GaN技術(shù)
關(guān)注創(chuàng)建者：王土根 創(chuàng)建時間：2019-01-29
GaN技術(shù)的實例教程
美國海軍陸戰(zhàn)隊接收首部采用GaN技術(shù)的AN/TPS-80雷達(dá)
諾·格公司提前向美海軍陸戰(zhàn)隊交付首部采用先進(jìn)的大功率、高效氮化鎵（GaN）天線技術(shù)的AN/TPS-80地/空多任務(wù)雷達(dá)（G/ATOR）系統(tǒng)。這套系統(tǒng)是整個小批量生產(chǎn)階段的第7套，此前6套系統(tǒng)均未采用氮化鎵天線技術(shù)，而是砷化鎵（GaAs）技術(shù)。諾·格公司地面與航空電子C4ISR部門副總裁表示，這是美海軍陸戰(zhàn)隊首次裝備采用先進(jìn)GaN技術(shù)的地面多任務(wù)有源相控陣?yán)走_(dá)。
2016年9月，美海軍陸戰(zhàn)隊（USMC）與諾·格公司簽訂了價值3.75億美元的合同，用于采購9部基于氮化鎵（GaN）技術(shù)的AN/TPS-80地/空任務(wù)導(dǎo)向雷達(dá)（G/ATOR）低速率初始生產(chǎn)（LRIP）系統(tǒng)，合同計劃于2020年9月完成。目前，諾·格公司與美海軍陸戰(zhàn)隊正在加緊籌備量產(chǎn)計劃，預(yù)計2019年年初啟動。
圖1 AN/TPS-80地/空多任務(wù)雷達(dá)（G/ATOR）
GaN是一種高效率半導(dǎo)體，能夠使雷達(dá)發(fā)射機(jī)在使用較少電力的情況下獲得更大的發(fā)射功率。GaN天線技術(shù)可降低成本并提高多項性能，包括系統(tǒng)靈敏度和可靠性。基于GaN的G/ATOR系統(tǒng)可以通過減少系統(tǒng)組件的數(shù)量來實現(xiàn)更高的效率，如比基于GaAs的G/ATOR少了76個收發(fā)組件，這些組件的減少可以降低失敗的風(fēng)險，且能減少系統(tǒng)維護(hù)的開支。美海軍陸戰(zhàn)隊官員表示，向GaN技術(shù)的轉(zhuǎn)變能夠節(jié)約大約4000萬美元的采購成本。
展開 最近，
空氣水集團(tuán)（AIR WATER）
官網(wǎng)宣布，其創(chuàng)新的
GaN技術(shù)
獲得了2021年度“半導(dǎo)體電子材料類大獎”。
據(jù)介紹，該公司是全球首家量產(chǎn)GaN-on-SiC-on-Si層疊結(jié)構(gòu)器件的企業(yè)。即使采用廉價的硅襯底，該結(jié)構(gòu)的2DEG依舊可以達(dá)到2110 cm2/V-s ，相比硅基GaN提升了20%，很好地解決SiC基GaN成本高、硅基GaN性能差等問題，大幅降低GaN器件成本，從而有望加速5G通信的普及。
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成本太高、性能太差
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)多多
眾所周知，GaN器件具備高功率密度和高電子飽和速度等優(yōu)點，因此在射頻、微波和毫米波應(yīng)用領(lǐng)域非常有競爭力。但是GaN器件要打入這些領(lǐng)域還存在多重挑戰(zhàn)。
首先，碳化硅和氮化鎵襯底生產(chǎn)成本太高，盡管SiC襯底GaN高頻晶體管已經(jīng)投入實際應(yīng)用，但僅限于高端基站使用，很難進(jìn)行廣泛商業(yè)化。
其次，雖然硅襯底GaN器件具有潛力，6英寸硅襯底GaN高頻晶體管的開發(fā)和商業(yè)化也取得了 一定的進(jìn)展。但由于存在高熱失配(33%) 和晶格失配(17%) ，因此很難在硅襯底上生長高質(zhì)量、無裂紋的GaN外延層，導(dǎo)致晶體管在工作過程中一旦發(fā)熱，絕緣性能會變差，能量損失會增加。
還有，硅基GaN器件還存在硅襯底電阻率低的問題，這會帶來高寄生電容，從而阻礙器件的高頻性能。
層疊GaN結(jié)構(gòu)
提高質(zhì)量、減少泄漏
為此，
2004
年
空氣水集團(tuán)開始創(chuàng)建一種
層疊GaN結(jié)構(gòu)技術(shù)。
展開 蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，功率電子器件技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者Eggtronic宣布，推出混合無線交流電源專利技術(shù)E2WATT，可同時作為交流電源和高速無線傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器，從而確保能量效率和能量傳輸距離，但其成本低于傳統(tǒng)無線技術(shù)。
（圖片來源：eetimes）
傳統(tǒng)Qi無線設(shè)備的傳輸距離通常為5mm，最大傳輸功率通常最高為30W。E2WATT技術(shù)可在超過其6倍的距離（可達(dá)40mm）內(nèi)，提供高達(dá)300W的功率，這是電感標(biāo)準(zhǔn)的真正突破。
Eggtronic首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Igor Spinella表示，E2WATT專有技術(shù)由GaN半橋和dsPIC33微控制器支持，將傳統(tǒng)電源適配器和Qi無線發(fā)射器結(jié)合在一起，從而提高效率。
E2WATT?無線技術(shù)直接由交流電源供電，無需外部電源。這種單級混合解決方案的效率顯著提高，最高可達(dá) 95%。
E2WATT采用了Navitas半導(dǎo)體公司的GaN技術(shù)，因為硅無法提供足夠的開關(guān)頻率。GaNFast中包括GaN開關(guān)（一種場效應(yīng)晶體管），將單片集成模擬驅(qū)動電路和數(shù)字邏輯電路集成在同一芯片上，作為GaN功率器件。GaNFast電源IC的額定頻率為2MHz。運行速度快有助于減少快速充電系統(tǒng)的尺寸和功率轉(zhuǎn)換成本。
Microchip的16位微控制器業(yè)務(wù)部副總裁Joe Thomsen表示： “Microchip Technology的dsPIC33微控制器具有強大的DSP內(nèi)核、高速ADC和高分辨率PWM，可以支持 Eggtronic開發(fā)的專有系統(tǒng)架構(gòu)，從而提升性能和充電距離。
展開 由于GaN的轉(zhuǎn)換頻率較高，在處理EMI上非常棘手，而在同一個封裝中，工程師無需額外關(guān)注EMC和EMI的問題。“我們認(rèn)為PI已經(jīng)超越了許多競爭對手，它們正在銷售分立的GaN FET，這些GaN FET難以使用并且需要大量的設(shè)計工作。而PI提供的高度集成的IC解決方案易于使用，且具有顯著的性能和尺寸優(yōu)勢。”Doug表示。獨立的GaN FET產(chǎn)品看似可以靈活應(yīng)用于各產(chǎn)品，但卻缺乏針對性優(yōu)化。
而在高集成方式下，InnoSwitch可以更好地針對65W或其他規(guī)格的充電器進(jìn)行細(xì)致優(yōu)化。并且由于無需更多額外的周邊元件，可靠性也會相應(yīng)提升。
值得一提的是，由于GaN高集成度解決方案，設(shè)計人員無需學(xué)習(xí)新技術(shù)、他們只需在基于PowiGaN的反激式開關(guān)IC中進(jìn)行設(shè)計即可立即獲得GaN提供的功率和尺寸優(yōu)勢。設(shè)計人員可以更快地將產(chǎn)品推向市場，實現(xiàn)更少的組件數(shù)量和較小的PCB尺寸等高集成度的優(yōu)勢。
正是因為在GaN領(lǐng)域研發(fā)的持續(xù)性投入，PI積累了大量技術(shù)和專業(yè)知識。提供全面的參考設(shè)計，以及一支專業(yè)的全球FAE團(tuán)隊，以支持客戶的設(shè)計工作。PI的CEO Balu此前曾表示，“我們始終專注于對研發(fā)的長期投入，著眼于擴(kuò)大我們的潛在市場并開發(fā)具有顛覆性的技術(shù)。這些努力需要很多年才能完全實現(xiàn)，但我們實現(xiàn)了，并且我對未來幾年感到興奮，因為如今我們已經(jīng)看到了長期投資的回報。”
從未止步
PI一直擅長于將其獨有的工藝技術(shù)延伸至其各種復(fù)雜的產(chǎn)品組合中，比如無需使用任何磁芯材料即可在安規(guī)隔離帶之間進(jìn)行反饋控制的FluxLink通信技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在適配器、汽車、LED等多項應(yīng)用中，并取得了成功。
展開 “我們已經(jīng)學(xué)會了如何最大化GaN的優(yōu)勢，并創(chuàng)造出具有最低噪聲系數(shù)以及高線性度和高生存能力的先進(jìn)LNA。因此，GaN是所有高性能接收器系統(tǒng)的首選LNA技術(shù)，特別是在對抗擾性要求極高時，更加適用。”
總而言之，GaN技術(shù)已成為射頻/微波行業(yè)的主要力量。未來，隨著5G通信的成熟，其作用會進(jìn)一步擴(kuò)大。雖然GaN和PA齊頭并進(jìn)，但人們不應(yīng)忽視業(yè)界正在利用該技術(shù)開發(fā)LNA的工作。現(xiàn)在是時候?qū)⒕唾Y源投入到GaN的研發(fā)工作中去了，因為它的未來很光明。
來源：Microwaves & RF
作者Chris DeMartino
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GaN技術(shù)的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
GaN技術(shù)的最新內(nèi)容
通過訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并結(jié)合深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DCNN）和生成對抗網(wǎng)絡(luò)（GAN）等技術(shù)，系統(tǒng)可以高效地修復(fù)照片質(zhì)量，使其具有更鮮艷的色彩、更豐富的細(xì)節(jié)和更自然的曝光效果。
技術(shù)實現(xiàn)
本項目采用多種深度學(xué)習(xí)和圖像處理技術(shù)，以提升照片修復(fù)的質(zhì)量和自動化程度。
Soft-Epi和Sundiode公司聯(lián)合開發(fā)的Micro-LED制作用紅綠藍(lán)三色堆疊型晶圓
根據(jù)外媒Compound Semiconductor報道，Soft-Epi公司總部位于韓國，擁有獨特的GaN外延技術(shù)，一直專注于可見光InGaN外延的制造，其中就包括基于氮化物材料制造的紅色LED。
CINNO Research
關(guān)于Porotech公司
Porotech公司是一家致力于氮化鎵 (GaN)材料技術(shù)研發(fā)的前沿開發(fā)商，也是劍橋大學(xué)氮化鎵劍橋中心的分拆公司。該公司專注于高性能和高光效型寬帶隙化合物——GaN半導(dǎo)體的研發(fā)，一直希望通過尖端材料技術(shù)和解決方案的應(yīng)用，真正通過GaN技術(shù)全部潛力的開發(fā)來徹底改變電子顯示行業(yè)。
氮化鎵（GaN）
目前氮化鎵單晶生長尺寸在2英寸和4英寸，一般不作為襯底材料，而是采用異質(zhì)外延技術(shù)生長GaN-on-SiC器件、GaN-on-Si器件以及藍(lán)寶石基氮化鎵外延器件等。在器件及應(yīng)用方面，首先，GaN-on-SiC器件、GaN-on-Si器件可作為微波射頻器件，應(yīng)用于5G 通信、雷達(dá)預(yù)警、衛(wèi)星通訊等方面。
技術(shù)在一定程度上可以替代部分SiC和Si的市場，需要技術(shù)創(chuàng)新和成本領(lǐng)先。
三種功率技術(shù)。
推薦項目：圖像增強經(jīng)典超分辨率任務(wù)均衡Cifar分類項目
學(xué)習(xí)和探索GAN技術(shù)是如何在企業(yè)中一步步落地，解決客戶的實際需求。
而此次他們通過實驗證明，該技術(shù)同樣適用于GaN-on-GaN HEMT器件制造，即在
器件制造之后
采用激光工藝進(jìn)行減薄，該技術(shù)可顯著降低 GaN 襯底的消耗。
關(guān)于Porotech公司
Porotech公司是一家致力于氮化鎵 (GaN)材料技術(shù)研發(fā)的前沿開發(fā)商，也是劍橋大學(xué)氮化鎵劍橋中心的分拆公司。該公司專注于高性能和高光效型寬帶隙化合物——GaN半導(dǎo)體的研發(fā)，一直希望通過尖端材料技術(shù)和解決方案的應(yīng)用，真正通過GaN技術(shù)全部潛力的開發(fā)來徹底改變電子顯示行業(yè)。
