提速5G商用化 江苏省攻关“氮化镓（GaN）毫米波功率放大器”芯片！

瞄准国家重大需求，高校、企业相互协同，以“内生”力量打通科技创新的难点，日前，由苏州能讯高能半导体公司、东南大学等单位共同参与的项目“氮化镓中高频芯片设计及制备工艺关键技术研究”，入选省重点研发计划项目。

以企业需求为主导，依托东南大学信息科学与工程学院毫米波国家重点实验室的技术支撑，该项目以突破“毫米波功率放大器”芯片设计和工艺为目标，提升效率、拓展带宽，为推动5G毫米波大规模商业化起到关键作用。

比起4G，5G具有高速率、大容量等特点，但收发信号的基站阵列也更密集，确保信号传输高效、低延时，是5G通信系统稳定运行的关键。

“这就需要基站的功率放大器具有更高的效率、更高集成度。”东南大学信息科学与工程学院教授朱晓维告诉记者，在3G、4G通信系统中，由于信号的波长是厘米级，电路的尺寸较大，功率密度相应较低，电路设计和制备工艺容易实现；然而，在毫米波下的5G世界，由于信号的波长已经缩小至毫米级，电参数敏感度和功率密度都大大增加，不仅需要芯片集成度提高一个数量级以上，还需要采用第三代半导体氮化镓工艺及毫米波电路技术，提高功率放大器芯片的工作效率和工作带宽，输出大功率的宽带毫米波信号。

从厘米级到毫米级，毫厘之间，有待实现的却是巨大的技术飞跃，需要在“芯片”上“起舞”。一方面为适应“5G毫米波”发展，要求功率放大器具有高效率和高集成度；另一方面，放眼全球，毫米波功率放大器芯片化设计确实已在近两三年内成为趋势，这是个技术“分水岭”，我国科学家必须眼观大局不掉队。

最先敏锐感知这一技术趋势的是企业端，苏州能讯高能半导体公司提出技术合作的需求，东大“接单”，依托毫米波国家重点实验室专家资源，精准攻关、自主开发0.15um工艺的氮化镓毫米波功率放大器芯片。

项目负责人之一、东南大学信息科学与工程学院副教授张雷介绍，这一“功率放大器芯片”有两大关键指标：提升效率、展宽带宽，研发团队从电路和工艺设计两方面突破。

在电路结构设计方面，通过研究等效栅宽技术、三路电路架构和等效四分之一波长线，提升“功率放大器芯片”的效率、提高集成度、展宽工作带宽。然而实现这一技术蓝图并非易事，0.15um氮化镓制备工艺要求极高，就如同针尖上“绣花”，稍有偏差就会影响功率放大器芯片性能指标，苏州能讯高能半导体公司发扬“工匠”精神，正在进行0.15um氮化镓工艺线的开发，完成后将投入毫米波功率放大器流片，推动5G毫米波进入商业化阶段。

通过采访，记者深深感受到打通创新链，还是要坚持企业是主体，提升企业创新的能力和意愿，以利于催生新的创新试验场。此外，支持国家重点实验室等重大平台载体，也将为产学研深度融合提供有力技术支撑，为区域创新积蓄持续动力，两者协同，能打出漂亮的“组合拳”，为新技术市场化赢得时间。

近年来毫米波国家重点实验室牵头承担完成了国家973项目、国家重大专项课题、国家自然科学基金委创新群体科学研究基金（一期、二期）、国家863项目等国家重大项目，曾获国家自然科学奖、国家科技进步奖、省部科技进步奖等几十项科研奖励。当前，为解决国家重大需求、企业创新发展需求，实验室正瞄准5G大规模阵列、毫米波多通道电路芯片、汽车雷达等方向大力攻关。（王梦然）