобильных телефонов 5G. С технической точки зрения у 5G есть проблема затухания, требующая использования нескольких антенн для использования методов пространственного мультиплексирования для улучшения качества сигнала. Для каждой антенны требуется выделенный набор микросхем ВЧ-интерфейса. По сравнению с арсенидом галлия (GaAs) и Si, GaN имеет меньше антенн при том же уровне мощности. Полученное в результате преимущество форм-фактора делает GaN идеальным решением для мобильных приложений 5G.

PAM-XIAMEN работает с ведущими производителями оборудования и исследовательскими институтами над разработкой GaN-on-Si. Во-первых, эпитаксиальный слой одинаковой толщины и однородного структурного состава должен быть нанесен на всю пластину, которая обычно включает сверхрешетку. Клиентам также требуется точное управление интерфейсом с использованием четкого интерфейса для оптимизации характеристик устройства. Также желательно иметь нулевые дефекты памяти, чтобы эффективно включать легирующие примеси, такие как Mg и Fe, в определенный слой. В ответ на эти потребности технология TurboDisc с одной пластиной решает проблемы, связанные с производительностью транзистора, ВЧ-потерями, гармоническими искажениями и надежностью устройства, обеспечивая лучший контроль примесей и однородность состава при одновременном снижении затрат на эпитаксиальное наращивание на пластину. Это достигается за счет использования контроля осаждения тонкой пленки системы Propel MOCVD для достижения высококачественного роста буфера и его способности включать такие примеси. Поскольку соответствующие инструменты и процессы все еще нуждаются в совершенствовании для увеличения производственных мощностей, размер рынка GaN-on-Si и GaN-on-SiC невелик, а проблемы остаются. Однако с улучшением процессов и технологий приложений 5G варианты использования продолжаются. Всплеск имеет огромный потенциал для развития.

Beyond Power Amplifier: Малошумящий усилитель на основе GaN

В радиочастотных/микроволновых приложениях технология GaN часто ассоциируется с усилителями мощности. PAM-XIAMEN демонстрирует, что GaN имеет другие варианты использования, разрабатывая малошумящий усилитель (LNA) на основе технологии GaN. Нас часто спрашивают: технология GaAs pHEMT LNA очень зрелая и широко используется. Зачем разрабатывать серию МШУ GaN HEMT на микроволновой частоте? Причина проста: GaN предлагает больше, чем просто низкий уровень шума.

Во-первых, GaN имеет более высокую живучесть входной мощности и может значительно уменьшить или устранить входные ограничители, обычно связанные с МШУ GaAs pHEMT. Устраняя ограничитель, GaN также может компенсировать потери в этой схеме, дополнительно уменьшая коэффициент шума. Во-вторых, GaN LNA имеет более высокую выходную точку пересечения третьего порядка (IP3), чем GaAs pHEMT, что улучшает линейность и чувствительность приемника. Одной из основных причин того, что GaN имеет это преимущество перед процессами GaAs, является присущее ему высокое напряжение пробоя. Когда МШУ перегружен, пробой затвора-стока может привести к отказу. Типичные напряжения пробоя для устройств GaAs pHEMT диапазоне от 5 до 15 В, что сильно ограничивает максимальную входную ВЧ-мощность, которую могут выдержать эти МШУ, в то время как диапазон напряжения пробоя процесса GaN может быть расширен до 50–100 В, что позволяет использовать более высокие уровни входной мощности. . Кроме того, более высокое напряжение пробоя позволяет смещать GaN-устройство при более высоких рабочих напряжениях, что непосредственно приводит к более высокой линейности. Мы научились максимально использовать преимущества GaN и создавать усовершенствованные МШУ с самым низким коэффициентом шума, высокой линейностью и высокой живучестью. Таким образом, GaN является предпочтительной технологией МШУ для всех высокопроизводительных приемных систем, особенно когда требования к помехоустойчивости чрезвычайно высоки.

В целом, технология GaN стала основной силой в радиочастотной/микроволновой промышленности. В будущем, по мере развития связи 5G, ее роль будет еще больше расширяться. Хотя GaN и PA идут рука об руку, не следует упускать из виду работу отрасли по разработке МШУ с использованием этой технологии. Сейчас самое время вкладывать энергию и ресурсы в разработку GaN, потому что у него очень светлое будущее.

О Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd.

Основанная в 1990 году компания Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd (PAM-XIAMEN), ведущий производитель эпитаксиальных пластин VCSEL в Китае, занимается производством материалов GaN, покрывающих подложку GaN , эпитаксиальных пластин GaN .

Ключевые слова : подложка GaN, эпитаксиальная пластина GaN, AlGan,

AlGaN/GaN HEMT, Gan Devices, Gan Hemt,

Эпитаксиальная пластина GaN HEMT, изготовление полупроводниковых пластин,

GaN-на-SiC, GaN-на-Si, технология GaN,

GaN-на-карбиде кремния, GaN-на-кремнии, МШУ GaN HEMT

усилитель мощности, активные решетки с электронным сканированием, АФАР,

монолитные СВЧ интегральные схемы, МИС

эпи-вафля, светодиод нитрида галлия, светодиодная эпи-пластина, светодиодная эпитаксиальная пластина,

Led fab, Led Wafer, производители светодиодных пластин, процесс производства светодиодных пластин

              Для получения дополнительной информации посетите наш веб-сайт: www.semiconductorwafers.net ,

              отправьте нам электронное письмо по адресу sales@powerwaywafer.com или powerwaymaterial@gmail.com