GaN-on-SiC 工藝平台
高功率密度氮化鎵工藝，功率密度達 4-8 W/mm，覆蓋 S 至 Ka 波段
工藝概述
GaN-on-SiC（碳化硅基氮化鎵）是當前微波毫米波領域最具前景的半導體工藝之一。UMS 的 GaN 工藝平台基於高導熱碳化硅襯底，充分利用 GaN 材料的高擊穿電場、高電子飽和漂移速度和優異的熱傳導特性，實現 4-8 W/mm 的功率密度，遠超傳統 GaAs 工藝。
UMS 目前提供 0.25 μm 和 0.15 μm 兩種 GaN HEMT 柵長工藝，頻率覆蓋從 S 波段（2-4 GHz）到 Ka 波段（26-40 GHz），並可擴展至更高頻段。該工藝特別適合需要高輸出功率、寬帶寬和高效率的應用場景，如有源相控陣雷達 T/R 模塊、電子戰干擾發射機、5G/6G 基站功率放大器以及衞星通信上行鏈路等。UMS GaN 工藝支持多種無源器件集成，包括薄膜電阻、MIM 電容和通孔接地，方便實現高功率密度單芯片解決方案。
工藝規格
兩種柵長 GaN HEMT 工藝的核心參數
| 參數 | GH25（0.25 μm） | GH15（0.15 μm） |
|---|---|---|
| 柵長 | 0.25 μm | 0.15 μm |
| 頻率範圍 | DC - 18 GHz | DC - 40 GHz |
| ft | 約 30 GHz | 約 50 GHz |
| 功率密度 | 4-5 W/mm | 5-8 W/mm |
| PAE（功率放大器） | 50%-65% | 45%-60% |
| 擊穿電壓 Vds | 約 40-60 V | 約 40-50 V |
| 工作電壓 | 28 V / 48 V | 28 V / 48 V |
| 噪聲係數（10 GHz） | 約 1.0-1.5 dB | 約 0.8-1.2 dB |
| 典型襯底厚度 | 100 μm | 75 μm / 50 μm |
| 無源器件 | 薄膜電阻、MIM 電容、通孔 | 薄膜電阻、MIM 電容、通孔 |
| ESA 認證 | 認證進行中 | 認證進行中 |
GaN 與 GaAs 工藝對比
瞭解兩種工藝的核心差異，選擇最適合您項目的平台
| 對比項 | GaAs pHEMT | GaN-on-SiC |
|---|---|---|
| 功率密度 | 0.5-1 W/mm | 4-8 W/mm（高 5-10 倍） |
| 工作電壓 | 3-8 V | 28-48 V |
| 效率 PAE | 30%-60% | 45%-70% |
| 噪聲係數 | 極低（< 0.5 dB @ X 波段） | 中等（約 1 dB @ X 波段） |
| 頻率上限 | 110 GHz（W 波段） | 40 GHz（Ka 波段，可擴展） |
| 芯片面積 | 較大（同等功率下） | 較小（高功率密度） |
| 熱阻 | 較高 | 較低（SiC 高導熱） |
| 流片成本 | 較低 | 較高 |
| 最佳應用 | LNA、中功率 PA、混頻器、開關 | 高功率 PA、雷達 T/R、電子戰、5G |
典型應用
GaN-on-SiC 工藝在高功率射頻領域的應用場景
有源相控陣雷達
GaN 的高功率密度使得 T/R 模塊在更小芯片面積上實現更高輸出功率，降低陣列體積和重量。典型 X 波段 T/R 芯片可輸出 10-50W，適合機載和艦載雷達。
電子戰干擾機
寬帶高功率 GaN PA 是電子對抗系統的核心。UMS GaN 工藝支持倍頻程以上帶寬的高效率 PA 設計，滿足干擾發射機對瞬時帶寬和輸出功率的雙重需求。
5G/6G 基站 PA
5G 毫米波基站需要高效率、高線性度的功率放大器。GaN-on-SiC 的 28-48V 工作電壓和高 PAE 特性使其成為 Sub-6G 和毫米波基站 PA 的優選工藝。
衞星通信上行鏈路
Ku/Ka 波段衞星地面站和星載上行鏈路需要數十瓦級輸出功率。GaN 工藝的寬帶特性和高效率簡化了功放鏈路設計，降低系統複雜度。
寬帶放大器
GaN HEMT 的低寄生電容和高跨導使其適合分佈式（行波）放大器和超寬帶 PA 設計，可覆蓋數個倍頻程的瞬時帶寬。
高功率開關與限幅器
GaN 器件的高擊穿電壓和大功率承受能力使其非常適合雷達收發開關、限幅器和移相器等控制器件，在大功率環境下可靠工作。