GaN-on-SiC 工艺平台
高功率密度氮化镓工艺，功率密度达 4-8 W/mm，覆盖 S 至 Ka 波段
工艺概述
GaN-on-SiC（碳化硅基氮化镓）是当前微波毫米波领域最具前景的半导体工艺之一。UMS 的 GaN 工艺平台基于高导热碳化硅衬底，充分利用 GaN 材料的高击穿电场、高电子饱和漂移速度和优异的热传导特性，实现 4-8 W/mm 的功率密度，远超传统 GaAs 工艺。
UMS 目前提供 0.25 μm 和 0.15 μm 两种 GaN HEMT 栅长工艺，频率覆盖从 S 波段（2-4 GHz）到 Ka 波段（26-40 GHz），并可扩展至更高频段。该工艺特别适合需要高输出功率、宽带宽和高效率的应用场景，如有源相控阵雷达 T/R 模块、电子战干扰发射机、5G/6G 基站功率放大器以及卫星通信上行链路等。UMS GaN 工艺支持多种无源器件集成，包括薄膜电阻、MIM 电容和通孔接地，方便实现高功率密度单芯片解决方案。
工艺规格
两种栅长 GaN HEMT 工艺的核心参数
| 参数 | GH25（0.25 μm） | GH15（0.15 μm） |
|---|---|---|
| 栅长 | 0.25 μm | 0.15 μm |
| 频率范围 | DC - 18 GHz | DC - 40 GHz |
| ft | 约 30 GHz | 约 50 GHz |
| 功率密度 | 4-5 W/mm | 5-8 W/mm |
| PAE（功率放大器） | 50%-65% | 45%-60% |
| 击穿电压 Vds | 约 40-60 V | 约 40-50 V |
| 工作电压 | 28 V / 48 V | 28 V / 48 V |
| 噪声系数（10 GHz） | 约 1.0-1.5 dB | 约 0.8-1.2 dB |
| 典型衬底厚度 | 100 μm | 75 μm / 50 μm |
| 无源器件 | 薄膜电阻、MIM 电容、通孔 | 薄膜电阻、MIM 电容、通孔 |
| ESA 认证 | 认证进行中 | 认证进行中 |
GaN 与 GaAs 工艺对比
了解两种工艺的核心差异，选择最适合您项目的平台
| 对比项 | GaAs pHEMT | GaN-on-SiC |
|---|---|---|
| 功率密度 | 0.5-1 W/mm | 4-8 W/mm（高 5-10 倍） |
| 工作电压 | 3-8 V | 28-48 V |
| 效率 PAE | 30%-60% | 45%-70% |
| 噪声系数 | 极低（< 0.5 dB @ X 波段） | 中等（约 1 dB @ X 波段） |
| 频率上限 | 110 GHz（W 波段） | 40 GHz（Ka 波段，可扩展） |
| 芯片面积 | 较大（同等功率下） | 较小（高功率密度） |
| 热阻 | 较高 | 较低（SiC 高导热） |
| 流片成本 | 较低 | 较高 |
| 最佳应用 | LNA、中功率 PA、混频器、开关 | 高功率 PA、雷达 T/R、电子战、5G |
典型应用
GaN-on-SiC 工艺在高功率射频领域的应用场景
有源相控阵雷达
GaN 的高功率密度使得 T/R 模块在更小芯片面积上实现更高输出功率，降低阵列体积和重量。典型 X 波段 T/R 芯片可输出 10-50W，适合机载和舰载雷达。
电子战干扰机
宽带高功率 GaN PA 是电子对抗系统的核心。UMS GaN 工艺支持倍频程以上带宽的高效率 PA 设计，满足干扰发射机对瞬时带宽和输出功率的双重需求。
5G/6G 基站 PA
5G 毫米波基站需要高效率、高线性度的功率放大器。GaN-on-SiC 的 28-48V 工作电压和高 PAE 特性使其成为 Sub-6G 和毫米波基站 PA 的优选工艺。
卫星通信上行链路
Ku/Ka 波段卫星地面站和星载上行链路需要数十瓦级输出功率。GaN 工艺的宽带特性和高效率简化了功放链路设计，降低系统复杂度。
宽带放大器
GaN HEMT 的低寄生电容和高跨导使其适合分布式（行波）放大器和超宽带 PA 设计，可覆盖数个倍频程的瞬时带宽。
高功率开关与限幅器
GaN 器件的高击穿电压和大功率承受能力使其非常适合雷达收发开关、限幅器和移相器等控制器件，在大功率环境下可靠工作。