近日，睿創微納控股子公司睿思微系統（煙臺）有限公司（以下簡稱“睿思微系統”）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。研發團隊通過研究發現AlGaN/GaN HEMT器件在高溫、大功率應用場景下性能退化的物理機制，通過優化器件結構，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；
睿創微納攻克GaN基PA難題
第三代半導體材料GaN、(In)(Al)GaN具備高功率密度、高效率、高工作頻率和高熱穩定性等優點，在基站、雷達、航空航天等領域被廣泛應用。然而，較大的發射功率會使器件熱功耗較高，進而導致器件結溫升高，容易觸發可靠性問題。
睿思微系統研發團隊通過對S波段大功率GaN基PA的熱阻、陷阱和可靠性之間的關聯進行系統研究，揭示了高溫會促進柵下陷阱與2DEG的載流子輸運過程，從而導致PA出現閾值電壓負移、靜態電流Idq不穩定、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）靜態電流隨時間的變化關系
研發團隊通過增大柵漏間距和優化柵極形貌，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可靠性結果；（b）器件的大信號性能
相關論文“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，《物理學報D：應用物理》）發表。
專注GaN基PA技術創新
睿創微納持續深耕微波領域
AlGaN/GaN HEMT器件是當前微波半導體領域的研究熱點，與Si基LDMOS技術、GaAs HBT及pHEMT技術等傳統器件技術相比，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，可以廣泛應用于射頻、微波、毫米波系統中。
國際領先廠商如Sumitomo、Macom、Qorvo等均已掌握器件制造、產品開發等核心技術，成為行業標桿；在國內，AlGaN/GaN HEMT器件及PA技術與產品同樣發展迅猛，且市場規模龐大。
睿思微系統專注于AlGaN/GaN HEMT器件底層技術及GaN基PA產品開發，目前已具備GaN基微波器件的材料、器件、工藝、電路設計、封裝集成全鏈條技術研發、產品開發和批量交付的能力。睿思微系統的所有GaN PA產品均可通過嚴苛的可靠性驗證（HTRB/HTGB/HAST/HTOL etc.），產品性能處于行業領先水平，并向客戶提供可仿真的大信號模型套件及應用指南，支持客戶的快速、全面評估與應用。
此次在GaN基大功率微波功率放大器領域取得的突破，不僅驗證了睿思微系統在微波半導體領域的強大研發能力，也為后續的產品開發和量產奠定了堅實基礎。
睿思微系統作為睿創微納控股子公司，聚焦于微波半導體及射頻微系統技術與產品的研發與產業化，是睿創微納在微波領域布局的重要力量。
從紅外熱成像領軍者到多維感知布局，睿創微納持續深耕紅外、微波、激光等多維感知領域，不斷推動行業發展與創新。
未來，睿創微納將繼續秉持 “以技術進步為客戶創造增量價值” 的使命，深化技術研究，為全球客戶提供性能卓越的產品和行業解決方案。同時，我們也希望更多優秀人才加入，為多維感知技術的進步和產業升級貢獻更多中國智慧和力量。
原文始發于微信公眾號（睿創微納）：睿創微納在微波功率放大器研究中取得重要進展
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