Fordele, udfordringer og modforanstaltninger for Gan ansøgning i RF felt

På nuværende tidspunkt er galliumnitrid (GAN) teknologi ikke længere begrænset til effektanvendelser, og dens fordele er også infiltrere ind i alle hjørner af RF / mikrobølge industri, og effekten på RF / mikrobølge industrien vokser, og bør ikke undervurderes , fordi det kan bruges fra rummet, militær radar til cellulære kommunikation applikationer.

Selvom GaN ofte er stærkt korreleret med effektforstærkere (PA), det har andre use cases. Siden lanceringen har udviklingen af ​​GAN været bemærkelsesværdig, og med fremkomsten af ​​den 5G æra, kan det være mere interessant.

Rollen af ​​GaN i radar og rum

To varianter af GaN teknologi er GaN-on-silicium (GAN-on-Si) og GaN-on-siliciumcarbidforstærket (GaN-on-SiC). Ifølge Damian McCann, direktør for teknik på Microsemi RF / Microwave Diskrete Products Division, GAN-on-SiC har bidraget meget til rummet og militære radar applikationer. I dag er RF-ingeniører på udkig efter nye applikationer og løsninger til at drage fordel af GAN-on-SiC. De stadigt stigende niveauer af magt og effektivitet ydeevne opnås ved enheder, især i rummet og militære radar applikationer.

GaN er en bred båndgab halvledermateriale med høj hårdhed, mekanisk stabilitet, varmekapacitet, meget lav følsomhed over for varmestråling og varmeledningsevne, og en bedre design for bedre størrelse, vægt og strøm (swap) Fordele. Vi ser også GAN-on-SiC overgår mange konkurrerende teknologier, selv ved lavere frekvenser.

System designere vil drage fordel af GAN-on-SiC-teknologi. PAM-XIAMEN Læge Victor forklarede, at termisk koblet og stærkt integreret laminat teknologi, i kombination med GAN-on-SiC, tillader systemdesignere at søge en højere integrationsniveau, især for at udvide den vigtigste radar til at dække mere af det samme fysiske område. I båndet indsættes andenordens radar funktion. I rummet, har muligheden for GAN-on-SiC nylig været stigende, især i anvendelser, hvor effektiviteten af ​​GaN er komplementær med evnen til at operere ved højere frekvenser. Den effekt tæthed millimeter wave (mmWave) GaN bringer et nyt sæt af design teknikker, der kan bruges til at finde højere erstatning. Løsningen skal gå ud over magt og linearitet i effekt kompensation, og også brug for strøm kontrol. Eller køre til en variabel VSWR niveau. Han påpegede også, at GAN-on-SiC teknologi kan erstatte den gamle klystron teknologi. forventes også Populariteten af ​​aktive elektronisk scannede arrays (AESAs) og fasede array-komponenter i militære og kommercielle rumapplikationer at nå nye niveauer af magt, selv for GAN-on-SiC baserede monolitiske mikrobølge integreret kredsløb (MMICs), sagde han. I nogle tilfælde erstatte den aldrende klystronen teknologi. Men det begrænsede antal kvalificerede 0,15 mikron GAN-on-SiC wafer støberier er en knap ressource på markedet, og har brug for yderligere investeringer.

GAN og 5G kommunikation

GaN teknologi er ikke begrænset til rummet og radarapplikationer. Det er drivkraft for innovation på området for cellulær kommunikation. Hvilken rolle GAN spille i fremtiden 5G-netværket?

Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) Product Director said that the booming 5G is expected to disrupt traditional cellular communications and create new opportunities for operators and service providers. 5G is currently being planned, with mobile broadband (mobile/tablet/laptop) transmitting at speeds in excess of 10 Gbps, while at the same time, Internet of Things (IoT) applications can achieve ultra-low latency. GaN is gradually replacing silicon (Si) in specific applications (ie RF amplifiers for 4G / LTE base stations). Next-generation 5G deployments will use GaN technology, and in the early days of 5G, GaN-on-SiC will increasingly be used in macrocellular networks. 5G will introduce GaN-on-Si to compete with GaN-on-SiC designs and enter small cell applications, which may then enter femtocell/home routers and even cell phones. GaN technology will be critical in terms of the higher frequencies used by 5G networks. The 5G will be deployed in multiple frequency bands and has two main frequency ranges, sub-6-GHz for wide area coverage and 20 GHz (mmWave) or higher for high density areas such as stadiums and airports. To meet the stringent 5G technology (faster data rates, low latency, large scale broadband) requirements, new GaN technologies are needed to achieve higher target frequencies (ie, the 28 GHz and 39 GHz bands). In addition, GaN technology will be very suitable for 5G mobile phones. From a technical point of view, 5G has a problem of attenuation, requiring multiple antennas to use spatial multiplexing techniques to improve signal quality. A dedicated RF front-end chipset is required for each antenna. Compared to gallium arsenide (GaAs) and Si, GaN has fewer antennas at the same power level. The resulting form factor advantage makes GaN ideal for 5G mobile applications.

PAM-XIAMEN arbejder med førende virksomheder og forskningsinstitutioner at udvikle GAN-on-Si. For det første skal et epitaksialt lag med ensartet tykkelse og ensartet strukturelle sammensætning afsættes over hele wafer, som typisk indbefatter en overgitter. Kunder kræver også præcis grænseflade kontrol ved hjælp af en skarp grænseflade til optimering enhed egenskaber. Det er også ønskeligt at have nul hukommelsesdefekter til effektivt inkorporerer dopingmidler såsom Mg og Fe i et bestemt lag. Som reaktion på disse behov, en enkelt-wafer TurboDisc teknologi løser de udfordringer transistor ydeevne, RF tab, harmonisk forvrængning, og enheden pålidelighed, der giver førende doteringsmiddel kontrol og sammensætningsmæssige ensartethed samtidig reducere Epitaksial vækst pris pr wafer. Dette opnås ved at udnytte den tyndfilmaflejring kontrol af Propel MOCVD system for at opnå høj kvalitet buffer vækst og dets evne til at inkorporere sådanne doteringsmidler. Som relaterede værktøjer og processer stadig nødt til at modnes til at øge produktionskapaciteten, størrelsen af ​​GAN-on-Si og GAN-on-SiC marked er lille, og de udfordringer. Men med den proces og teknologi forbedring af 5G-applikationer, de use cases fortsætte. Den kraftige stigning har et stort potentiale for udvikling.

Beyond Power Forstærker: GAN-Based Low Noise Amplifier

I RF / mikrobølge applikationer, er GAN teknologi ofte forbundet med effektforstærkere. PAM-XIAMEN demonstrerer, at GaN har dog andre use cases ved at udvikle en støjsvag forstærker (LNA) baseret på GaN teknologi. Vi bliver ofte spurgt: GaAs PHEMT LNA teknologi er meget moden og meget udbredt. Hvorfor udvikle en række GaN HEMT LNA'er ved mikrobølge frekvens? Grunden er enkel: GaN tilbyder mere end bare lav støj.

Første, GaN har højere indgangseffekt overlevelsesevne og kan reducere eller eliminere frontend-begrænsere typisk er forbundet med GaAs PHEMT LNAer. Ved at eliminere begrænseren kan GaN også dække tabet af dette kredsløb, hvilket yderligere reducerer støj tal. For det andet har GaN LNA har en højere output tredje ordens skæringspunktet punkt (IP3) end GaAs PHEMT, hvilket forbedrer lineariteten og modtagerens følsomhed. En af hovedårsagerne til GaN at have denne fordel over GaAs processer er dens iboende høje opdeling spænding. Når LNA er overbelastet, kan gate-drain fordeling forårsage fejl. Typisk opdeling spændinger for GaAs PHEMT enheder området fra 5 til 15 V, stærkt begrænse den maksimale RF effektoptag at disse LNAer kan modstå, mens GaN processens opdeling spændingsområde kan udvides til 50 til 100 V, giver mulighed for højere input effektniveauer. . Derudover en højere opdeling spænding tillader GaN enhed, der skal forspændt ved højere driftsspændinger, der fører direkte til højere linearitet. Vi har lært at maksimere fordelene ved GAN og skabe avancerede LNAs med den laveste støjtal og høj linearitet og høj overlevelsesevne. Derfor GaN er den foretrukne LNA teknologien for alle højtydende modtagersystemer, især når immunitetskravene er ekstremt høje.

Alt i alt, GaN teknologi er blevet en vigtig kraft i RF / mikrobølge industri. I fremtiden, da det 5G kommunikation modnes, dets rolle vil yderligere udvide. Selvom GAN og PA går hånd i hånd, skal man ikke glemme branchens arbejde med at udvikle LNAer anvender denne teknologi. Nu er det tid til at investere energi og ressourcer i udviklingen af ​​GAN, fordi dens fremtid er meget lys.

Om Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd

Fundet i 1990, Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd (PAM-XIAMEN), en førende producent af VCSEL epitaksiale wafers i Kina, sin forretning indebærer GaN materiale dækker GaN-substrat, GaN epitaxial wafer.

Nøgleord: GaN-substrat, GaN epitaksiale wafer, AlGaN, AlGaN / GaN HEMT, Gan Devices, Gan HEMT, GaN HEMT Epitaksial Wafer, halvleder-wafer fabrikation, GAN-on-SiC, GAN-on-Si, GaN teknologi, GAN-on-silicium -carbide, GAN-on-silicium, GaN HEMT LNAs, effektforstærker, aktive elektronisk scannede arrays, AESAs, monolitiske integrerede mikrobølgekredsløb, MMICs epi wafer, galliumnitrid førte, Led epi wafer, ledede epitaksial wafer, Led fab, Led wafer, ledede wafer fabrikanter, førte wafer proces

 

For mere information, besøg venligst vores hjemmeside: https://www.powerwaywafer.com,

send os e-mail påsales@powerwaywafer.comellerpowerwaymaterial@gmail.com

Del dette indlæg