砷化鎵(GaAs)-第二代半導體材料
氮化鎵(GaN)-第三代半導體材料
GaN的應用項目
雷聲公司
Qorvo公司
洛馬公司
未來(lái)發(fā)展機遇
隨著(zhù)科技需求的日益增加，硅傳輸速度慢、功能單一的不足便暴露了出來(lái)，于是化合物半導體材料應運而生。20世紀90年代，搭上移動(dòng)通信、光纖通信的順風(fēng)車(chē)，以砷化鎵為代表的第二代半導體材料逐漸登上舞臺。
砷化鎵（GaAs）擁有一些較Si要好的電子特性，可以用在高于250GHz的場(chǎng)合，并且GaAs比同樣的Si元件更適合操作在高功率的場(chǎng)合。因此，GaAs可以運用在移動(dòng)電話(huà)、衛星通訊、微波點(diǎn)對點(diǎn)連線(xiàn)、雷達系統等地方。
GaAs成為超高速、超高頻器件和集成電路的必需品，被廣泛使用于軍事領(lǐng)域，是激光制導雷達的重要材料，曾在海灣戰爭中大顯神威，贏(yíng)得“砷化鎵打敗鋼鐵”的美名。
GaN是一種具有較大禁帶寬度的半導體，工作溫度高，是微波功率晶體管的優(yōu)良材料。GaN晶體一般是六方纖鋅礦結構，原子體積大約為GaAs的一半。
GaN受青睞的主要原因是它是寬禁帶與硅或者其他三五價(jià)器件相比，氮化鎵速度更快，擊穿電壓也更高。采用GaN，能夠使電子設備放置得離天線(xiàn)更近，使電子設備變得更加強大、輕型和小型化。
GaN的應用項目包括“下一代干擾機”、三坐標機動(dòng)遠程雷達(3DLRR)、“太空籬笆”系統、遠程識別雷達以及“愛(ài)國者”導彈的改進(jìn)等。
采用GaN技術(shù)，芯片能夠縮小至1～2微米，公司能夠制造更多小型功率放大器或生成不同的架構。
GaN的高功率提高了干擾能力，較小的孔徑就能夠形成與不采用GaN的較大孔徑相同的作用距離和搜索范圍。
在贏(yíng)得了3DLRR合同后，雷聲公司還期望依賴(lài)GaN技術(shù)以升級其“愛(ài)國者”導彈防御系統。雷聲公司正在生產(chǎn)采用GaN技術(shù)的全尺寸樣機，為AESA雷達提供360°覆蓋范圍。
Qorvo公司在18個(gè)月內研發(fā)了125種新型GaN產(chǎn)品。例如，QGaN15在高頻下運行良好，它在30GHz頻率下每毫米提供4.5瓦的功率。QGan50側重于低頻高穩定性，平均無(wú)故障時(shí)間超過(guò)100萬(wàn)小時(shí)。
GaN技術(shù)還能在較高的溫度下運行，最高至200℃，而且對制冷的要求低。
為了提高功率，Qorvo公司和其他GaN制造商正探索在金剛石上而不是在傳統的碳化硅上制作。這將使得尺寸大幅度減小，一個(gè)功率放大器的尺寸將只有目前的1/40。
無(wú)線(xiàn)基礎設施占通信市場(chǎng)的份額最大，這一領(lǐng)域最大的收益源自低于3瓦和低于3GHz的器件，GaN在這一領(lǐng)域將與現有的成熟技術(shù)相競爭?！捌渲杏幸恍O具競爭性的挑戰?！?/p>
洛馬公司在1990年代中期就開(kāi)始研制GaN?！罢驹谲娖返慕嵌?，GaN確實(shí)成為了一種必不可少的技術(shù)，否則在當前市場(chǎng)將不具備競爭力?！?span>
“在美國，F-22、F-35及轟炸機都裝備了AESA雷達，但它們采用的是砷化鎵芯片。其他國家的軍隊正在同時(shí)升級至AESA雷達和GaN芯片。美國現在正在轉向GaN?！?/span>
鑒于A(yíng)ESA天線(xiàn)的靈活性，它們可用于通信和電子戰。GaN和AESA雷達的結合為改進(jìn)手持通信設備、無(wú)線(xiàn)電或艦載雷達提供了一個(gè)很好的機會(huì )。
洛馬公司在電子戰產(chǎn)品中運用GaN，以提供寬頻帶高功率。但是，盡管GaN技術(shù)可能比較成熟，但系統中的其他部件仍需要時(shí)間發(fā)展。
全球GaN微波通信器件和電力電子器件的產(chǎn)值還很低，只有幾億美元，隨著(zhù)技術(shù)水平的進(jìn)步，2020年產(chǎn)值有望達到15億美元。英飛凌、富士、東芝、松下等大企業(yè)紛紛投巨資進(jìn)軍GaN領(lǐng)域。
新進(jìn)入的小企業(yè)也有很多，如加拿大的GaN Systems、美國的EPC等公司都已經(jīng)量產(chǎn)GaN產(chǎn)品。未來(lái)在新能源、智能電網(wǎng)、信息通信設備和消費電子領(lǐng)域將得到廣泛應用。
我國在第三半導體材料上的起步比較晚，且相對國外的技術(shù)水平較低。重點(diǎn)應用領(lǐng)域和國產(chǎn)化替代需求為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供巨大市場(chǎng)和彎道超車(chē)的機會(huì )。
今日發(fā)送關(guān)鍵詞：170204，可獲得“電子戰”學(xué)習資料。
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