高功率碳化硅衬底氮化镓工艺帮助通讯系统运营商和军用系统供应商
充分利用 GaN 的高效率并节约运营成本
2012年7月18日，中国上海讯 — 科锐公司（Nasdaq: CREE）宣布推出两项新型GaN工艺：0.25微米、漏极电压最高为40V的G40V4和0.4微米、漏极电压最高为50V的G50V3。新的工艺技术增加了工作电压和无线射频功率密度，与传统技术相比，能够实现更小尺寸裸芯片和更紧凑、更高效率放大器。两项新技术均与科锐业经验证的GaN单片式微波集成电路（MMIC）技术相兼容，可应用在具有全套无源电路元件和非线性模型的直径为100毫米的碳化硅晶圆片上。
新的工艺技术现已应用于研发和量产。通过这两项最新技术，科锐能够提供包括全套和专用掩模组在内的多项代工服务以促进定制电路的快速发展。G40V4 工艺可在28V 和40V 两种工作电压、18GHz 以下的场效应晶体管（FET）外缘的射频功率密度 6W/mm的环境下进行。G50V3 工艺可在工作电压为50V、6GHz 以下的场效应晶体管（FET）外缘的无线射频功率密度8W/mm的环境下进行。两项工艺技术全部基于科锐先前发布的 G28V3 工艺技术。自2006年应用于生产以来，0.4微米、工作电压为28V 的 G28V3 工艺技术是业内现场故障率最低的微波技术之一（每10亿小时中有9个故障器件）。
科锐估计，如果在典型三部式多波段 LTE/4G 通讯远程无线电头端（RRH）的安装中以 GaN 替代传统晶体管技术，可减少高达 20% 的 RRH 功耗，从而降低运营成本和能耗。除此之外，新工艺还能够降低初始系统成本。GaN工艺的高电压和高效率能够帮助缩小散热器和外壳尺寸、降低无线射频放大器的设计复杂性以及减少交流至直流和直流至直流转换器的成本。此外，现在空气就可替代以前所需的大型风扇实现系统冷却。所有这些改进可节约高达10%的材料成本，大幅降低系统购置成本。
军用雷达系统也可获得同样的优势。科锐GaN工艺的高效率能够在减少工作功耗的同时减少维修费用，因此能够显著优化系统寿命周期成本。G40V4 和 G50V3 工艺的工作（通道）结温为225ºC，平均寿命超过两百万小时（228年），其卓越的可靠性能够显著降低雷达系统在工作寿命内的维修和维护成本。
科锐无线射频（RF）及微波部门总监 Jim Milligan表示：“我们的客户需要可靠且更高频率的工艺用于开发 GaN 的优势并应用于包括卫星通信、雷达和电子战市场在内的高于6GHz 的领域，我们相信全新的 G40V4 工艺能够很好地满足客户的需求。同时，针对客户对低成本 GaN 解决方案的需求，科锐新推出了工作电压为50V的G50V3工艺，能够实现优异的无线射频输出功率性价比，旨在加速 GaN 在通讯基础设施等对成本极其敏感的市场领域中的普及， GaN 现在能够在这些领域中提供硅 LDMOS 无法比拟的性能优势。”
科锐功率与无线射频（RF）副总裁兼总经理 Cengiz Balkas 博士表示：“新工艺的更高工作电压和更高效率是迅速普及的关键。如果在即将运用的 LTE/4G 宏单元基站上采用 GaN，通讯运营商每年能够节约超过20亿美元的能源成本。幸运的是，通讯行业已经开始认识到这些潜在的节约。科锐计划在今年内为通讯基站提供超过7500万瓦的 GaN 晶体管。”
在40V的工作电压、18GHz条件下，科锐G40V4工艺能够提供高达6W/mm PSAT；10GHz条件下，典型器件特性可实现65%功率附加效率（PAE）和12dB小信号增益。在50V的工作电压、6GHz条件下，G50V3工艺能够提供高达8W/mm PSAT；3.5GHz 条件下，典型器件特性可实现70%功率附加效率（PAE）和12dB小信号增益。两种 GaN 工艺的最高工作通道温度均为225ºC，平均寿命均大于两百万（2E6）小时。此外，科锐发布了 MMIC 设计套件，该套件拥有科锐专利技术的可扩展非线性 HEMT 模型，适用于安捷伦的 Advanced Design System（ADS）和 AWR 的 Microwave Office 仿真平台。该款设计套件还具备一整套包括电阻，电容、螺旋电感器和基板底座通孔在内的无源元件，可用于仿真完整的 MMIC 性能并显著缩短设计周期。
如欲了解更多新工艺技术以及加工服务详情，敬请访问：www.cree.com/rf。
