IFWS2018：聚焦前沿第三代半导体微波射频技术研究进展

 　　第三代半导体氮化镓微波器件具备高频、高效、大功率等特点，在新一代移动通信中应用潜力巨大。这一特定领域的突破标志着宽禁带半导体产业迈向新的高地。谁掌握着技术的高地，谁就拥有更多的话语权。

　　2018年10月23-25日，第十五届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA 2018）暨2018国际第三代半导体论坛（IFWS 2018）在深圳会展中心举行。其中，24日上午由中国电子科技集团第十三研究所、苏州能讯高能半导体有限公司支持协办的“第三代半导体微波射频技术分会”在河北半导体研究所副所长蔡树军和苏州能讯高能半导体有限公司董事长张乃千共同主持下成功召开。

 

　　“第三代半导体微波射频技术分会”作为论坛重要技术分会之一，河北半导体研究所副所长蔡树军和苏州能讯高能半导体有限公司董事长张乃千共同担任本次分会主席。日本德岛大学教授，西安电子科技大学教授敖金平、荷兰安谱隆有限责任公司晶圆级可靠性专家陶国桥等专家担任分会委员为分会提供坚实的支持。

　　会上，OMMIC公司董事长、巴黎高等电子研究所终身教授Marc Christian ROCCHI（四川益丰基础研发部部长王祁钰代讲）介绍了《100nm and 60 nm Si 上GaN MMIC工艺和产品》主题报告，报告中将首先从射频性能和可靠性的角度来综述GaN on Si工艺。检查各种10W功率放大器在30GHz和39GHz的性能，PAE高达35%，增益23 dB。从20到34 GHz有20dB增益和1.5 dB NF的宽带LNAs。用30GHz 5W和2.7dB NF T/R芯片以及600mW 90GHz功率放大器来演示这些工艺的性能。

　　***长庚大学邱显钦教授在《适用于第五代移动通讯六吋与八吋硅基氮化镓微波器件解决方案》中介绍到，4G的普及正在推动新的5G移动通信网络的国际标准的推出。中国已经开始规划第五代(5G)无线通信频段，频率将集中在5G通信第一阶段的亚6GHz频段。5G技术需要连接数十亿台嵌入式设备的微单元，许多公司参加了此次活动，希望在5G硬件和软件开发方面领先一步。但是5G基站系统的开发还处于起步阶段，因为我们在高功率基站行业中没有关键的固态技术。此外，5G通信系统对功放线性度、输出功率密度、功率增加效率等方面还存在一些严重的要求。在这次报告中，提供6英寸和8英寸GaN on Si RF HEMT技术解决方案，用于亚6GHz和毫米波波段。此外，采用高均匀性的p-GaN栅HEMT技术可以高效地实现微单元基站的DC/DC变换器。

　　中科院半导体研究所所长助理、研究员张韵分享了《III族氮化物基射频HEMT、HBT与滤波器》报告，受限于铌酸锂声速较低(3400-4000 m/s)，商用铌酸锂基声表面波（SAW）滤波器工作频率通常低于3 GHz，难以满足通讯系统频率不断提升的需求，因此基于高声速AlN薄膜(5600-6000 m/s)的高频SAW滤波器成为研究热点。分别在铌酸锂衬底和AlN/蓝宝石衬底上制备出叉指宽度为2 靘的SAW滤波器，铌酸锂SAW滤波器的中心频率为426.7 MHz，而AlN基SAW 滤波器的中心频率高达703.3 MHz，为铌酸锂器件的1.65倍。制备的AlN基SAW谐振器的品质因数为1347，AlN基SAW 滤波器的插入损耗为8.71 dB。实验结果表明AlN材料在超高频滤波器、传感器方面具有重要的应用前景。

　　日本德岛大学教授、西安电子科技大学特聘教授敖金平在《用于微波无线电能传输的氮化镓射频肖特基二极管》报告中介绍到：无线电能传输技术是非常有前景的新技术，可以用在各种各样的无线系统，比如无线充电、能量收割、无处不在的电源和建筑物内的电源供应等。在微波无线电能传输系统里，通常采用天线整流电路（rectenna）来完成RF到DC的能量转换。天线整流电路广泛地用到肖特基势垒二极管（SBD）。但是，目前市场上很难找到能在天线整流电路中实现高转换效率的器件。这种肖特基势垒二极管需要具备低导通电阻、低结电容和低开启电压。本报告将介绍用于微波无线电能传输的氮化镓肖特基势垒二极管。利用反应性磁控溅射合成的TiN电极的氮化镓肖特基势垒二极管，与Ni电极相比具有更低的开启电压。反之，利用反应性磁控溅射合成的NiN电极的氮化镓肖特基势垒二极管，与Ni电极相比具有更低的反向漏电流。不同的器件可望在不同接收功率的系统中得到应用。总之，氮化镓射频肖特基势垒二极管可望提高微波无线电能传输中的天线整流电路的 RF/DC转换效率，应用前景可观。

　　苏州能讯高能半导体有限公司李元分享了《以系统方法实现氮化镓射频功率器件的高可靠性：我们的成就及新进展》主题报告。氮化镓射频功率器件因其优良的性能而在基础工业领域（如5G通讯基站）具有广泛的应用前景。基础工业应用要求的超长连续工作寿命及可能的外部恶劣工作环境，对器件的可靠性提出了更高的要求。能讯高能半导体通过一个系统工程，从产品设计，工艺开发，器件生产，到最终筛选测试，每一个环节都按严格的程序进行，确保生产出的氮化镓产品能够达到最高可靠性标准。在这个报告中与大家分享我们取得的成就及新进展。

　　西安电子科技大学赵子越博士分享了《基于氮化钛源极扩展技术的常关型氟离子处理的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管（fT/fmax=61GHz/130GHz）》主题报告。他介绍说，在SiC衬底上实现了高性能的栅长为0.1um的常关型薄势垒AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件，采用氟离子注入技术并结合氮化钛源极扩展技术实现了高性能的常关型器件，其阈值电压达到0.6V，饱和电流达到845mA/mm@Vgs=3V