Fördelar, utmaningar och motåtgärder av GaN ansökan i RF-fält

För närvarande är galliumnitrid (GaN) teknik inte längre begränsad till kraftapplikationer, och dess fördelar också infiltrera i alla hörn av RF / mikrovågsugn industrin och påverkan på RF / mikrovåg industrin växer och bör inte underskattas , eftersom det kan användas från rymden, militär radar till cellulära kommunikationsapplikationer.

Även GaN ofta starkt korrelerade med effektförstärkare (PA) har det andra användningsfall. Sedan starten har utvecklingen av GaN varit anmärkningsvärt, och med tillkomsten av 5G eran, kan det vara mer intressant.

Rollen av GaN på radar och rymden

Två varianter av GaN teknik är GaN-on-kisel (GaN-on-Si) och GaN-on-kisel-karbid (GaN-on-SiC). Enligt Damian McCann, chef för teknik vid Micro RF / Microwave Diskret Products Division, GaN-on-SiC har bidragit en hel del till rymden och militära radartillämpningar. Idag är RF ingenjörer söker nya applikationer och lösningar för att dra nytta av GaN-on-SiC. De ständigt ökande nivåer av kraft och effektivitet som uppnåtts för anordningar, särskilt i rymden och militära radartillämpningar.

GaN är ett brett bandgap halvledarmaterial med hög hårdhet, mekanisk stabilitet, värmekapacitet, mycket låg känslighet för värmestrålning och värmeledningsförmåga, och en bättre design för bättre storlek, vikt och kraft (SWAP) Fördelar. Vi ser också GaN-on-SiC överträffar många konkurrerande tekniker, även vid lägre frekvenser.

System designers kommer att gynnas av GaN-on-SiC-teknik. PAM-XIAMEN Läkare Victor förklarade att termiskt kopplade och starkt integrerad laminatteknik, i kombination med GaN-on-SiC, tillåter systemkonstruktörer att söka en högre nivå av integration, särskilt för att förlänga huvud radar för att täcka mer av samma fysiska området. I bandet, är den andra ordningens radarfunktionen sattes. I rymdtillämpningar, har genomförbarheten av GaN-on-SiC nyligen ökat, speciellt i tillämpningar där effektiviteten hos GaN är komplementär till förmågan att arbeta vid högre frekvenser. Effekttätheten för millimetervågor (mmWave) GaN ger en ny uppsättning designtekniker som kan användas för att hitta högre nivåer av kompensation. Lösningen måste gå bortom makt och linjäritet i effektkompensering, och måste också effektstyrning. Eller köra till en variabel VSWR nivå. Han påpekade också att GaN-on-SiC-teknik kan ersätta den gamla klystron teknik. Populariteten av aktiva maskinläsbara matriser (AESAs) och fasstyrda komponenter i militära och kommersiella rymdtillämpningar förväntas också nå nya nivåer av makt, även för GaN-on-SiC baserade mmic (MMIC), sade han. I vissa fall ersätta den åldrande klystron teknik. Men det begränsade antalet kvalificerade 0,15 mikron GaN-on-SiC wafer gjuterier är en knapp resurs på marknaden och behöver ytterligare investeringar.

GaN och 5G kommunikation

GaN-teknik är inte begränsat till rymden och radartillämpningar. Det driver innovation inom mobilkommunikation. Vilken roll spelar GaN spela i framtiden 5G nätverk?

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 arbetar med ledande företag och forskningsinstitut för att utveckla GaN-on-Si. Först måste ett epitaxiellt skikt med jämn tjocklek och enhetlig strukturell komposition avsättas över hela skivan, som typiskt innefattar en supergitter. Kunder kräver också exakta gränssnittsstyrning med användning av en skarp gränsyta för att optimera anordningsegenskaper. Det är också önskvärt att ha noll minnesdefekter för att effektivt införliva dopämnen såsom Mg och Fe i en viss skikt. Som svar på dessa behov, en enkel-wafer Turbodisc teknik adresserar de utmaningar som transistorprestanda, RF förlust, harmonisk distorsion, och anordning tillförlitlighet, som tillhandahåller ledande dopningskontroll och kompositions likformighet medan Epitaxiell tillväxt kostnadssänk per wafer. Detta uppnås genom utnyttjande av den tunna filmavsättnings styrning av Propel MOCVD-system för att uppnå hög kvalitet buffert tillväxt och dess förmåga att införliva sådana dopämnen. Som relaterade verktyg och processer fortfarande behöver mogna att öka produktionskapaciteten, marknadens storlek av GaN-on-Si och GaN-on-SiC är liten och de utmaningar som kvarstår. Men med processen och teknik förbättring av 5G applikationer de användningsfall fortsätta. Svall har en enorm utvecklingspotential.

Bortom Effektförstärkare: GaN-baserade Low Noise Amplifier

I RF / Microwave tillämpningar GaN teknologi ofta förknippas med effektförstärkare. PAM-XIAMEN demonstrerar att GaN har andra användningsfall genom att utveckla en lågbrusförstärkare (LNA) baserad på GaN-teknologi. Vi får ofta frågan: GaAs pHEMT LNA-tekniken är mycket mogen och i stor utsträckning. Varför utveckla en rad GaN HEMT LNA vid mikrovågsfrekvensen? Anledningen är enkel: GaN erbjuder mer än bara låg ljudnivå.

Först, har GaN högre ineffekt överlevnadsförmåga och kan kraftigt minska eller eliminera front-end begränsare typiskt är associerade med GaAs pHEMT LNA. Genom att eliminera begränsaren kan GaN också återställa de förluster av denna krets, vilket ytterligare reducerar brusfaktor. För det andra har GaN LNA en högre effekt tredje ordningens interceptpunkt (IP3) än GaAs pHEMT, vilket förbättrar linjäriteten och känsligheten hos mottagaren. En av de viktigaste anledningarna till GaN har denna fördel över GaAs processer är dess inneboende hög genombrottsspänning. När LNA är överbelastad, kan gate-drain uppdelning orsaka fel. Typisk genombrottsspänningar för GaAs pHEMT enheter området från 5 till 15 V, vilket allvarligt begränsar den maximala RF-ineffekt att dessa LNA kan motstå, medan GaN processens genombrottsspänningsområde kan förlängas till 50 till 100 V, vilket möjliggör högre ingångseffektnivåer. . Dessutom tillåter den GaN enheten för att vara förspänd vid högre arbetsspänningar, som översätter direkt till högre linjäritet en högre genombrottsspänning. Vi har lärt oss att maximera fördelarna med GaN och skapa avancerade LNA med lägst brusfaktor och hög linjäritet och hög överlevnadsförmåga. Därför är GaN den föredragna LNA teknik för alla mottagarsystem högpresterande, särskilt när immunitetskraven är extremt höga.

Allt som allt, GaN-teknik har blivit en viktig kraft i RF / mikrovågsugn industrin. I framtiden som 5G kommunikation mognar, dess roll kommer att ytterligare expandera. Även GaN och PA går hand i hand, bör man inte glömma bort industrins arbete med att utveckla LNA med denna teknik. Nu är det dags att investera energi och resurser i utvecklingen av GaN, eftersom dess framtid är mycket ljus.

Om Xiamen Powerway Advanced Materials Co, Ltd

Hittade 1990, Xiamen Powerway Advanced Materials Co, Ltd (PAM-Xiamen), en ledande tillverkare av VCSEL epitaxiella wafers i Kina, dess verksamhet omfattar GaN material som täcker GaN-substrat, GaN epitaxiella wafer.

Nyckelord: GaN-substrat, GaN epitaxiell skiva, AlGaN, AlGaN / GaN HEMT, Gan Devices, Gan HEMT, GaN HEMT epitaxiell skiva, halvledarskiva tillverkning, GaN-on-SiC, GaN-on-Si, GaN teknik, GaN-on-kisel -carbide, GaN-on-kisel, GaN HEMT LNA, effektförstärkare, aktiva elektroniskt skannade arrayer, AESAs, mmic, MMIC epi wafer, ledde galliumnitrid, Led epi wafer, ledde epitaxiell skiva, Led fab, Led wafer, ledda wafer tillverkare ledde wafer process

 

För mer information, besök vår hemsida: https://www.powerwaywafer.com,

skicka e-post påsales@powerwaywafer.comellerpowerwaymaterial@gmail.com

Dela det här inlägget