圖1：《Semiconductor Today》雜志報道截圖
張凱博士的論文聚焦重點(diǎn)實驗室近期在GaN高線性技術(shù)方面獲得的多個重要突破，創(chuàng)新提出三維GaN FinFET微波功率器件,克服了GaN平面器件瓶頸，極大改善了跨導(dǎo)平整度，大幅提升GaN器件線性度,同時維持高的輸出功率和效率，為下一代移動通信高性能元器件奠定基礎(chǔ)。本成果也是首次展示GaN三維器件相對于二維器件在微波功率應(yīng)用的優(yōu)勢與潛力，有力推動了GaN三維器件的實用化進(jìn)程。該成果研制過程中得到國家自然科學(xué)基金、預(yù)研基金等課題的支持。
圖2：NEDI提出的高線性GaN FinFET器件以及跨導(dǎo)特性
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GaN器件三維結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，讓中國天眼更敏銳
中國電科第五十五研究所是我國大型電子器件研究、開發(fā)及應(yīng)用研究所之一，擁有砷化鎵微波毫米波單片和模塊電路國家重點(diǎn)實驗室、國家平板顯示工程技術(shù)研究中心, 主要從事微電子、光電子、真空電子和MEMS等領(lǐng)域的各種器件、電路、部件和整機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)和生產(chǎn)。對于我國國防工業(yè)來說，該所最大的貢獻(xiàn)莫過于研發(fā)的T/R組件，即無線電收發(fā)模塊，主要應(yīng)用于各種相控陣?yán)走_(dá)上，包括戰(zhàn)斗機(jī)火控雷達(dá)，預(yù)警機(jī)，“中華神盾”和防空用雷達(dá)等。
影響相控陣?yán)走_(dá)的除了雷達(dá)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計之外，作為最前端負(fù)責(zé)無線電收發(fā)的T/R組件性能對雷達(dá)整體性能的影響也是非常大的。目前國際主流的T/R組件類型有砷化鎵和氮化鎵兩種，其中氮化鎵是近幾年才出現(xiàn)的新興事物，不光應(yīng)用于雷達(dá)射頻等設(shè)備，無線電通信也非常需要高性能的氮化鎵半導(dǎo)體組件。
圖3：完全自主研發(fā)、具有國際先進(jìn)水平的機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)，首次公開亮相于2016年珠海航展。該雷達(dá)是現(xiàn)役KLJ-7機(jī)械掃描雷達(dá)的升級型號KLJ-7A相控陣?yán)走_(dá)，在電子對抗等多用途方面具有重大突破，整體技術(shù)水平可與F-35雷達(dá)相媲美。中電集團(tuán)下屬14所生產(chǎn)的KLJ-7A相控陣?yán)走_(dá)，安裝有多達(dá)1000多個T/R組件
作為專門負(fù)責(zé)T/R組件研發(fā)的單位，五十五所在突破了砷化鎵T/R組建之后就馬不停蹄的繼續(xù)為中國國防工業(yè)研發(fā)了氮化鎵T/R組件。然而由于材料特性等原因，作為新生事物氮化鎵T/R組件會出現(xiàn)一些原先所沒有遇到過的問題。除了采用金剛石作為襯底材料來改善熱傳導(dǎo)性能，降低組件功耗之外，三維GaN FinFET的應(yīng)用可以說是另辟蹊徑。
在當(dāng)前半導(dǎo)體行業(yè)開始推進(jìn)各種三維結(jié)構(gòu)芯片的潮流下，引入三維結(jié)構(gòu)，將GaN二維器件改進(jìn)成三維結(jié)構(gòu)，可以說是一大創(chuàng)新。簡單的說，一樣的功耗，體積的T/R組件，將能提供出更精確的雷達(dá)波形和更高的射頻功率，在不增加外部能耗需求的情況下，進(jìn)一步提高雷達(dá)基本性能。
根據(jù)《國防科技工業(yè)》雜志報道，中國電科14所YLC-8B機(jī)動式預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、KLJ-7A機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)成功入選2016年度國內(nèi)十大明星武器。
中國電科14所YLC-8B機(jī)動式預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)
其中，YLC-8B型機(jī)動式預(yù)警僅次于今年在珠海上首次亮相的殲-20第四代戰(zhàn)機(jī)和赴俄羅斯參加軍事競賽取得優(yōu)異成績的96B型主戰(zhàn)坦克，名列第3位。YLC-8B型是我國自行研制的新一代雷達(dá)產(chǎn)品，著重針對隱身目標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。該雷達(dá)采用兩維相掃、一維機(jī)掃體制，能夠有效探測包括隱身飛機(jī)在內(nèi)的各類空中目標(biāo)。
KLJ-7A機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)，被譽(yù)為“戰(zhàn)鷹之眼”，這是完全由我國自主研發(fā)的、具有國際先進(jìn)水平的機(jī)載有源相控陣火控雷達(dá)首次公之于眾。目前，全球僅有少數(shù)國家能夠研制，這也是珠海航展創(chuàng)辦20年以來首次展出技術(shù)含量如此之高的機(jī)載火控雷達(dá)。
