微電子所GaN器件研究取得重要進展!
2024-10-10 12:17:45 EETOP近期，微電子所高頻高壓中心GaN研究團隊在劉新宇研究員帶領下,在高頻高效率器件、限幅器、電源驅動電路等研究方向進行了創新性研究和探索,取得了重要進展。
在高頻高效率器件方向,團隊采用LP-SiN結合ALD超薄柵介質技術制備的0.15μm 柵長AlGaN/GaN毫米波 MIS-HEMT功率器件,解決了現有HEMT器件肖特基漏電大、效率低的問題,在連續波測試條件中,30GHz的功率附加效率(PAE)為49.7% 功率密度為5.90W/mm。
在限幅器方向,團隊采用全GaN SBD-MMIC技術的限幅器, 利用全GaN肖特基勢壘二極管來實現的單片微波集成電路(全GaN SBD-MMIC)技術,研制的限幅器顯示出高在連續波模式(CW)下,入射功率超過50W脈沖模式下為125 W,插入損耗(IL)小于1dB@8GHz,具備39納秒的創紀錄的快速恢復時間,拓展了寬禁帶材料在GaN SBD的限幅器領域的應用前景。
在電源驅動電路方向,團隊開發了一款GaN基單片包絡跟蹤電源調制器,集成了傳統GaN開關功率放大器所需要的預防大級并采用了雙端反自舉電路,實現了對20MHz帶寬,6.5dB的射頻包絡信號的跟蹤;采用電源調制器對連續F類PA進行供電實現包絡跟蹤功率放大器應用,在2.7GHz載波頻率,20MHz信號帶寬,6.5dB峰均功率比及30.6dBm的輸出功率下,系統效率比單獨PA效率提升8%。
上述研究得到多個重要任務的支持,成果分別以Ka band GaN MIS-HEMT with ALD-SiN gate dielectric and Lp-SiN passivation layer、Record Fast Recovery Performance from Microwave High-Power Limiters with All-GaN SBD-MMIC Technology:39ns@100W和A Monolithic GaN Based Supply Modulator with Dual-Antibootstrap Level Shifter for Envelope Tracking Application為題入選2024年國際微波會議(IMS2024),并應邀作口頭報告。
2024國際微波研討會(International Microwave Symposium 2024) 是由電氣與電子工程師學會(IEEE)微波理論和技術分會(MTT-S)主辦,已有70多年歷史,涵蓋了射頻、微波、毫米波等領域,從模塊設計到系統應用的所有方向,是微波領域的頂級會議之一。
圖1 毫米波器件功率測試結果
圖2 限幅器技術路線及性能指標
圖3 包絡跟蹤功率放大器效率提升曲線(對比F類功率放大器)
來源：中國科學院微電子研究所集成電路先導工藝研發中心
