中科院微电子所在GaN器件研究方面取得重要进展

在高频高效率器件方向，团队采用LP-SiN结合ALD超薄栅介质技术制备的0.15μm 栅长AlGaN/GaN毫米波 MIS-HEMT功率器件，解决了现有HEMT器件肖特基漏电大、效率低的问题，在连续波测试条件中，30GHz的功率附加效率（PAE）为49.7% 功率密度为5.90W/mm。

在限幅器方向，团队采用全GaN SBD-MMIC技术的限幅器，利用全GaN肖特基势垒二极管来实现的单片微波集成电路（全GaN SBD-MMIC）技术，研制的限幅器显示出高在连续波模式（CW）下，入射功率超过50W脉冲模式下为125 W，插入损耗（IL）小于1dB@8GHz，具备39纳秒的创纪录的快速恢复时间，拓展了宽禁带材料在GaN SBD的限幅器领域的应用前景。

在电源驱动电路方向，团队开发了一款GaN基单片包络跟踪电源调制器，集成了传统GaN开关功率放大器所需要的预防大级并采用了双端反自举电路，实现了对20MHz带宽，6.5dB的射频包络信号的跟踪；采用电源调制器对连续F类PA进行供电实现包络跟踪功率放大器应用，在2.7GHz载波频率，20MHz信号带宽，6.5dB峰均功率比及30.6dBm的输出功率下，系统效率比单独PA效率提升8%。

上述研究得到多个重要任务的支持，成果分别以Ka band GaN MIS-HEMT with ALD-SiN gate dielectric and Lp-SiN passivation layer、Record Fast Recovery Performance from Microwave High-Power Limiters with All-GaN SBD-MMIC Technology:39ns@100W和A Monolithic GaN Based Supply Modulator with Dual-Antibootstrap Level Shifter for Envelope Tracking Application为题入选2024年国际微波会议（IMS2024），并应邀作口头报告。

图1 毫米波器件功率测试结果

图2 限幅器技术路线及性能指标

图3 包络跟踪功率放大器效率提升曲线（对比F类功率放大器）