中國粉體網(wǎng)訊 長庚大學邱顯欽教授團隊，近期在研發(fā)5G通訊元件及節(jié)能氮化鎵功率元件方面，成果豐碩；此外，電子系金國生教授接受國家中山科學研究院電子所委托，執(zhí)行經(jīng)濟部科專計劃｢具備自測功能的毫米波基地臺天線技術(shù)開發(fā)｣，擔任計劃主持人，帶領(lǐng)電子系陳元賀教授、李仲益教授及研究生團隊，負責開發(fā)5G通訊用毫米波38 GHz陣列天線及基地臺天線測試技術(shù)，亦有所展現(xiàn)。長庚大學希望各大企業(yè)可以投入此前瞻產(chǎn)業(yè)，并且有更進一步的擴大技轉(zhuǎn)合作機會。
目前半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)不是單一方向的研發(fā)，必須從原物料、基板、磊晶、制程、模塊、應(yīng)用等多面向的合作，并且積極參加產(chǎn)業(yè)研發(fā)聯(lián)盟，目前，長庚大學邱顯欽教授團隊，在應(yīng)用于高頻/高效率直流轉(zhuǎn)換器的硅基氮化鎵新型開關(guān)元件，或是針對第五代行動通訊（5G）應(yīng)用，高頻率氮化鎵芯片都有相當?shù)难芯砍晒?/p>
邱顯欽教授表示，為促進我國新型半導體材料的發(fā)展產(chǎn)業(yè)，在高功率及高頻率應(yīng)用，氮化鎵（GaN）已經(jīng)是全球最受矚目的材料之一，其寬能隙、高電子遷移率、高電子飽和速度、及高熱穩(wěn)定等特性為主要優(yōu)勢。寬能隙特性造就其優(yōu)異的崩潰電壓與熱穩(wěn)定，有利于在新世代高壓、高功率通訊元件的操作；高電子飽和速度之特點更利于此元件在高頻率的卓越表現(xiàn)。
長庚大學高速智能研究中心團隊過去3年已經(jīng)開始InAlN/GaN HEMT on 6-inch SOI 基板的元件制作，該實驗室開發(fā)的高瓦數(shù)功率輸出GaN金氧半功率晶體管（閘極寬度2mm），電流增益截止頻率也到達了40GHz，28伏特偏壓底下操作可以擁有1.6W/mm功率密度，功率附加效率比傳統(tǒng)金半接面高5%，在50V偏壓時可以達到2W/mm的功率密度輸出，加上電場版技術(shù)后最高崩潰電壓已經(jīng)超過三百伏特，此外，也成功將元件覆晶于高散熱系數(shù)的氮化鋁與硅基板上，整合于高ESD保護電路之上。
學術(shù)界以及業(yè)界重要的研究內(nèi)容，是以如何達到增強型氮化鎵場效應(yīng)晶體管開發(fā)與高壓DC/DC整流電路實現(xiàn)，該實驗室近期開發(fā)新型p-GaN Gate E-mode HEMT及Anode recess GaN Schottky Barrier Diode，并利用多循環(huán)式濕蝕刻技術(shù)，大幅增加兩種元件的制造均勻性。相關(guān)技術(shù)不僅在學術(shù)發(fā)表外也成功技術(shù)轉(zhuǎn)移至6吋硅代工廠進行量產(chǎn)技術(shù)落實，甚至結(jié)合此兩種元件技術(shù)也開發(fā)出VTH接近于0V的SBD元件。
落實這些晶體管與二極管技術(shù)之后，亦基于GaN晶體管元件其高速導通、截止的能力，提高電路的切換頻率，進而縮小整體DC/DC converter體積及重量。開發(fā)過程也建立及分析GaN晶體管各項特性的評估標準，做為設(shè)計上的參考并開發(fā)以GaN晶體管為基礎(chǔ)的半橋式DC/DC電源轉(zhuǎn)換模塊，目前已經(jīng)成功實現(xiàn)出以GaN為晶體管與二極管的6000Watt與300Watt高速DC/DC升降壓轉(zhuǎn)換電路(Freq>1MHz)。
第五代行動通訊（簡稱5G），由于能夠提供高達10 Gbit/s的傳輸速率，已成為未來行動通訊的主要發(fā)展技術(shù)之一。5G通訊產(chǎn)業(yè)規(guī)模之大，各國莫不全力投入開發(fā)。天線為5G通訊系統(tǒng)之關(guān)鍵組件，因5G操作頻率高達毫米波頻段，天線尺寸相對小，且各種高頻寄生效應(yīng)嚴重，故設(shè)計難度頗高。
長庚大學電子系金國生教授接受中山科學研究院電子所委托，執(zhí)行經(jīng)濟部科專計劃｢具備自測功能之毫米波基地臺天線技術(shù)開發(fā)｣，擔任計劃主持人，帶領(lǐng)電子系陳元賀教授、李仲益教授及研究生團隊，負責開發(fā)5G通訊用毫米波38 GHz陣列天線及基地臺天線測試技術(shù)。中科院在5G技術(shù)發(fā)展上以基地臺系統(tǒng)技術(shù)為主軸，本計劃與中科院密切配合，形成整合型團隊，強化臺灣地區(qū)在5G的技術(shù)研究，特別是在發(fā)展5G基地臺陣列天線技術(shù)方面。
此計劃所開發(fā)的38 GHz陣列天線，具有平面式、高增益、低旁波瓣、可波束掃瞄等功能。藉由設(shè)計巴特勒矩陣電路，與8′10貼片陣列天線組合，可達成四波束掃瞄功能，優(yōu)點是射頻與基頻電路不需做任何變動，即可賦予系統(tǒng)空間多工的能力，成本較為低廉，且因為是被動式架構(gòu)，故功耗較小。此外，也提出一種簡易型天線自測平臺，可在射頻端進行天線簡易功能測試，提供工程師初步研判天線系統(tǒng)功能是否正常，作為天線模塊維修或更換的參考。
陣列天線的饋電網(wǎng)路采用基板集成波導（SIW）結(jié)構(gòu)，基板介質(zhì)材料采用中科院開發(fā)的低介電氮化鋁材料，SIW結(jié)構(gòu)利用雷射鉆孔及電鍍方式填孔，搭配其低損耗毫米波基板先進制程進行陣列天線制作，協(xié)助中科院驗證其毫米波材料用于5G天線設(shè)計的特性。
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