提速5G商用化 江蘇省攻關“毫米波功率放大器”芯片

　　瞄準國家重大需求，高校、企業相互協同，以“內生”力量打通科技創新的難點，日前，由蘇州能訊高能半導體公司、東南大學等單位共同參與的項目“氮化鎵中高頻芯片設計及制備工藝關鍵技術研究”，入選省重點研發計劃項目。以企業需求為主導，依托東南大學信息科學與工程學院毫米波國家重點實驗室的技術支撐，該項目以突破“毫米波功率放大器”芯片設計和工藝為目標，提升效率、拓展帶寬，為推動5G毫米波大規模商業化起到關鍵作用。

　　比起4G，5G具有高速率、大容量等特點，但收發信號的基站陣列也更密集，確保信號傳輸高效、低延時，是5G通信系統穩定運行的關鍵。“這就需要基站的功率放大器具有更高的效率、更高集成度。”東南大學信息科學與工程學院教授朱曉維告訴記者，在3G、4G通信系統中，由于信號的波長是厘米級，電路的尺寸較大，功率密度相應較低，電路設計和制備工藝容易實現；然而，在毫米波下的5G世界，由于信號的波長已經縮小至毫米級，電參數敏感度和功率密度都大大增加，不僅需要芯片集成度提高一個數量級以上，還需要采用第三代半導體氮化鎵工藝及毫米波電路技術，提高功率放大器芯片的工作效率和工作帶寬，輸出大功率的寬帶毫米波信號。

　　從厘米級到毫米級，毫厘之間，有待實現的卻是巨大的技術飛躍，需要在“芯片”上“起舞”。一方面為適應“5G毫米波”發展，要求功率放大器具有高效率和高集成度；另一方面，放眼全球，毫米波功率放大器芯片化設計確實已在近兩三年內成為趨勢，這是個技術“分水嶺”，我國科學家必須眼觀大局不掉隊。最先敏銳感知這一技術趨勢的是企業端，蘇州能訊高能半導體公司提出技術合作的需求，東大“接單”，依托毫米波國家重點實驗室專家資源，精準攻關、自主開發0.15um工藝的氮化鎵毫米波功率放大器芯片。

　　項目負責人之一、東南大學信息科學與工程學院副教授張雷介紹，這一“功率放大器芯片”有兩大關鍵指標：提升效率、展寬帶寬，研發團隊從電路和工藝設計兩方面突破。在電路結構設計方面，通過研究等效柵寬技術、三路電路架構和等效四分之一波長線，提升“功率放大器芯片”的效率、提高集成度、展寬工作帶寬。然而實現這一技術藍圖并非易事，0.15um氮化鎵制備工藝要求極高，就如同針尖上“繡花”，稍有偏差就會影響功率放大器芯片性能指標，蘇州能訊高能半導體公司發揚“工匠”精神，正在進行0.15um氮化鎵工藝線的開發，完成后將投入毫米波功率放大器流片，推動5G毫米波進入商業化階段。

　　通過采訪，記者深深感受到打通創新鏈，還是要堅持企業是主體，提升企業創新的能力和意愿，以利于催生新的創新試驗場。此外，支持國家重點實驗室等重大平臺載體，也將為產學研深度融合提供有力技術支撐，為區域創新積蓄持續動力，兩者協同，能打出漂亮的“組合拳”，為新技術市場化贏得時間。近年來毫米波國家重點實驗室牽頭承擔完成了國家973項目、國家重大專項課題、國家自然科學基金委創新群體科學研究基金（一期、二期）、國家863項目等國家重大項目，曾獲國家自然科學獎、國家科技進步獎、省部科技進步獎等幾十項科研獎勵。當前，為解決國家重大需求、企業創新發展需求，實驗室正瞄準5G大規模陣列、毫米波多通道電路芯片、汽車雷達等方向大力攻關。（王夢然）