我国GaAs材料和器件的研究起步较早，早在1970年就开始低噪声GaAsMESFET的研究工作，并于1978年设计定型了国内第一只砷化稼微波低噪声场效应管，1974年开始研究砷化稼功率器件，在1980年国内首次定型砷化稼微波功率场效应管。进入改革开放后，由于受到国外成熟产品的冲击，GaAs器件和电路的研究特别是民用器件的研究进入低谷期，重点开展军用GaAs器件和电路的研制和攻关。2004年后，GaAs材料和器件进入高速发展期，国内成立了以中科稼英公司、中科圣可佳公司为代表多家GaAs单晶和外延材料公司，开始小批量材料供应，并取得一定的市场份额。中科院微电子所通过自主创新率先在国内建立了4英寸GaAs工艺线，并成功地研制出10Gb/s激光调制器芯片等系列电路。传统的器件研制单位中电集团13所和55所通过技术引进完成2英寸到4英寸工艺突破，初步解决Ku波段以下的器件和电路的国产化问题，其中8-12GHzT/R组件套片已成功地应用大型系统中，但在成品率、一致性、性价比等方面尚存在一定的差距，在民品市场中尚缺乏竞争力。Ka波段以上的GaAs器件和电路尚没有产品推出，严重地制约了我国信息化建设。
目前，GaAs电路芯片由多家美、日、德等国的大公司（例如：Vitesse、Anadigics、Siemens、Triquint、Motorola、Alpha、HP、Oki、NTT等公司）供应，国内手机和光纤通信生产厂家他们对元器件受国外制约甚为担忧，迫切希望国内有能提供稳定供货的厂家。由于GaAsIC产品尚未达到垄断的地步，随着国家对高新技术产业扶持政策的出台，这正是发展GaAs电路产业化的绝好的市场机会。只要我们能形成一定的规模生产，开发生产一系列高质量高性能的电路，完全有可能占领大部国内市场，并可进入国际市场竞争。
2.InP材料和器件国内外发展现状
InP基半导体材料是以InP单晶为衬底而生长的化合物半导体材料，包括InGaAs、InAlAs、InGaAsP以及GaAsSb等材料。这些材料突出的特点是材料的载流子迁移率高、种类非常丰富、带隙从0.7到将近2.0eV、有利于进行能带剪裁。InP基器件具有高频、低噪声、高效率、抗辐照等特点，成为W波段以及更高频率毫米波电路的首选材料。InP基三端电子器件主要有InP基异质结双极晶体管（HBT）和高电子迁移率晶体管（HEMT）。衡量器件的频率特性有两个指标：增益截止频率（fT）和功率截止频率（fmax）。这两个指标决定了电路所能达到的工作频率。InP基HBT材料选用较宽带隙的InP材料作为发射极、较窄带隙的InGaAs材料作为基极、集电极的材料根据击穿电压的要求不同可以采用InGaAs材料或InP材料，前者称为单异质结HBT，后者称为双异质结HBT，且后者具有较高的击穿电压。InP基HEMT采用InGaAs作为沟道材料、InAlAs作为势垒层，这种结构的载流子迁移率可达10000cm2/Vs以上。
以美国为首的发达国家非常重视对InP基器件和电路的研究。从上世纪九十年代起，美国对InP基电子器件的大力支持，研究W波段及更高工作频率的毫米波电路以适应系统不断提高的频率要求。最先获得突破的是InP基HEMT器件和单片集成电路（MMIC）。在解决了提高沟道迁移率、T型栅工艺、欧姆接触以及增加栅控特性等关键问题后，2002年研制成功栅长为25nm的HEMT器件，fT达到562GHz，通过引入InAs/InGaAs应变沟道，实现栅长为35nm器件的fmax达到1.2THz。InP基HEMT器件在噪声和功率密度方面都具有优势：MMIC低噪声放大器（LNA）在94GHz下的噪声系数仅为2.5dB、增益达到19.4dB；PA的功率达到427mW、增益达到10dB以上。美国的NorthropGrumman公司形成了一系列W波段MMIC产品。采用截止频率达到THz的InP基HEMT器件，也已经研制成功大于300GHz的VCO、LNA和PA系列MMIC，并经过系统的演示验证。
InP基HBT的突破是在本世纪初，美国加州大学圣巴巴拉分校的M.Rodwell领导的研究组率先将InP基HBT的fT和fmax提高到200GHz以上。其后采用采用转移衬底技术实现的HBT，fT为204GHz，fmax超过1000GHz；2007年，Illinois大学制作成功发射极宽度为250nm的SHBT，其fT超过800GHz，fmax大于300GHz；为了解决SHBT中击穿电压低的问题，2008年UCSB设计实现了无导带尖峰的双异质结HBT（DHBT），fT突破500GHz，fmax接近800GHz，击穿电压大于4V；采用GaAsSb基极，与发射极和集电极的InP材料形成II-型能带结构的InPDHBT的fT大于600GHz，并具有很好的击穿特性。在器件突破的同时，国外的InP基单片集成功率放大器（PA）、和压控振荡器（VCO）的工作频率都被推进到300GHz以上。据报道，国外3毫米波段（100GHz）的系统已经进入实用化阶段，频率高达300GHz的演示系统也已出现。
我国InP基材料、器件和电路的研究起步较晚，近些年取得了长足的进步。在InP单晶方面，国内拥有20多年研究InP单晶生长技术和晶体衬底制备技术的经验和技术积累，已经实现了2和3英寸的InP单晶抛光衬底开盒即用，其位错密度等方面与国外衬底材料相当，近年来一直为国内外用户批量提供高质量2和3英寸InP单晶衬底；在外延材料方面，中科院在InP衬底上实现了InP基HBT和HEMT器件结构，并突破了复杂结构的HBT材料的生长，实现了高质量的InP基HBT外延材料，生长的InP基HEMT外延材料的载流子迁移率大于10000cm2/Vs，并已实现了向器件研制单位小批量供片；在器件研制方面，2004年前主要开展InP基光电器件的研制，如肖特基二极管、光电探测器等。2004年随着973项目“新一代化合物半导体电子材料和器件基础研究”的启动，InP基电子器件和电路的研究才逐渐得以重视，目前中科院和中电集团先后在3英寸InP晶圆上实现了亚微米发射极宽度的InP基HBT和亚100nmT型栅的InP基HEMT器件，截止频率超过300GHz。在毫米波电路的研究方面，中科院和中电集团已成功地研制出W波段的低噪声放大器、功率放大器和VCO样品；此外采用InPDHBT工艺实现了40GHz分频器、比较器和W波段的倍频器、混频器等系列芯片，为W波段系统的应用奠定了基础。
3.GaN材料和器件发展现状
氮化镓（GaN）作为第三代宽禁带半导体的代表，具有大的禁带宽度、高的电子迁移率和击穿场强等优点，器件功率密度是Si、GaAs功率密度的10倍以上。由于其高频率、高功率、高效率、耐高温、抗辐射等优异特性，可以广泛应用于微波毫米波频段的尖端军事装备和民用通信基站等领域，因此成为全球新一代固态微波功率器件与材料研究的前沿热点，有着巨大的发展前景。
GaN基HEMT结构材料和器件是当前国际上及其重视的研究方向。以美国为首的西方国家都将GaN基微波功率器件视为下一代通讯系统和武器应用的关键电子元器件，并设立专项研究计划进行相关研究，如美国国防先期研究计划局（DARPA）的宽禁带半导体计划“WBGS”，提出了从材料、器件到集成电路三阶段的研究计划，并组织三个团队在X波段、宽带和毫米波段对GaN基HEMT及其微波单片集成电路（MMIC）进行攻关。在宽禁带半导体计划取得重要进展的基础上，美国DARPA在2009年又启动了面向更高频率器件的NEXT项目，预计4－5年内将器件的频率提高到500GHz。目前，在GaN基微电子材料及器件研究领域，美国和日本的研究处于世界领先水平，美国主要研究机构有UCSB大学、Cree公司、APA公司、Nitronex公司、Cornell大学、USC大学等，日本的主要研究机构有名古屋理工学院、NEC公司、Fujitsu公司和Oki公司等。2003年，ITRSroadmap中指出：GaN基器件在高偏压、大功率、大功率密度等应用领域具有巨大潜力，是功率器件固态化的首选。德国夫琅和费固态物理应用学会也在2005年的年度报告中指出：由于GaN基HEMT器件具有的大动态范围和良好的线性，它将成为未来更大功率的基站、雷达系统使用的功率器件。经过近十年的高速发展和投入，GaN功率器件和电路取得令人瞩目的成就，主要在宽带、效率、高频三个领域全面超越GaAs器件，成为未来应用的主流。在宽带电路方面，实现了2-18GHz和6-18GHz宽带GaN微波功率单片电路，连续波输出功率达到了6-10W，功率附加效率为13%-25%；在高效率方面，X波段MMIC输出功率20W，功率附加效率达到了52%。X波段内匹配功率器件脉冲输出功率60.3W，功率附加效率高达43.4%。2011年，Hossein报道了3.5GHz下的功率器件，效率达到80%。2010年M.Roberg研制的F类功率放大器件，在2.14GHz，输出功率8.2W，效率达到84%；在高频率方面，美国HRL实验室报道了12路GaNMMIC波导合成的毫米波功率放大器模块，在95GHz下，输出功率超过100W的GaNMMICs功放合成模块；2011年，美国Raytheon公司报道了三款分别针对于高效率、高增益、高输出功率的毫米波GaNMMIC电路，在95GHz下，最高增益为21dB；在91GHz下，最高PAE大于20%；在91GHz下，最高输出功率为1.7W。同时，长期困扰GaN功率器件实用化的瓶颈：可靠性问题，随着材料、工艺和器件结构等技术水平的提高，已实现了MTTF达到108小时。2010年，美国Triquint公司宣布推出3英寸GaN功率器件代工线服务，并发布了覆盖2-18GHz的系列器件和电路，这标志着GaN产品时代正式到来。
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