65V GaN 工藝正在打造新一代雷達系統，旨在提高安全性并監測大量商業應用。65V GaN 還有助于在 2027 年前推動雷達市場的持續增長。根據 Strategy Analytics 的預測，到 2022 年，雷達應用的市場規模將超過10 億美元，其中 65V GaN 工藝產品有望占到該市場的絕大部分份額。

在此篇博客文章中，我們將探討該技術如何改變雷達系統并為這一不斷增長的領域做出貢獻。

雷達應用的簡要背景介紹

雷達設備在各國國防部門的安全防衛工作中占據重要地位。這些雷達系統最初針對國防及軍事目的而開發，現也廣泛用于商業領域，例如空中交通、海上運輸、氣象監測和飛機防撞系統。

軍事應用中的雷達系統提高了國防安全性。安全和安保應用的增長以及國防預算的增加推動了對此類系統的需求。功率放大等技術進步也助力了輕型雷達的發展，并對市場增長產生積極影響。此外，這些技術進步旨在縮減系統尺寸，從而為商業及海上雷達設備開辟了新的機遇。

RF 技術在雷達中的作用

近些年來，多種RF放大技術被應用在雷達系統中，例如雙極硅、硅 LDMOS、砷化鎵（GaAs）和行波管技術等管基產品。最近，氮化鎵（GaN）HEMT 以其優越的技術性能，成為 RF 和微波功率技術在雷達應用市場上的搶占者。

GaN 因其在L波段和以上頻段，以及最近在 UHF 頻段帶來的高增益和高功率水平而迅速獲得眾多應用的青睞。GaN HEMT 晶體管通常在碳化硅（SiC）襯底上生產；碳化硅襯底具有出色的散熱性能，可保持長期可靠性。碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）工藝非常適合高功率脈沖應用，其功率密度可實現最佳冷卻效果。由于出色的功率密度，每瓦的輸出電容更低。這樣可以在輸出端進行高效率的諧波調諧，通常在千瓦（kW）級功率水平保持 70% 至 80% 以上。

為何采用高電壓 65V GaN？

遠程探測雷達廣泛應用在航空航天和國防領域，被部署用于目標監視，包括武器探測和目標定位。最常見的軍用雷達市場包括 UHF 雷達、AESA 雷達、航空航天敵我識別器（IFF）和測距設備（DME）。此類市場需要高達數百、數千瓦的功率放大。在千瓦范圍內，典型的功率放大通過組合多個固態功率晶體管或使用基管的解決方案來實現。

然而，Qorvo 通過采用更高工作電壓的 GaN 打造了高功率范圍的晶體管產品。Qorvo 的 65V 工作電壓 GaN 技術不僅帶來更高的千瓦級功率放大，還為此類雷達應用提供了更佳的散熱解決方案。此外，其以更加小巧的外形尺寸更可靠地滿足了 IFF 和 DME 應用的目標參數。

65V GaN 技術的優勢

今天，雷達系統的高度復雜性讓雷達設計工程師面臨嚴峻挑戰。當今和下一代系統必須更小巧并且以更低的運營成本運行。這三個主要的市場驅動因素將推動雷達工程師深入探索固態解決方案，例如 GaN。

65V GaN-on-SiC 技術實現了上述目標，即縮減外型尺寸、減少運營成本以及降低RF前端復雜度。該技術在晶體管級采用較高的工作電壓，支持使用單個晶體管實現千瓦級的高輸出功率，因而賦予了設計人員更大的靈活性。它還通過組合更少的晶體管來達到雷達系統要求的功率水平，從而降低了設計的復雜度。這些高壓大功率晶體管效率極高，在 UHF 和 L 波段頻率下可達 70-80%。

為了展示 65V GaN-on-SiC 技術的真正優勢，讓我們在雷達應用中比較一下 LDMOS 和 65V GaN-on-SiC 這兩種方案。采用 LDMOS 技術要求系統工程師創建復雜的功率組合，以達到數千瓦的功率水平；而 GaN-on-SiC 晶體管簡化了組合，使用更少的組件來達到相同的功率水平，節省了設計時間，同時降低系統復雜性與成本。高電壓的另一個好處是電流較低。對于相同的輸出功率，在 65V 電壓工作的 GaN-on-SiC 系統需要電源提供的直流電流更小，從而可以使用更小的導體，降低了直流損耗并減輕重量。此外，GaN-on-SiC 的效率比 LDMOS 更高。

GaN-on-SiC 從一開始就提供了比硅基 LDMOS 解決方案更高的電場強度。同 LDMOS 相比，對于給定的導通電阻和擊穿電壓，其更高的電子遷移率可實現更小的外形尺寸。65V GaN-on-SiC 的特性如下：

更高的功率密度——減少晶體管數量并縮減整體組件的尺寸

更低的功耗——降低系統級電流損耗及對電源的需求

更簡單的匹配能力——在保持可用輸出阻抗的同時提升輸出功率

當今的雷達系統出于多種原因而越來越多地使用 GaN-on-SiC RF 晶體管技術，包括更高的功率、更卓越的效率、更優異的耐用性、更低的功耗、更小的尺寸、更強的頻率可用性、更高的信道溫度，以及更長的使用壽命。這些優勢集中在一起，全面提升了雷達系統的性能。正如您在下表中所看到的，Qorvo 的 GaN-on-SiC 技術已經發展出多款廣泛適用于多種雷達應用的品種。最近，在與雷達客戶合作的同時，Qorvo 研發出一款特定的 65V GaN-on-SiC 解決方案。這一 65V GaN 技術可以更有效地滿足當前雷達應用所要求的更高功率。

如下表所示，Qorvo 具有多種 GaN 器件來滿足 UHF 和 L 波段雷達市場。由于其領先的功率附加效率（PAE），這些晶體管有效降低了系統溫度、尺寸和重量

文章要點

雷達應用正以指數級增長，持續服務于軍事和商業領域。Qorvo 在 GaN 技術方面的科學家們已與這些先進領域的雷達客戶展開合作，力求創造出適合其獨特應用的產品。65V GaN-on-SiC 正是為使最佳技術與不斷發展的應用需求相匹配而開發的解決方案之一。GaN 解決方案使雷達系統工程師能夠設計出更具競爭力、成本更低的雷達，并在其使用壽命內降低運營費用。Qorvo 65V GaN 不僅滿足了我們雷達客戶的需求，還展示了如何通過與客戶的協同合作，助力現有技術進入全新市場領域，從而幫助 RF 設計工程師創建最佳的新一代雷達解決方案。