Ưu điểm, thách thức và biện pháp đối phó của ứng dụng GaN trong lĩnh vực RF

Hiện nay, gallium nitride (GaN) công nghệ không còn giới hạn cho các ứng dụng điện, và lợi thế của nó cũng đang xâm nhập vào tất cả các góc của ngành công nghiệp RF / lò vi sóng và tác động đối với ngành công nghiệp RF / lò vi sóng đang phát triển, và không nên đánh giá thấp , bởi vì nó có thể được sử dụng từ không gian, radar quân sự vào các ứng dụng thông tin liên lạc di động.

Mặc dù GaN thường liên quan chặt chẽ với các bộ khuếch đại công suất (PA), nó có trường hợp sử dụng khác. Kể từ khi ra mắt, sự phát triển của GaN rất đáng chú ý, và với sự ra đời của thời đại 5G, nó có thể là thú vị hơn.

Vai trò của GaN trong radar và vũ trụ

Hai biến thể của công nghệ GaN là GaN-on-silicon (GaN-on-Si) và GaN-on-silicon-cacbua (GaN-on-SiC). Theo Damian McCann, giám đốc kỹ thuật tại RF Microsemi của / Microwave phận rời rạc Sản phẩm, GaN-on-SiC đã đóng góp rất nhiều vào không gian và các ứng dụng radar quân sự. Hôm nay, các kỹ sư RF đang tìm kiếm các ứng dụng và các giải pháp mới để tận dụng lợi thế của GaN-on-SiC. Mức ngày càng tăng quyền lực và hiệu quả hoạt động đạt được bởi các thiết bị, đặc biệt là trong không gian và các ứng dụng radar quân sự.

GaN là một vật liệu bán dẫn bandgap rộng với độ cứng cao, ổn định cơ khí, công suất nhiệt, độ nhạy rất thấp với bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt, và một thiết kế tốt hơn cho kích thước, trọng lượng tốt hơn và quyền lực (swap) Ưu điểm. Chúng tôi cũng thấy GaN-on-SiC vượt nhiều công nghệ cạnh tranh, thậm chí ở tần số thấp hơn.

thiết kế hệ thống sẽ được hưởng lợi từ công nghệ GaN-on-SiC. PAM-Hạ Môn Bác sĩ Victor giải thích rằng nhiệt kết và tích hợp cao công nghệ gỗ, kết hợp với GaN-on-SiC, cho phép các nhà thiết kế hệ thống để tìm kiếm một mức độ cao hơn của hội nhập, đặc biệt là để mở rộng radar chính để trang trải thêm về khu vực vật lý như nhau. Trong ban nhạc, chức năng radar thứ hai theo đơn đặt hàng được thêm vào. Trong các ứng dụng không gian, tính khả thi của GaN-on-SiC gần đây đã được tăng lên, đặc biệt là trong các ứng dụng mà hiệu quả của GaN là bổ sung cho khả năng hoạt động ở tần số cao hơn. Mật độ năng lượng của sóng milimet (mmWave) GaN mang một bộ mới của kỹ thuật thiết kế có thể được sử dụng để tìm các mức cao hơn bồi thường. Các giải pháp phải vượt qua sức mạnh và tuyến tính trong Bộ bù công suất, và cũng cần điều khiển công suất. Hoặc chạy lên một tầm VSWR biến. Ông cũng chỉ ra rằng công nghệ GaN-on-SiC có thể thay thế công nghệ klystron cũ. Sự phổ biến của các mảng hoạt động quét mạng điện tử (AESAs) và các thành phần phased array trong các ứng dụng không gian quân sự và thương mại cũng dự kiến ​​đạt cấp độ mới của quyền lực, ngay cả đối với mạch tích hợp nguyên khối lò vi sóng GaN-on-SiC dựa (MMICs), ông nói. Trong một số trường hợp thay thế các công nghệ klystron lão hóa. Tuy nhiên, số lượng hạn chế về 0,15 micron GaN-on-SiC đúc wafer đủ tiêu chuẩn là một nguồn tài nguyên khan hiếm trên thị trường và nhu cầu đầu tư thêm.

thông tin liên lạc GaN và 5G

công nghệ GaN không giới hạn không gian và radar ứng dụng. Nó đang thúc đẩy sự đổi mới trong lĩnh vực truyền thông di động. vai trò gì GaN chơi trong mạng 5G trong tương lai?

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-Hạ Môn đang hợp tác với các công ty thiết bị hàng đầu và các viện nghiên cứu để phát triển GaN-on-Si. Thứ nhất, một lớp epitaxy của chiều dày bằng nhau và thành phần cấu trúc thống nhất phải được gửi trên toàn bộ wafer, thường bao gồm một siêu mạng. Khách hàng cũng yêu cầu kiểm soát giao diện chính xác sử dụng một giao diện sắc nét để tối ưu hóa các đặc điểm thiết bị. Nó cũng là mong muốn có không khuyết tật bộ nhớ để kết hợp hiệu quả dopants như Mg và Fe trong một lớp cụ thể. Để đối phó với những nhu cầu này, một công nghệ TurboDisc đơn wafer giải quyết những thách thức của hiệu suất transistor, mất RF, méo hài hòa, và độ tin cậy thiết bị, cung cấp kiểm soát dopant hàng đầu và đồng nhất về thành phần đồng thời giảm chi phí tăng trưởng epitaxy mỗi wafer. Điều này đạt được bằng cách sử dụng kiểm soát sự lắng đọng màng mỏng của hệ thống Propel MOCVD để đạt được tốc độ tăng trưởng đệm chất lượng cao và khả năng của mình để kết hợp dopants như vậy. Như các công cụ và quy trình liên quan vẫn cần phải trưởng thành để tăng năng lực sản xuất, quy mô thị trường của GaN-on-Si và GaN-on-SiC là nhỏ và những thách thức vẫn còn. Tuy nhiên, với sự cải thiện quy trình và công nghệ của các ứng dụng 5G, các trường hợp sử dụng tiếp tục. Sự gia tăng có một tiềm năng rất lớn để phát triển.

Ngoài Power Amplifier: GaN-Based Noise Amplifier thấp

Trong các ứng dụng RF / lò vi sóng, công nghệ GaN thường gắn liền với các bộ khuếch đại quyền lực. PAM-Hạ Môn được chứng minh rằng GaN không có trường hợp sử dụng khác bằng cách phát triển một bộ khuếch đại tạp âm thấp (LNA) dựa trên công nghệ GaN. Chúng tôi thường hỏi: công nghệ GaAs pHEMT LNA là rất trưởng thành và sử dụng rộng rãi. Tại sao phát triển một loạt các GaN HEMT LNAs ở tần số vi sóng? Lý do rất đơn giản: GaN cung cấp hơn tiếng ồn chỉ ở mức thấp.

Thứ nhất, GaN có khả năng sống sót cao hơn công suất đầu vào và rất có thể giảm hoặc loại bỏ bộ giới hạn front-end thường gắn liền với GaAs pHEMT LNAs. Bằng cách loại bỏ các giới hạn, GaN cũng có thể phục hồi những tổn thất của mạch này, tiếp tục giảm con số tiếng ồn. Thứ hai, GaN LNA có sản lượng cao hơn bậc thứ ba điểm đánh chặn (IP3) so với GaAs pHEMT, giúp cải thiện tuyến tính và sự nhạy cảm của người nhận. Một trong những lý do chính cho GaN có lợi thế này trong quá trình GaAs là điện áp sự cố vốn đã cao của nó. Khi LNA bị quá tải, sự cố cửa cống có thể gây ra thất bại. sự cố điển hình điện áp cho thiết bị GaAs pHEMT phạm vi 5-15 V, hạn chế nghiêm trọng sức mạnh RF đầu vào tối đa mà những LNAs có thể chịu được, trong khi phạm vi điện áp phân hủy quá trình của GaN có thể được mở rộng đến 50 đến 100V, cho phép mức công suất đầu vào cao hơn. . Bên cạnh đó, một điện áp cố cao hơn cho phép các thiết bị GaN được thiên vị ở điện áp hoạt động cao hơn, có thể dịch trực tiếp vào tuyến tính cao hơn. Chúng tôi đã học được cách để tối đa hóa lợi ích của GaN và tạo LNAs tiên tiến với các con số tiếng ồn thấp nhất và tuyến tính cao và khả năng sống sót cao. Do đó, GaN là công nghệ LNA ưa thích cho tất cả các hệ thống máy thu hiệu suất cao, đặc biệt là khi các yêu cầu miễn dịch là rất cao.

Tất cả trong tất cả, công nghệ GaN đã trở thành một lực lượng chính trong ngành công nghiệp / lò vi sóng RF. Trong tương lai, khi các thông tin liên lạc 5G trưởng thành, vai trò của nó sẽ tiếp tục mở rộng. Mặc dù GaN và PA đi tay trong tay, ta không nên đánh mất công việc của ngành công nghiệp để phát triển LNAs sử dụng công nghệ này. Bây giờ là thời gian để đầu tư năng lượng và các nguồn lực trong sự phát triển của GaN, vì tương lai của nó là rất tươi sáng.

Về Hạ Môn Powerway nâng cao Material Co, Ltd

Tìm thấy trong năm 1990, Hạ Môn Powerway nâng cao Material Co, Ltd (PAM-Hạ Môn), một nhà sản xuất hàng đầu của tấm VCSEL epitaxy ở Trung Quốc, hoạt động kinh doanh liên quan đến việc che phủ GaN liệu GaN chất nền, GaN wafer epitaxy.

Từ khóa: GaN chất nền, GaN epitaxy wafer, AlGan, AlGaN / GaN HEMT, Gan Devices, Gan HEMT, GaN HEMT epitaxy Wafer, bán dẫn chế tạo wafer, GaN-on-SiC, GaN-on-Si, công nghệ GaN, GaN-on-silicon -carbide, GaN-on-silic, GaN HEMT LNAs, khuếch đại công suất, năng động mảng quét điện tử, AESAs, tích hợp lò vi sóng mạch nguyên khối, MMICs epi wafer, gallium nitride dẫn, Led epi wafer, dẫn wafer epitaxy, Led fab, Led wafer, nhà sản xuất wafer dẫn, xử lý wafer dẫn

 

Để biết thêm thông tin, vui lòng truy cập trang web của chúng tôi: https://www.powerwaywafer.com,

gửi cho chúng tôi email tạisales@powerwaywafer.comhoặcpowerwaymaterial@gmail.com

Chia sẻ bài này