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在5G通信、卫星通信、雷达探测及科研设备等关键领域,高性能射频功率器件是实现系统效能的核心关键部件。近日,睿创微纳微波领域取得新进展:正式发布自主品牌InfiGaN®射频功率器件产品线。
InfiGaN®氮化镓射频功率器件路线图
该产品线采用第三代半导体材料氮化镓(GaN),功率等级覆盖5W-1600W,工作频率范围覆盖DC-X波段,并提供塑封、金属陶瓷空腔封装、金属气密性封装及多芯片集成载片等多种封装形式,为客户提供160多种参考应用方案,覆盖常用的数据链、电台、北斗、宽带干扰机、测试设备、雷达、二次雷达、激光发生器、屏蔽器、无人机反制及工业微波加热等各种应用领域。
研发突破从材料机理到性能优化
氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表,具备高电子迁移率、高饱和漂移速度、高热稳定性等优点,使其射频器件在高频、高压、高效率、大功率及大带宽方面表现优异。
GaN射频功率器件的功率密度可达LDMOS器件的5倍以上,适用于移动通信基站、雷达和卫星航天等对性能要求严苛的应用场景。
GaN器件的高功率密度在带来性能优势的同时,也面临高温、高电应力下的可靠性挑战。 睿创微纳研发团队深入研究了AlGaN/GaN HEMT器件在高温大功率下的性能退化物理机制,并将相关研究成果论文“The degradation mechanism of high power S-band AlGaN/GaN HEMTs under high temperature”发表于《Journal of Physics D: Applied Physics》(https://doi.org/10.1088/1361-6463/ad8455)。研发团队通过持续优化器件结构,实现了GaN功率放大器增益提升1dB,效率提升2.6%。
睿创微波GaN射频功率器件研究成果发表于JPD可靠性保障多维度测试构筑品质防线
在提供业界具有竞争力性能的同时,为确保GaN射频功率器件产品在各类严苛环境下的长期可靠性,睿创微纳自建了多维度可靠性评估验证平台,对所有GaN射频功率器件产品进行严格的可靠性测试及评估,这些可靠性验证项目包括但不限于:
高温反偏试验(HTRB): 验证器件在完全关闭状态下的可靠性;
偏置高应力加速试验(BHAST): 验证器件抵抗水汽入侵的能力;
高温运行寿命试验(HTOL):验证器件在半开启状态的可靠性;
高温栅偏试验(HTGB): 验证器件在完全开启状态下的可靠性;
过程监控: 监控器件在经过168小时、500小时、1000小时后各指标的变化情况,确保评估过程稳定可靠,评估结果真实、准确。
GaN 射频功率器件工作状态及对应的可靠性试验示意图
GaN射频功率器件可靠性评估平台设备
此外,睿创微纳还通过自建能力平台进行高温存储寿命试验(High Temperature Storage Life,HTSL)、温度循环(Temperature Cycling,TC)、剪切力强度测试(Die Shear)、焊线拉力强度测试(Wire Bond Pull Strength)、引线键合点剪切强度测试(Bond Shear)等封装可靠性评估项目,持续优化封装工艺,提升产品良率与长期可靠性,为客户提供最值得信赖的高性能、高可靠性产品。
产品系列详情
四大封装类型满足差异化需求
InfiGaN®产品线提供适用于不同功率等级和应用需求的多种封装方案:
1.塑封器件:
InfiGaN®塑封器件产品
特点:中小功率、超宽带、小型化、易匹配、高性价比。
代表型号D1106:DFN 5×6mm封装,采用输入内匹配,使其在30MHz-2GHz频率范围内,连续波输出功率大于11W,漏极效率大于51%,线性增益大于16.9dB,主要应用于超短波电台及测试设备等领域。
2.金属陶瓷空腔封装:
InfiGaN®金属陶瓷空腔封装产品
特点:中大功率、良好的散热、高性能、高可靠性。
频率覆盖DC-6GHz,功率等级覆盖10-1600W,支持无匹配和预匹配设计。
3.金属陶瓷气密封装:
InfiGaN®金属陶瓷气密封装产品
特点:50Ω内匹配、平行封焊实现金属陶瓷气密空腔封装。
应用聚焦:覆盖S波段和X波段,具有良好输入、输出驻波特性,使用简单、方便,非常适合T/R组件及雷达应用。
4.多芯片集成载片:
特点:采用多芯片集成技术,具有小尺寸、高集成、易使用等优点,非常适合T/R组件应用。
代表型号D1603:25×10mm尺寸CPC载片集成三级放大器,在4.3GHz频段实现43.5dB功率增益,功率附加效率大于42%。
微波应用生态
160+全场景应用支持
可仿真的大信号模型支持
针对客户需求,结合InfiGaN®射频功率器件丰富的产品系列,睿创微波研发团队已开发超过160种参考应用方案,涉及各种频率范围和功率,覆盖广泛的应用场景:
通信: 数据链、电台、北斗导航;
电子对抗: 宽带干扰机;
测试测量: 宽带测试设备;
雷达: 雷达、二次雷达;
工业与安全: 激光发生器、屏蔽器、无人机反制、工业微波加热。
这些经过实际应用验证的参考设计和应用方案,包括电路原理图、Layout设计、测试数据等必要信息,均可应客户要求免费提供,并为客户提供详尽的设计指导与应用协助,以帮助客户快速完成产品开发。
InfiGaN®参考应用方案
同时,为助力客户快速设计应用,睿创微纳可提供GaN射频功率器件的高精度、可仿真的大信号模型。睿创微纳建立了完善的器件测试分析与建模平台,涵盖高低温直流与微波探针台、连续及脉冲IV、小信号S参数、谐波源与负载牵引(Sourcepull & Loadpull)大信号测试等关键测试能力;并基于这些测试及提参手段开发了高精度CM+行为级大信号模型以及支持KeySight ADS平台的PDK(Process Design Kit)。这些模型和工具包均可应客户要求免费提供,能够显著提升客户射频功放及系统设计阶段的仿真设计迭代效率。
InfiGaN® Sourcepull&Loadpull测试数据
InfiGaN®大信号模型拟合
自主可控全产业链国产化保障
睿创微纳坚定践行全国产化的自主可控产品研发路线,独立自主攻坚,追求核心技术创新与突破;目前已建立涵盖材料开发、工艺开发、器件设计、电路设计、封装设计、可靠性验证、量产交付的完整技术平台。InfiGaN®产品线的供应链立足于国内,核心技术实现自主研发,确保产品供应的安全可控。
未来,睿创微纳将继续深耕射频功率半导体领域,始终以技术创新为引擎、以品质提升为基石,致力于为客户提供更加优质的解决方案;通过持续创新和工艺优化,进一步夯实市场竞争力,精准响应多样化需求。睿创微纳期待与更多伙伴携手,共同推动射频半导体技术迭代升级与行业发展。