科銳推出新型GaN RF MMIC工藝技術(shù)

　　科銳公司(Nasdaq: CREE)宣布推出兩項(xiàng)新型GaN工藝：0.25微米、漏極電壓最高為40V的G40V4和0.4微米、漏極電壓最高為50V的G50V3。新的工藝技術(shù)增加了工作電壓和無線射頻功率密度，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更小尺寸裸芯片和更緊湊、更高效率放大器。兩項(xiàng)新技術(shù)均與科銳業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的GaN單片式微波集成電路(MMIC)技術(shù)相兼容，可應(yīng)用在具有全套無源電路元件和非線性模型的直徑為100毫米的碳化硅晶圓片上。

　　新的工藝技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于研發(fā)和量產(chǎn)。通過這兩項(xiàng)最新技術(shù)，科銳能夠提供包括全套和專用掩模組在內(nèi)的多項(xiàng)代工服務(wù)以促進(jìn)定制電路的快速發(fā)展。G40V4 工藝可在28V 和40V 兩種工作電壓、18GHz 以下的場效應(yīng)晶體管(FET)外緣的射頻功率密度 6W/mm的環(huán)境下進(jìn)行。G50V3 工藝可在工作電壓為50V、6GHz 以下的場效應(yīng)晶體管(FET)外緣的無線射頻功率密度8W/mm的環(huán)境下進(jìn)行。兩項(xiàng)工藝技術(shù)全部基于科銳先前發(fā)布的 G28V3 工藝技術(shù)。自2006年應(yīng)用于生產(chǎn)以來，0.4微米、工作電壓為28V 的 G28V3 工藝技術(shù)是業(yè)內(nèi)現(xiàn)場故障率最低的微波技術(shù)之一(每10億小時中有9個故障器件)。

　　科銳估計(jì)，如果在典型三部式多波段 LTE/4G 通訊遠(yuǎn)程無線電頭端(RRH)的安裝中以 GaN 替代傳統(tǒng)晶體管技術(shù)，可減少高達(dá) 20% 的 RRH 功耗，從而降低運(yùn)營成本和能耗。除此之外，新工藝還能夠降低初始系統(tǒng)成本。GaN工藝的高電壓和高效率能夠幫助縮小散熱器和外殼尺寸、降低無線射頻放大器的設(shè)計(jì)復(fù)雜性以及減少交流至直流和直流至直流轉(zhuǎn)換器的成本。此外，現(xiàn)在空氣就可替代以前所需的大型風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冷卻。所有這些改進(jìn)可節(jié)約高達(dá)10%的材料成本，大幅降低系統(tǒng)購置成本。

　　軍用雷達(dá)系統(tǒng)也可獲得同樣的優(yōu)勢。科銳GaN工藝的高效率能夠在減少工作功耗的同時減少維修費(fèi)用，因此能夠顯著優(yōu)化系統(tǒng)壽命周期成本。G40V4 和 G50V3 工藝的工作(通道)結(jié)溫為225ºC，平均壽命超過兩百萬小時(228年)，其卓越的可靠性能夠顯著降低雷達(dá)系統(tǒng)在工作壽命內(nèi)的維修和維護(hù)成本。

　　科銳無線射頻(RF)及微波部門總監(jiān) Jim Milligan表示：“我們的客戶需要可靠且更高頻率的工藝用于開發(fā) GaN 的優(yōu)勢并應(yīng)用于包括衛(wèi)星通信、雷達(dá)和電子戰(zhàn)市場在內(nèi)的高于6GHz 的領(lǐng)域，我們相信全新的 G40V4 工藝能夠很好地滿足客戶的需求。同時，針對客戶對低成本 GaN 解決方案的需求，科銳新推出了工作電壓為50V的G50V3工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的無線射頻輸出功率性價比，旨在加速 GaN 在通訊基礎(chǔ)設(shè)施等對成本極其敏感的市場領(lǐng)域中的普及， GaN 現(xiàn)在能夠在這些領(lǐng)域中提供硅 LDMOS 無法比擬的性能優(yōu)勢。”

　　科銳功率與無線射頻(RF)副總裁兼總經(jīng)理 Cengiz Balkas 博士表示：“新工藝的更高工作電壓和更高效率是迅速普及的關(guān)鍵。如果在即將運(yùn)用的 LTE/4G 宏單元基站上采用 GaN，通訊運(yùn)營商每年能夠節(jié)約超過20億美元的能源成本。幸運(yùn)的是，通訊行業(yè)已經(jīng)開始認(rèn)識到這些潛在的節(jié)約?？其J計(jì)劃在今年內(nèi)為通訊基站提供超過7500萬瓦的 GaN 晶體管。”

　　在40V的工作電壓、18GHz條件下，科銳G40V4工藝能夠提供高達(dá)6W/mm PSAT;10GHz條件下，典型器件特性可實(shí)現(xiàn)65%功率附加效率(PAE)和12dB小信號增益。在50V的工作電壓、6GHz條件下，G50V3工藝能夠提供高達(dá)8W/mm PSAT;3.5GHz 條件下，典型器件特性可實(shí)現(xiàn)70%功率附加效率(PAE)和12dB小信號增益。兩種 GaN 工藝的最高工作通道溫度均為225ºC，平均壽命均大于兩百萬(2E6)小時。此外，科銳發(fā)布了 MMIC 設(shè)計(jì)套件，該套件擁有科銳專利技術(shù)的可擴(kuò)展非線性 HEMT 模型，適用于安捷倫的 Advanced Design System(ADS)和 AWR 的 Microwave Office 仿真平臺。該款設(shè)計(jì)套件還具備一整套包括電阻，電容、螺旋電感器和基板底座通孔在內(nèi)的無源元件，可用于仿真完整的 MMIC 性能并顯著縮短設(shè)計(jì)周期。