GaN在射頻功率領(lǐng)域會(huì)所向披靡嗎？

　　小單元，分布式天線系統(tǒng)和一些微波鏈路：砷 化鎵MMIC在這些市場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)是射頻功率低，TriQuint 半導(dǎo)體T2G4005528-FS(圖1)是GaN競(jìng)爭(zhēng)的典型代表，這種碳化硅襯底的氮化鎵HEMT(高電子遷移率晶體管)工作在從直流到3.5 GHz的頻率范圍，并在3.3 GHz頻率上提供64W 3dB增益壓縮(P3dB)。

　　一些軍事雷達(dá)可工作在高頻(HF)到超高頻(UHF)頻率：LDMOS仍是這些系統(tǒng)最佳候選，雖然隨著硅基氮化鎵器件可以覆蓋更廣的帶寬，可用于提供有競(jìng)爭(zhēng)力的CW RF射頻輸出、增益、效率以及線性度，隨著成本的下降它們將更有吸引力。

　　還有許多其他應(yīng)用項(xiàng)目，比如有線電視分配放大器，在這些應(yīng)用中，砷化鎵和LDMOS的優(yōu)勢(shì)無可替代。簡(jiǎn)而言之，砷化鎵和LDMOS技術(shù)在這些領(lǐng)域不會(huì)消失。

　　圖1：TriQuint 半導(dǎo)體的寬頻帶的T2G4005528-FS封裝的GaN-on-SiC的射頻功率晶體管

　　GaN贏在哪里?

　　下面列出GaN的幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：

　　1.有源相控陣(AESA)雷達(dá)和電子戰(zhàn)(EW)系統(tǒng)：這些是碳化硅襯底氮化鎵(或者是金剛石襯底)晶體管或者單片微波集成電路(MMIC)的關(guān)鍵應(yīng)用，而且多年來已經(jīng)成為這個(gè)領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楫?dāng)前或再過幾年都沒有其他技術(shù)可以可供碳化硅襯底氮化鎵的功率密度和其他優(yōu)勢(shì)。

　　下 圖顯示了Ka波段砷化鎵和碳化硅襯底氮化鎵MMIC射頻功率放大器(如圖2所示)的構(gòu)成。兩者都由TriQuint制造。每個(gè)放大器在30GHz提供6W 射頻功率，不過，氮化鎵所需的有源器件更少，所以MMIC只需要一個(gè)簡(jiǎn)單的四路功率合成器。砷化鎵MMIC放大器需要更多的器件而且電路更復(fù)雜，因?yàn)樗?須包含32路功率合成器，它影響了MMIC的最終尺寸。砷化鎵MMIC大約是鉛筆橡皮擦頂部面積那么大小，而GaN 放大器則大約是生米粒大小。

　　圖2：砷化鎵MMIC大約是鉛筆橡皮擦頂部面積那么大小，而GaN 放大器大約是生米粒大小。

　　顯 然籠統(tǒng)來看這兩個(gè)器件都不大，但當(dāng)考慮應(yīng)用的時(shí)候例如相控陣?yán)走_(dá)時(shí)氮化鎵的優(yōu)勢(shì)就很明顯了。AESA雷達(dá)可能有70000個(gè)部件，每一個(gè)由基于MMIC的 發(fā)射/接收模塊伺服，相對(duì)于砷化鎵MMIC來說，氮化鎵MMIC的尺寸可以更小，再結(jié)合氮化鎵的高功率輸出和更高的工作頻率，氮化鎵q器件在相控陣?yán)走_(dá)中 取代砷化鎵是理所當(dāng)然的了。

　　2.工作在4 GHz以上大功率、寬帶系統(tǒng)：除了氮化鎵沒有其他技術(shù)可以提供這些系統(tǒng)所需要的性能。從非常小的用于衛(wèi)星通信合成孔徑終端(VSATs)到更高頻段的微波鏈路，氮化鎵將是其不二的選擇。