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台湾长庚大学最新发表氮化镓5G网络通讯技术

时间:2020-05-20 14:37 来源:互联网 作者:酷联互联网资讯网 阅读:
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(文章来源:经济日报)

长庚大学邱显钦教授团队,近期在研发5G通讯元件及节能氮化镓功率元件方面,成果丰硕;此外,电子系金国生教授接受国家中山科学研究院电子所委托,执行经济部科专计划具备自测功能的毫米波基地台天线技术开发,担任计划主持人,带领电子系陈元贺教授、李仲益教授及研究生团队,负责开发5G通讯用毫米波38 GHz阵列天线及基地台天线测试技术,亦有所展现。长庚大学希望各大企业可以投入此前瞻产业,并且有更进一步的扩大技转合作机会。

目前半导体产业的发展已经不是单一方向的研发,必须从原物料、基板、磊晶、制程、模块、应用等多面向的合作,并且积极参加产业研发联盟,目前,长庚大学邱显钦教授团队,在应用于高频/高效率直流转换器的硅基氮化镓新型开关元件,或是针对第五代行动通讯(5G)应用,高频率氮化镓芯片都有相当的研究成果。

邱显钦教授表示,为促进我国新型半导体材料的发展产业,在高功率及高频率应用,氮化镓(GaN)已经是全球最受瞩目的材料之一,其宽能隙、高电子迁移率、高电子饱和速度、及高热稳定等特性为主要优势。宽能隙特性造就其优异的崩溃电压与热稳定,有利于在新世代高压、高功率通讯元件的操作;高电子饱和速度之特点更利于此元件在高频率的卓越表现。

长庚大学高速智能研究中心团队过去3年已经开始InAlN/GaN HEMT on 6-inch SOI 基板的元件制作,该实验室开发的高瓦数功率输出GaN金氧半功率晶体管(闸极宽度2mm),电流增益截止频率也到达了40GHz,28伏特偏压底下操作可以拥有1.6W/mm功率密度,功率附加效率比传统金半接面高5%,在50V偏压时可以达到2W/mm的功率密度输出,加上电场版技术后最高崩溃电压已经超过三百伏特,此外,也成功将元件覆晶于高散热系数的氮化铝与硅基板上,整合于高ESD保护电路之上。

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学术界以及业界重要的研究内容,是以如何达到增强型氮化镓场效应晶体管开发与高压DC/DC整流电路实现,该实验室近期开发新型p-GaN Gate E-mode HEMT及Anode recess GaN Schottky Barrier Diode,并利用多循环式湿蚀刻技术,大幅增加两种元件的制造均匀性。相关技术不仅在学术发表外也成功技术转移至6吋硅代工厂进行量产技术落实,甚至结合此两种元件技术也开发出VTH接近于0V的SBD元件。

江苏股票配资 落实这些晶体管与二极管技术之后,亦基于GaN晶体管元件其高速导通、截止的能力,提高电路的切换频率,进而缩小整体DC/DC converter体积及重量。开发过程也建立及分析GaN晶体管各项特性的评估标准,做为设计上的参考并开发以GaN晶体管为基础的半桥式DC/DC电源转换模块,目前已经成功实现出以GaN为晶体管与二极管的6000Watt与300Watt高速DC/DC升降压转换电路(Freq>1MHz)。

江苏股票配资 第五代行动通讯(简称5G),由于能够提供高达10 Gbit/s的传输速率,已成为未来行动通讯的主要发展技术之一。5G通讯产业规模之大,各国莫不全力投入开发。天线为5G通讯系统之关键组件,因5G操作频率高达毫米波频段,天线尺寸相对小,且各种高频寄生效应严重,故设计难度颇高。

江苏股票配资 长庚大学电子系金国生教授接受中山科学研究院电子所委托,执行经济部科专计划具备自测功能之毫米波基地台天线技术开发,担任计划主持人,带领电子系陈元贺教授、李仲益教授及研究生团队,负责开发5G通讯用毫米波38 GHz阵列天线及基地台天线测试技术。中科院在5G技术发展上以基地台系统技术为主轴,本计划与中科院密切配合,形成整合型团队,强化台湾地区在5G的技术研究,特别是在发展5G基地台阵列天线技术方面。 

此计划所开发的38 GHz阵列天线,具有平面式、高增益、低旁波瓣、可波束扫瞄等功能。藉由设计巴特勒矩阵电路,与8´10贴片阵列天线组合,可达成四波束扫瞄功能,优点是射频与基频电路不需做任何变动,即可赋予系统空间多工的能力,成本较为低廉,且因为是被动式架构,故功耗较小。此外,也提出一种简易型天线自测平台,可在射频端进行天线简易功能测试,提供工程师初步研判天线系统功能是否正常,作为天线模块维修或更换的参考。

阵列天线的馈电网路采用基板集成波导(SIW)结构,基板介质材料采用中科院开发的低介电氮化铝材料,SIW结构利用雷射钻孔及电镀方式填孔,搭配其低损耗毫米波基板先进制程进行阵列天线制作,协助中科院验证其毫米波材料用于5G天线设计的特性。
      (责任编辑:fqj)

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