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          2021 IAS展
          電子元件

          科銳推出多款碳化硅基氮化鎵器件,助力大型雷達加速發展

            2021年04月19日  

            全球碳化硅技術領先企業科銳Cree, Inc. (Nasdaq: CREE) 宣布,推出多款碳化硅基氮化鎵(GaN-on-SiC)器件:Wolfspeed CMPA901A020S、CMPA9396025S、CMPA801B030 系列。本次推出的器件采用MMIC技術,具備研發部署大型雷達系統所需的小型化、高效率、高可靠性、以及優異的功率密度等特點,可有效應對大型雷達所面臨的挑戰。

            X-波段(8 GHz 到 12 GHz)雷達是適用于商業導航的一個關鍵設備。除航空外,X-波段還廣泛部署于包括海上船舶交通管制、氣象監測、機場附近的鳥類活動監測以及防冰凍遙感等領域。

            隨著X-波段有源電子掃描陣列(AESA)系統領域愈來愈受到研發的青睞,該系統主要運用于大型機載平臺上,同時在陸地和海事細分市場也有采用。AESA 系統使用有源陣列,每個陣列擁有數百甚至數千根天線。每一根天線均有其各自的相位和增益控制。天線元件的間距通常為半波長,以減少近場中的暴露。AESA 雷達同時也常常需要在寬范圍的高頻率內擴散信號。這樣的頻率捷變可以讓雷達快速地搜索扇形區中的目標,同時保持隱蔽,并帶來更出色的抗干擾能力。這些要求為工程師們帶來了一定挑戰:每個天線元件必須足夠小型和輕量,同時要讓整體系統尺寸和重量在空中和海上使用時可控。

          賦能技術:GaN

            GaN能夠幫助雷達設計者克服功率、散熱、重量和尺寸、以及成本效益等諸多挑戰,其具備寬的能帶隙,擁有極高的臨界擊穿電場;具備出色的高溫可靠性、出眾的高供電電壓下的魯棒性,以及優異的功率密度。將碳化硅(SiC)作為 GaN 的襯底,能實現較低的熱膨脹、較低的晶格失配,以及出色的熱導率,進而充分發揮 GaN 的特性。

            高性能關鍵
            單片微波集成電路(MMIC)能將多個元件的完整功能模塊制造在單個設備中,進而提高電路密度。MMIC采用方形扁平無引腳(QFN)封裝,能夠帶來進一步降低成本和減小尺寸的優勢。由于 QFN 封裝采用短鍵合引線,有助于降低引線電感,其暴露在外的銅裸芯片焊盤提供出色的熱學性能。

            本次科銳推出的器件就是基于上述技術:

            Wolfspeed的CMPA901A020S 器件采用 6 × 6 mm QFN 封裝,是一款 20W 的GaN-on-SiC高功率放大器,能夠在 9 GHz 至 10 GHz 頻率范圍內工作,適用于海洋氣象雷達這樣的脈沖雷達應用。該放大器擁有三級增益,能夠提供大于 30 dB 的大信號增益和大于 50% 的效率,能夠滿足更低的系統直流功率要求,并為簡化系統熱管理解決方案提供支持。

            另一款GaN MMIC 是CMPA9396025S ,其能夠集成諸多技術,帶來尺寸、重量、功率和成本(SWaP-C)改進的最大化。該三級器件針對 9.3-GHz 至 9.6-GHz 工作而設計,采用 6 × 6 mm QFN 封裝,在 100-?s 脈沖寬度、占空比為 10% 條件下的功率為 25 W。

            MMIC 放大器中的CMPA801B030 系列在 7.9-GHz 到 11-GHz 頻率范圍內工作,能夠支持在 X-波段中實現更寬的帶寬和更高的功率。其輸出典型值高達 40 W,大信號增益大于 20 dB,功率附加效率達 40%。該產品系列采用 7 × 7 mm 的塑料二次注塑成型 QFN,同樣提供裸芯片和 10 引腳金屬 / 陶瓷安裝凸緣 flanged 封裝,從而帶來更出眾的電氣性能和熱學性能。

          ▲ CMPA801B030提供裸芯片和高度緊湊型封裝,帶來SWaP-C改進的最大化

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            上述此類GaN器件有利于推動迅速增加的各類平臺更快速地采用 AESA 雷達,而雷達系統的 GaN 開支也將快速增長。


           

          標簽:科銳  我要反饋
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