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能訊持續(xù)升級高性能氮化鎵工藝平臺，助推產(chǎn)學研融通創(chuàng)新

公司新聞 | 日期：2025-10-22 | 閱讀：

     近期，在國際頂級學術會議與權威期刊上，來自清華大學、復旦大學、電子科技大學的研究團隊相繼發(fā)表了多項射頻功率放大器的重磅成果。這些工作均依托蘇州能訊高能半導體有限公司（以下簡稱"能訊"）發(fā)布的 0.25 μm GaN工藝平臺完成。

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清華大學：A GaN SLCG-Doherty-Continuum Power Amplifier Achieving > 38% 6dB Back-Off Efficiency over 1.35 to 7.6GHz

     清華大學研究團隊依托能訊0.25μm GaN工藝，在集成電路頂級會議ISSCC 2025發(fā)表關于超寬帶高效率功率放大器的最新成果。該成果突破了傳統(tǒng)Doherty功放帶寬與回退效率難以兼顧的瓶頸，成功實現(xiàn)突破性的SLCG-Doherty-Continuum PA (SDCPA)架構。該芯片面積為 2.1×1.6mm2，在1.35–7.6 GHz 超寬頻段內(nèi)，分數(shù)帶寬高達140%，在6 dB 回退點效率達38–56%，在7.5 dB 回退點效率也保持在 37–54%。
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復旦大學：Highly Efficient Doherty Power Amplifier With Peak/Backoff-Joint Matching

     復旦大學團隊依托能訊0.25μm GaN工藝，在權威期刊《Science China Information Sciences》發(fā)表了關于高效Doherty功率放大器的最新研究成果。該研究針對傳統(tǒng)Doherty放大器在輸出功率回退點效率不足的難題，創(chuàng)新性地提出了峰值/回退聯(lián)合匹配技術。該Doherty 功率放大器在3.6 GHz峰值點實現(xiàn)了43.3 dBm飽和輸出功率、69.3%的漏極效率（DE）、60.1%的功率附加效率（PAE），并在8.5 dB回退點下實現(xiàn)了52.9%的DE和48.7%的PAE。
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電子科技大學：A 0.03 to 6 GHz Gallium Nitride Monolithic Microwave Integrated Circuit Power Amplifier with Improved OIP3/Pdc using Nonlinear Cancellation

    電子科技大學團隊依托能訊0.25μm GaN工藝，在《Chinese Journal of Electronics》發(fā)表了高線性度功率放大器成果。研究通過非線性抵消理論與柵極偏置優(yōu)化，突破了傳統(tǒng)超寬帶高功率放大器效率與線性度的權衡。在2.6 GHz下，三階互調(diào)最優(yōu)點（IM3-S）調(diào)至0.9 dB OBO時實現(xiàn)-33.8 dBc 的IM3、39.5 dBm 的Pout、41%的PAE；在5.6 GHz下，IM3-S調(diào)至2.2 dB OBO時實現(xiàn)-35.6 dBc 的IM3、37.7 dBm的 Pout、52% 的PAE 。兩頻點下OIP3/Pdc分別達到39和128。

     能訊將自身定位為先進射頻氮化鎵制造中心，這些成果的發(fā)表展示了其 0.25 μm GaN工藝平臺（DG25xx系列）在超寬帶、高效率及高線性功放設計中的突出優(yōu)勢，也彰顯了產(chǎn)業(yè)與學術協(xié)同創(chuàng)新的價值。

     能訊于2025第一季度推出了最新的DG2503平臺，平臺在DC-18GHz頻段內(nèi)綜合性能出眾。該平臺采用0.25 μm制程，以4吋SiC為襯底，減薄厚度為75 μm，在28V應用電壓條件下，其功率放大器（PA）的閾值電壓（Vth）為-2.8V，飽和電流（Imax）達1350 mA/mm，擊穿電壓超200V。PA在10GHz及18GHz兩個典型應用頻點的射頻大信號性能如表一所示；圖一展示了10GHz、18GHz最大效率（MXE）匹配點的大信號功率掃描曲線，值得一提的是，加入二次諧波匹配后，10GHz及18GHz的功率附加效率（PAE）分別達到了80.4%和69.7%，在行業(yè)中展現(xiàn)了較強的競爭力。
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表一：DG2503平臺10GHz、18GHz射頻大信號性能

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 圖一 (a) 10GHz MXE點功率掃描曲線（b）18GHz MXE點功率掃描曲線

     回顧歷史，能訊自2021年推出第一代0.25 μm線寬的工藝平臺以來，平臺的射頻性能已經(jīng)歷多次迭代，以18GHz頻點28V應用的性能為例，如圖二所示，在未進行二次諧波匹配的情況下，平臺PA漏極效率（DE）由50%提升至63%，同時，功率密度由6W/mm提升至7.7W/mm，提升幅度為28.3%，補充說明的是，這一過程中，其功率增益（Gp）也提升了2dB以上，從而實現(xiàn)了效率、功率密度、增益的全面提升。

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圖二 DG25xx系列平臺性能演進情況

     能訊的DG25xx系列工藝平臺在注重性能的同時，更關注可靠性。GaN HEMT器件的Power droop問題一直以來都是行業(yè)痛點，即器件在使用過程中會遭遇功率退化的問題，嚴重的情況下退化幅度可超1dB。如圖三所示，能訊通過自有技術，實現(xiàn)了對“Power droop”的抑制：器件在經(jīng)歷了504小時DC-HTOL（肖特基結溫度225℃）的應力后，器件的功率幾乎沒有退化。這一成果的實現(xiàn)，對選擇在能訊進行晶圓代工的客戶無疑是更加友好的，代表著客戶拿到的產(chǎn)品在使用過程中其性能將更加穩(wěn)定。

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圖三 DG25xx系列平臺DC-HTOL后功率退化情況

     同時，經(jīng)過建模技術的多次迭代，DG2503的模型的準確度也有了大幅的提升，顯著提升了設計成功率。如圖四所示，為某外部合作伙伴授權展示的寬帶MMIC的設計仿真和實測對比數(shù)據(jù)。憑借模型的高準確度，該合作伙伴實現(xiàn)了一次設計流片即成功，降低了反復迭代的時間成本，加快了產(chǎn)品上市周期。目前DG2503的PDK中已包含功率放大器、低噪聲放大器、射頻開關器件等有源器件以及電容、電阻、電感等無源器件。
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圖四 DG2503平臺MMIC設計仿真和實測對比案例

(a) PAE (b)Pout

     未來，能訊將繼續(xù)深化與國內(nèi)外頂尖科研院所的合作，持續(xù)推進工藝技術的優(yōu)化升級，朝著更高頻率、更高功率密度、更高線性度的方向持續(xù)突破，為射頻芯片產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供更加強大的技術支撐和平臺保障。



蘇州能訊高能半導體有限公司創(chuàng)立于2011年，總部位于江蘇昆山高新區(qū)，是國內(nèi)領先的射頻氮化鎵（GaN）芯片制造服務商。公司自主研發(fā)構筑了完整的氮化鎵功率芯片技術體系，包括：外延生長、工藝開發(fā)、晶圓制造、封裝測試及可靠性等方面，具有0.45μm、0.25μm、 0.15μm、0.1μm工藝制程能力。豐富的射頻產(chǎn)品線覆蓋了電信基礎設施、射頻能源、消費電子及各類通用市場的應用，為衛(wèi)星通信、移動終端、氣象雷達、寬頻帶通信等射頻領域提供高效高功率半導體解決方案。