11月27日上午,“微波射频与5G移动通信” 分会如期召开。本届分会由苏州锴威特半导体股份有限公司、中国电子科技集团第十三研究所、国家电网全球能源互联网研究院有限公司、英诺赛科科技有限公司协办。
氮化镓微波器件具备高频、高效、大功率等特点,在5G通信中应用潜力巨大。这一特定领域的突破标志着宽禁带半导体产业迈向新的高地。分会关注氮化镓微波器件及其单片集成电路材料外延、建模、设计与制造、可靠性技术及HEMT器件在移动通信中的应用等各方面,呈现第三代半导体微波器件及其应用的最新进展。
台湾长庚大学教授邱显钦、德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所部门技术部门经理Peter BR?CKNER、中兴无线技术总工及技术委员会专家刘建利、西安电子科技大学教授刘志宏、北京国联万众科技有限公司副总经理张志国、南京电子器件研究所高级工程师张凯、中国电子科技集团第41研究所张光山、河北半导体研究所王毅等来自中外的强势力量联袂带来精彩报告。河北半导体研究所副所长蔡树军、苏州能讯高能半导体有限公司董事长张乃千共同主持了本次分会。
传统的砷化镓功率放大器的效率并非固定不变,除此之外5G通讯系统在功率放大器的散热和集成度方面又有很高的要求。会上,台湾长庚大学教授邱显钦带来了题为“适用于第五代行动通讯六吋氮化镓微波功放技術及基站功率电源模块”的主题报告。
邱显钦2009年加入长庚大学高速智能通讯研究中心并建立110GHz 高频量测与建模能力的毫米波核心实验室,2013年建立四吋氮化镓功率组件实验室开发氮化镓功率晶体管与驱动模块,氮化镓微波晶体管与模块。
邱教授介绍了适用于第五代行动通讯(5G)之应用的六吋氮化镓微波功率器件(GaN HEMT)外延结构上以及工艺考虑上之相关开发成果,第五代行动通讯在2020年正式在中国商转,超过50个都市能够享受到这样高质量的服务,但是在5G宏基站与小基站的通讯模块以及关键器件上目前国内自主度仍然不高,为了解决这个卡脖子的问题,目前国内相关技术与工业规模也仍在建立与摸索当中。
报告中提出,在第五代行动通讯手机上砷化镓(GaAs)的器件仍然会是主导路线,不管是传统的H B T在sub-6频段或是pHEMT在毫米波功放频段砷化镓器件其成熟的工艺与集成度仍是手机应用上主要趋势,但是在基站上第三代半导体就有其绝对的主战场优势。
邱教授提出在六吋硅基氮化镓在结温度不超过125度的情况下能够稳定超过4W/mm的输出功率,加上其价格与普及性的优势,可以立即在小基站应用上站稳脚步,并与国际大厂MACOM与STM有相同技术路线之看法,但是因为硅衬底是损耗基板,所以在外延缓冲层的设计上要有特殊的设计。目前六吋的GaN on Si RF HEMT如果要在毫米波频段达到相当好的效能,基板建议使用S O I来大幅降低传输线与器件在衬底的损耗。
邱教授也提出了相当多氮化镓微波功率管信赖性可能发生问题与解决方案,报告中也提到在经过特殊设计硅基氮化镓外延片上相同的外延结构可以同时制作出微波组件与电源功率器件,因为第五代行动通讯的基站功耗是第四代行动通讯基站的好几倍,所以如何利用Normally-off GaN HEMT实现5G基站内高效率电源也是一个重大的课题,才有机会达成以氮化镓技术实现Envelope-Tracking PA的高节能高效率基站放大器。
(内容根据现场资料整理,如有出入敬请谅解)