科锐推出多款碳化硅基氮化镓器件，助力大型雷达加速发展

2021年4月19日，美国北卡罗莱纳州达勒姆讯 –– 全球碳化硅技术领先企业科锐Cree, Inc. 宣布，推出多款碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)器件：Wolfspeed CMPA901A020S、CMPA9396025S、CMPA801B030 系列。本次推出的器件采用MMIC技术，具备研发部署大型雷达系统所需的小型化、高效率、高可靠性、以及优异的功率密度等特点，可有效应对大型雷达所面临的挑战。

X-波段(8 GHz 到 12 GHz)雷达是适用于商业导航的一个关键设备。除航空外，X-波段还广泛部署于包括海上船舶交通管制、气象监测、机场附近的鸟类活动监测以及防冰冻遥感等领域。

随着X-波段有源电子扫描阵列(AESA)系统领域愈来愈受到研发的青睐，该系统主要运用于大型机载平台上，同时在陆地和海事细分市场也有采用。AESA 系统使用有源阵列，每个阵列拥有数百甚至数千根天线。每一根天线均有其各自的相位和增益控制。天线元件的间距通常为半波长，以减少近场中的暴露。AESA 雷达同时也常常需要在宽范围的高频率内扩散信号。这样的频率捷变可以让雷达快速地搜索扇形区中的目标，同时保持隐蔽，并带来更出色的抗干扰能力。这些要求为工程师们带来了一定挑战：每个天线元件必须足够小型和轻量，同时要让整体系统尺寸和重量在空中和海上使用时可控。

赋能技术：GaN

GaN能够帮助雷达设计者克服功率、散热、重量和尺寸、以及成本效益等诸多挑战，其具备宽的能带隙，拥有极高的临界击穿电场;具备出色的高温可靠性、出众的高供电电压下的鲁棒性，以及优异的功率密度。将碳化硅(SiC)作为 GaN 的衬底，能实现较低的热膨胀、较低的晶格失配，以及出色的热导率，进而充分发挥 GaN 的特性。

高性能关键

单片微波集成电路(MMIC)能将多个元件的完整功能模块制造在单个设备中，进而提高电路密度。MMIC采用方形扁平无引脚(QFN)封装，能够带来进一步降低成本和减小尺寸的优势。由于 QFN 封装采用短键合引线，有助于降低引线电感，其暴露在外的铜裸芯片焊盘提供出色的热学性能。

本次科锐推出的器件就是基于上述技术：

Wolfspeed的CMPA901A020S 器件采用 6 × 6 mm QFN 封装，是一款 20W 的GaN-on-SiC高功率放大器，能够在 9 GHz 至 10 GHz 频率范围内工作，适用于海洋气象雷达这样的脉冲雷达应用。该放大器拥有三级增益，能够提供大于 30 dB 的大信号增益和大于 50% 的效率，能够满足更低的系统直流功率要求，并为简化系统热管理解决方案提供支持。

另一款GaN MMIC 是CMPA9396025S ，其能够集成诸多技术，带来尺寸、重量、功率和成本(SWaP-C)改进的最大化。该三级器件针对 9.3-GHz 至 9.6-GHz 工作而设计，采用 6 × 6 mm QFN 封装，在 100-µs 脉冲宽度、占空比为 10% 条件下的功率为 25 W。

MMIC 放大器中的CMPA801B030 系列在 7.9-GHz 到 11-GHz 频率范围内工作，能够支持在 X-波段中实现更宽的带宽和更高的功率。其输出典型值高达 40 W，大信号增益大于 20 dB，功率附加效率达 40%。该产品系列采用 7 × 7 mm 的塑料二次注塑成型 QFN，同样提供裸芯片和 10 引脚金属 / 陶瓷安装凸缘 flanged 封装，从而带来更出众的电气性能和热学性能。

▲ CMPA801B030提供裸芯片和高度紧凑型封装，带来SWaP-C改进的最大化

(备注：以上所列所有器件 ECCN均为3A001.b.2)

上述此类GaN器件有利于推动迅速增加的各类平台更快速地采用 AESA 雷达，而雷达系统的 GaN 开支也将快速增长。