中电五十五所三维GaN高线性微波功率器件技术获突破

近日，中国电科第五十五研究所重点实验室张凯博士发表在国际半导体器件权威期刊《IEEE Electron DeviceLetters》上的论文"High-Linearity AlGaN/GaN FinFETs for Microwave Power Applications"（三维鳍式GaN高线性微波功率器件）被国际半导体行业著名杂志《Semiconductor Today》进行专栏报道，受到国内外业界关注。

图1、《Semiconductor Today》杂志报道截图

SemiconductorToday是总部位于英国具有独立性和非盈利性的国际半导体行业著名杂志和网站，专注于报道化合物半导体和先进硅半导体的重要研究进展和最新行业动态，具有很强的行业影响力。

张凯博士的论文聚焦重点实验室近期在GaN高线性技术方面获得的多个重要突破，创新提出三维GaN FinFET微波功率器件，克服了GaN平面器件瓶颈，极大改善了跨导平整度，大幅提升GaN器件线性度，同时维持高的输出功率和效率，为下一代移动通信高性能元器件奠定基础。本成果也是首次展示GaN三维器件相对于二维器件在微波功率应用的优势与潜力，有力推动了GaN三维器件的实用化进程。该成果研制过程中得到国家自然科学基金、预研基金等课题的支持。

图2、NEDI提出的高线性GaN FinFET器件以及跨导特性

CETC五十五研究所是我国大型电子器件研究、开发及应用研究所之一，拥有砷化镓微波毫米波单片和模块电路国家重点实验室、国家平板显示工程技术研究中心, 主要从事微电子、光电子、真空电子和MEMS等领域的各种器件、电路、部件和整机系统的开发和生产。对于我国国防工业来说，该所最大的贡献莫过于研发的T/R组件，即无线电收发模块，主要应用于各种相控阵雷达上，包括战斗机火控雷达，预警机，"中华神盾"和防空用雷达等。

影响相控阵雷达的除了雷达基础结构设计之外，作为最前端负责无线电收发的T/R组件性能对雷达整体性能的影响也是非常大的。目前国际主流的T/R组件类型有砷化镓和氮化镓两种，其中氮化镓是近几年才出现的新兴事物，不光应用于雷达射频等设备，无线电通信也非常需要高性能的氮化镓半导体组件。

作为专门负责T/R组件研发的单位，五十五所在突破了砷化镓T/R组建之后就马不停蹄的继续为中国国防工业研发了氮化镓T/R组件。然而由于材料特性等原因，作为新生事物氮化镓T/R组件会出现一些原先所没有遇到过的问题。除了采用金刚石作为衬底材料来改善热传导性能，降低组件功耗之外，三维GaN FinFET的应用可以说是另辟蹊径。

在当前半导体行业开始推进各种三维结构芯片的潮流下，引入三维结构，将GaN二维器件改进成三维结构，可以说是一大创新。简单的说，一样的功耗，体积的T/R组件，将能提供出更精确的雷达波形和更高的射频功率，在不增加外部能耗需求的情况下，进一步提高雷达基本性能。