Pasternack博客
针对射频及微波应用的GaN新进展
多种预测表明，已然大幅增长的射频氮化镓（RF GaN）工业将能够在未来几年中继续保持这种增长势头。预测估计，到2023[1、2]年，目前将近4亿美元的射频氮化镓（RF GaN）市场（2017年止）有望达到或超过10亿美元。国防工业在2017年大约消耗三分之一的射频氮化镓（RF GaN）设备，其余三分之二的氮化镓（GaN）设备可能会用于无线基础设施和航空电子雷达/通信设备，在这其中的大部分最为可能用于蜂窝应用。涉及氮化镓（GaN）的设备包括有氮化镓基低噪声放大器（LNA）、混频器、滤波器等射频组件及设备，然而大多数射频氮化镓（RF GaN）市场的关注点显然集中在氮化镓（GaN）功率放大器（PA）。
国防工业的当前及下一代雷达和高弹性通信系统中，需要用到高功率密度且坚固耐用的设备。这在诸如敌我识别（IFF）或二次监视雷达（SSR）系统等高性能L波段航空电子雷达中也同样是关注的重点。在这类应用场景中，即需要带宽范围为S波段至Ka波段的高峰值功率输出。此外，氮化镓基设备已被证实具有极高的平均故障间隔时间（MTBF），远远超出砷化镓（GaAs）、硅（Si）、横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）和其他功率放大器半导体技术。
作为最大的氮化镓（GaN）细分市场，4G和正在推进中的5G蜂窝应用可能更为关注氮化镓基功率放大器在更宽的带宽上所具备的高效率，例如功率附加效率（PAE）。这表明，尽管已有研究证明氮化镓基设备（主要是放大器）的频率刚好超过100 GHz，但是大多数氮化镓基设备的工作频率可能在几百兆赫兹和几千兆赫兹之间（约600 MHz至3 GHz）。而由于眼下的5G频谱问题，这一带宽覆盖范围正被加紧拓宽至6 GHz，以应对5G蜂窝应用。
氮化镓基设备最大的两个技术领域应是碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）和硅基氮化镓（GaN-on-Si）。相比硅基氮化镓（GaN-on-Si）设备，碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）设备往往具有更高的功率密度，因为碳化硅（SiC）衬底温度越高机械强度越高，热膨胀系数（CTE）也比硅（Si）衬底高。但是，碳化硅（SiC）衬底和碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）的制造工艺往往比硅基氮化镓（GaN-on-Si）更为昂贵，有成本限制的应用可以考虑硅基氮化镓（GaN-on-Si）。
氮化镓基设备另一个备受关注的特点是其相对较高的电压操作。更高的工作电压降低了与电阻相关的损耗，这使得功率放大器的效率更高。此外，对于国防、航空航天和航空电子应用中使用的高抗毁性低噪声放大器（LNA）设备而言，这也是一个备受瞩目的功能。氮化镓低噪声放大器（GaN-LNA）可利用氮化镓基设备进行高电压操作，以防止干扰信号或干扰破坏过载。
就这些设备的运行频率和功率而言，建模和准确表征氮化镓（GaN）晶体管仍然存在挑战。因此，人们一直在努力开发用于氮化镓（GaN）设备的更准确的模型，以及专门用于氮化镓（GaN）功率放大器的具备更宽带宽和更高功率的负载牵引测试系统。
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