Преимущества, проблемы и контрмеры применения GaN в ВЧ-поле

Преимущества, проблемы и контрмеры применения GaN в ВЧ-поле

нет В настоящее время технологии нитрида галлия (GaN) больше не ограничивается силовых цепей, а также его преимущества также проникают во все уголки РФ / СВЧ промышленности, а также влияние на ВЧ / СВЧ промышленности растет, и не следует недооценивать , так как он может быть использован из космоса, военного радара для приложений сотовой связи.

Хотя GaN часто сильно коррелирует с усилителями мощности (PA), то есть и другие варианты использования. С момента своего запуска, развитие GaN было замечательно, и с наступлением эпохи 5G, это может быть более интересным.

Роль GaN в радиолокации и пространстве

Возможны два варианта технологии GaN является GaN-на-кремний (GaN-на-Si) и GaN-на-карбида кремния (GaN-на-SiC). По словам Дамиана McCann, директор по инжинирингу РФ Microsemi в / СВЧ отдела дискретных продуктов, GaN-на-SiC способствовало большое в космос и военных радаров. Сегодня инженеры РФ ищут новые приложения и решения, чтобы воспользоваться GaN-на-SiC. Постоянно возрастающие уровни мощности и эффективности производительности достигается за счет устройств, особенно в пространстве и военных радаров.

GaN, широкий ширина запрещенной зоны полупроводника материал с высокой твердостью, механической стабильностью, теплоемкости, очень низкой чувствительностью к тепловым излучением и теплопроводности, а также лучшей конструкцией для лучшего размера, веса и мощности (SWAP) Преимущества. Мы также видим GaN-на-SiC превосходит многие конкурирующие технологии, даже при более низких частотах.

Разработчики системы выиграют от технологии GaN-на-SiC. PAM-СЯМЫНЬ Доктор Виктор объяснил, что термически связанно и с высокой степенью интеграции ламинированной технологии, в сочетании с GaN-на-SiC, позволяет разработчикам искать более высокий уровень интеграции, особенно для расширения основного радара, чтобы охватить большую часть одной и ту же физической области. В полосе, добавлена ​​функция РЛС второго порядка. В области применения космической техники, возможность GaN-на-SiC в последнее время увеличивается, особенно в тех случаях, когда эффективность GaN является дополнением к способности работать на более высоких частотах. Плотность мощности миллиметрового (mmWave) GaN приносит новый набор методов проектирования, которые могут быть использованы, чтобы найти более высокие уровни компенсации. Решение должно выходить за пределы мощности и линейности в качестве компенсации мощности, а также необходимость управления мощностью. Или работать с переменным уровнем КСВ. Он также отметил, что GaN-на-SiC технология может заменить старую технологию клистрона. Популярность активная фазированная антенная решётка (AESAs) и фазированных компонентов массива в военных и коммерческих космических приложений также ожидается, достигнет новых уровней мощности, даже на основе GaN-на-SiC монолитных СВЧ интегральных схем (MMICs), сказал он. В некоторых случаях заменить стареющий клистрон технологию. Тем не менее, ограниченное число квалифицированного 0,15 мкм GaN-на-SiC вафельного литейном является дефицитным ресурсом на рынке и требует дополнительных инвестиций.

GaN и 5G связь

Технология GaN не ограничивается пространства и радиолокации. Она является движущей силой инноваций в области сотовой связи. Какую роль играет в GaN будущей сети 5G?

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-СЯМЫНЬ работает с ведущими компаниями оборудования и научно-исследовательскими институтами для разработки GaN-на-Si. Во-первых, эпитаксиальный слой однородной толщины и однородного структурного состава должен быть осажден по всей пластине, которая обычно включает в себя сверхрешетки. Кроме того, заказчики требуют точного управления интерфейсом, используя острый интерфейс для оптимизации характеристик устройств. Кроме того, желательно, чтобы иметь нулевые дефекты памяти, чтобы эффективно включать легирующие примеси, такие как Mg и Fe в определенном слое. В ответ на эти потребности, технология TurboDisc одной пластины решает проблемы производительности транзистора, потери РФ, гармонических искажения, и надежность устройства, обеспечивая ведущее управление легирующей примеси и однородность состава при одновременном снижении стоимости эпитаксиального роста с одной пластины. Это достигается за счет использования тонкого контроля осаждения пленки системы Propel MOCVD для достижения роста буфера высокого качества и ее способность включать такие легирующие примеси. Как связанные инструменты и процессы еще должны созреть для увеличения производственных мощностей, размер рынка GaN-на-Si и GaN-на-SiC мало и остаются проблемы. Тем не менее, с процессом и технологией улучшения приложений 5G, прецеденты продолжаются. Всплеск имеет огромный потенциал для развития.

Помимо усилителя мощности: GaN-Based малошумящий усилитель

В ВЧ / СВЧ применений, технологии GaN, часто связан с усилителями мощности. PAM-СЯМЫНЬ демонстрирует, что GaN имеет другие случаи использования путем разработки малошумящий усилитель (МШУ) на основе технологии GaN. Нам часто задают вопрос: технология GaAs PHEMT LNA очень зрелый и широко используется. Зачем разрабатывать серию GaN HEMT МШУ на СВЧ? Причина проста: GaN предлагает больше, чем просто низкий уровень шума.

Во-первых, из GaN имеет более высокий входной мощности живучесть и может значительно уменьшить или устранить передние концевые ограничители, как правило, связанные с GaAs PHEMT МШУ. Исключив ограничитель, GaN, также может восстановить потери этой цепи, дальнейшее снижение коэффициента шума. Во-вторых, GaN, МШУ имеет более высокую выходную третьего порядка точки перехвата (IP3), чем GaAs PHEMT, что улучшает линейность и чувствительность приемника. Одной из главных причин GaN, чтобы это преимущество по сравнению с процессами GaAs является его высоким по своей природе напряжения пробоя. Когда МШУ перегружен, пробоя затвор-сток может привести к поломке. Типичные напряжения пробоя для устройства GaAs PHEMT в диапазоне от 5 до 15 В, серьезно ограничивает максимальную мощность РЧ входной, что эти МШУ может выдержать, в то время как диапазон напряжения пробоя процесса GaN может быть продлен до 50 до 100 В, что позволяет для более высоких уровней мощности входного сигнала. , Кроме того, более высокое напряжение пробоя позволяет устройству GaN быть смещено при более высоких рабочих напряжениях, который переводит непосредственно в более высокую линейность. Мы научились максимально использовать преимущества GaN и создавать передовые МШУ с самым низким коэффициентом шума и высокой линейности и высокой живучести. Таким образом, GaN, является предпочтительной технологией МШУ для всех приемников систем высокой производительности, особенно когда требования к помехозащищенности чрезвычайно высоки.

В общем, технология GaN стала одной из основных сил в РФ / СВЧ промышленности. В дальнейшем, по мере созревает связи 5G, его роль будет способствовать дальнейшему расширению. Хотя GaN и PA идут рука об руку, не следует упускать из виду работы в отрасли для разработки МШУ с использованием этой технологии. Сейчас настало время, чтобы вкладывать энергию и ресурсы в развитии GaN, потому что его будущее очень яркое.

О Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd

Найдено в 1990 году, Сямэнь Powerway Advanced Material Co., Ltd (PAM-СЯМЫНЬ), ведущий производитель ВИЛ эпитаксиальных пластин в Китае, его бизнес связан с GaN материала покрытия GaN-подложка, GaN эпитаксиальных пластин.

KeyWords: GaN-подложка, GaN эпитаксиальных пластин, AlGaN, AlGaN / GaN HEMT, Gan Устройства, Gan HEMT, GaN HEMT эпитаксиальные вафли, изготовление пластины полупроводника, GaN-на-SiC, GaN-на-Si, технологии GaN, GaN-на-кремнии -carbide, GaN-на-кремнии, GaN HEMT МШИТ, усилитель мощности, активные с электронным сканированием массивов, AESAs, монолитные микроволновые интегральными схемы, MMICs эпи пластины, Галлий нитрид СИД, эпите пластины, привела эпитаксиальную пластину, светодиодные FAB, светодиодные вафли, привел производители пластин, во главе процесса вафельного

 

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, посетите наш веб-сайт: https://www.powerwaywafer.com,

отправить нам письмо по адресуsales@powerwaywafer.comилиpowerwaymaterial@gmail.com

Поделиться этой записью