近日，睿創(chuàng)微納控股子公司睿思微系統(tǒng)（煙臺）有限公司（以下簡稱“睿思微系統(tǒng)”）在GaN基大功率S波段微波功率放大器的研究中取得重要進展。研發(fā)團隊通過研究發(fā)現(xiàn)AlGaN/GaN HEMT器件在高溫、大功率應(yīng)用場景下性能退化的物理機制，通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，成功將 PA（功率放大器）的增益提高 1dB，效率提升 2.6%。
圖1（a）AlGaN/GaN HEMT器件示意圖；（b）匹配電路板；（c）電路原理圖
睿創(chuàng)微納攻克GaN基PA難題
顯著提升器件性能及可靠性
第三代半導(dǎo)體材料GaN、(In)(Al)GaN具備高功率密度、高效率、高工作頻率和高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，在基站、雷達、航空航天等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。然而，較大的發(fā)射功率會使器件熱功耗較高，進而導(dǎo)致器件結(jié)溫升高，容易觸發(fā)可靠性問題。
睿思微系統(tǒng)研發(fā)團隊通過對S波段大功率GaN基PA的熱阻、陷阱和可靠性之間的關(guān)聯(lián)進行系統(tǒng)研究，揭示了高溫會促進柵下陷阱與2DEG的載流子輸運過程，從而導(dǎo)致PA出現(xiàn)閾值電壓負(fù)移、靜態(tài)電流Idq不穩(wěn)定、HTRB可靠性差等問題。
圖2（a）輸出功率分別為20W、73.9W、75.1W和152W器件的熱紅外圖像；（b）靜態(tài)電流隨時間的變化關(guān)系
研發(fā)團隊通過增大柵漏間距和優(yōu)化柵極形貌，有效抑制了柵下電場強度，降低了器件熱阻，使得HTRB可靠性大幅提升。最終，總柵寬為11.52mm的AlGaN/GaN HEMT器件的輸出功率、增益和效率分別提高了1.2W、1dB和2.6%。
圖3（a）器件HTRB可靠性結(jié)果；（b）器件的大信號性能
相關(guān)論文“The degradation mechanism of high power S-band AlGaN/GaN HEMTs under high temperature”(https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad8455)已在《Journal of Physics D: Applied Physics》（JPhysD，《物理學(xué)報D：應(yīng)用物理》）發(fā)表。
專注GaN基PA技術(shù)創(chuàng)新
睿創(chuàng)微納持續(xù)深耕微波領(lǐng)域
AlGaN/GaN HEMT器件是當(dāng)前微波半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點，與Si基LDMOS技術(shù)、GaAs HBT及pHEMT技術(shù)等傳統(tǒng)器件技術(shù)相比，AlGaN/GaN HEMT器件擁有更高的擊穿電壓、更高的功率密度、更高寬帶及效率性能、更高的可靠性，可以廣泛應(yīng)用于射頻、微波、毫米波系統(tǒng)中。
國際領(lǐng)先廠商如Sumitomo、Macom、Qorvo等均已掌握器件制造、產(chǎn)品開發(fā)等核心技術(shù)，成為行業(yè)標(biāo)桿；在國內(nèi)，AlGaN/GaN HEMT器件及PA技術(shù)與產(chǎn)品同樣發(fā)展迅猛，且市場規(guī)模龐大。
睿思微系統(tǒng)專注于AlGaN/GaN HEMT器件底層技術(shù)及GaN基PA產(chǎn)品開發(fā)，目前已具備GaN基微波器件的材料、器件、工藝、電路設(shè)計、封裝集成全鏈條技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)和批量交付的能力。睿思微系統(tǒng)的所有GaN PA產(chǎn)品均可通過嚴(yán)苛的可靠性驗證（HTRB/HTGB/HAST/HTOL etc.），產(chǎn)品性能處于行業(yè)領(lǐng)先水平，并向客戶提供可仿真的大信號模型套件及應(yīng)用指南，支持客戶的快速、全面評估與應(yīng)用。
此次在GaN基大功率微波功率放大器領(lǐng)域取得的突破，不僅驗證了睿思微系統(tǒng)在微波半導(dǎo)體領(lǐng)域的強大研發(fā)能力，也為后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)和量產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
睿思微系統(tǒng)作為睿創(chuàng)微納控股子公司，聚焦于微波半導(dǎo)體及射頻微系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)品的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，是睿創(chuàng)微納在微波領(lǐng)域布局的重要力量。
從紅外熱成像領(lǐng)軍者到多維感知布局，睿創(chuàng)微納持續(xù)深耕紅外、微波、激光等多維感知領(lǐng)域，不斷推動行業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。
