近期，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議與權(quán)威期刊上，來(lái)自清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、電子科技大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)相繼發(fā)表了多項(xiàng)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(dǎo)體有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"能訊"）發(fā)布的 0.25 μm GaN工藝平臺(tái)完成。
清華大學(xué)：A GaN SLCG-Doherty-Continuum Power Amplifier Achieving > 38% 6dB Back-Off Efficiency over 1.35 to 7.6GHz
清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)依托能訊0.25μm GaN工藝，在集成電路頂級(jí)會(huì)議ISSCC 2025發(fā)表關(guān)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(shí)現(xiàn)突破性的SLCG-Doherty-Continuum PA (SDCPA)架構(gòu)。該芯片面積為 2.1×1.6mm?，在1.35–7.6 GHz 超寬頻段內(nèi)，分?jǐn)?shù)帶寬高達(dá)140%，在6 dB 回退點(diǎn)效率達(dá)38–56%，在7.5 dB 回退點(diǎn)效率也保持在 37–54%。
復(fù)旦大學(xué)：Highly Efficient Doherty Power Amplifier With Peak/Backoff-Joint Matching
復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)依托能訊0.25μm GaN工藝，在權(quán)威期刊《Science China Information Sciences》發(fā)表了關(guān)于高效Doherty功率放大器的最新研究成果。該研究針對(duì)傳統(tǒng)Doherty放大器在輸出功率回退點(diǎn)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(shù)。該Doherty 功率放大器在3.6 GHz峰值點(diǎn)實(shí)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(diǎn)下實(shí)現(xiàn)了52.9%的DE和48.7%的PAE。
電子科技大學(xué)：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(xué)團(tuán)隊(duì)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(guò)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(quán)衡。在2.6 GHz下，三階互調(diào)最優(yōu)點(diǎn)（IM3-S）調(diào)至0.9 dB OBO時(shí)實(shí)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(shí)實(shí)現(xiàn)-35.6 dBc 的IM3、37.7 dBm的 Pout、52% 的PAE 。兩頻點(diǎn)下OIP3/Pdc分別達(dá)到39和128。
能訊將自身定位為先進(jìn)射頻氮化鎵制造中心，這些成果的發(fā)表展示了其 0.25 ?m GaN工藝平臺(tái)（DG25xx系列）在超寬帶、高效率及高線性功放設(shè)計(jì)中的突出優(yōu)勢(shì)，也彰顯了產(chǎn)業(yè)與學(xué)術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的價(jià)值。
能訊于2025第一季度推出了最新的DG2503平臺(tái)，平臺(tái)在DC-18GHz頻段內(nèi)綜合性能出眾。該平臺(tái)采用0.25 ?m制程，以4吋SiC為襯底，減薄厚度為75 ?m，在28V應(yīng)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(dá)1350 mA/mm，擊穿電壓超200V。PA在10GHz及18GHz兩個(gè)典型應(yīng)用頻點(diǎn)的射頻大信號(hào)性能如表一所示；圖一展示了10GHz、18GHz最大效率（MXE）匹配點(diǎn)的大信號(hào)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(dá)到了80.4%和69.7%，在行業(yè)中展現(xiàn)了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
表一：DG2503平臺(tái)10GHz、18GHz射頻大信號(hào)性能
圖一 (a) 10GHz MXE點(diǎn)功率掃描曲線（b）18GHz MXE點(diǎn)功率掃描曲線
回顧歷史，能訊自2021年推出第一代0.25 ?m線寬的工藝平臺(tái)以來(lái)，平臺(tái)的射頻性能已經(jīng)歷多次迭代，以18GHz頻點(diǎn)28V應(yīng)用的性能為例，如圖二所示，在未進(jìn)行二次諧波匹配的情況下，平臺(tái)PA漏極效率（DE）由50%提升至63%，同時(shí)，功率密度由6W/mm提升至7.7W/mm，提升幅度為28.3%，補(bǔ)充說(shuō)明的是，這一過(guò)程中，其功率增益（Gp）也提升了2dB以上，從而實(shí)現(xiàn)了效率、功率密度、增益的全面提升。
圖二 DG25xx系列平臺(tái)性能演進(jìn)情況
能訊的DG25xx系列工藝平臺(tái)在注重性能的同時(shí)，更關(guān)注可靠性。GaN HEMT器件的Power droop問(wèn)題一直以來(lái)都是行業(yè)痛點(diǎn)，即器件在使用過(guò)程中會(huì)遭遇功率退化的問(wèn)題，嚴(yán)重的情況下退化幅度可超1dB。如圖三所示，能訊通過(guò)自有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)“Power droop”的抑制：器件在經(jīng)歷了504小時(shí)DC-HTOL（肖特基結(jié)溫度225℃）的應(yīng)力后，器件的功率幾乎沒(méi)有退化。這一成果的實(shí)現(xiàn)，對(duì)選擇在能訊進(jìn)行晶圓代工的客戶無(wú)疑是更加友好的，代表著客戶拿到的產(chǎn)品在使用過(guò)程中其性能將更加穩(wěn)定。
圖三 DG25xx系列平臺(tái)DC-HTOL后功率退化情況
同時(shí)，經(jīng)過(guò)建模技術(shù)的多次迭代，DG2503的模型的準(zhǔn)確度也有了大幅的提升，顯著提升了設(shè)計(jì)成功率。如圖四所示，為某外部合作伙伴授權(quán)展示的寬帶MMIC的設(shè)計(jì)仿真和實(shí)測(cè)對(duì)比數(shù)據(jù)。憑借模型的高準(zhǔn)確度，該合作伙伴實(shí)現(xiàn)了一次設(shè)計(jì)流片即成功，降低了反復(fù)迭代的時(shí)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(kāi)關(guān)器件等有源器件以及電容、電阻、電感等無(wú)源器件。
圖四 DG2503平臺(tái)MMIC設(shè)計(jì)仿真和實(shí)測(cè)對(duì)比案例
(a) PAE (b)Pout
未來(lái)，能訊將繼續(xù)深化與國(guó)內(nèi)外頂尖科研院所的合作，持續(xù)推進(jìn)工藝技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)，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(qiáng)大的技術(shù)支撐和平臺(tái)保障。
蘇州能訊高能半導(dǎo)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先的射頻氮化鎵（GaN）芯片制造服務(wù)商。公司自主研發(fā)構(gòu)筑了完整的氮化鎵功率芯片技術(shù)體系，包括：外延生長(zhǎng)、工藝開(kāi)發(fā)、晶圓制造、封裝測(cè)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(chǔ)設(shè)施、射頻能源、消費(fèi)電子及各類(lèi)通用市場(chǎng)的應(yīng)用，為衛(wèi)星通信、移動(dòng)終端、氣象雷達(dá)、寬頻帶通信等射頻領(lǐng)域提供高效高功率半導(dǎo)體解決方案。
