GaN技术驱动雷达和电子战设计

故事

二零一七年十一月三十日

氮化镓(GaN)技术继续成为军事雷达、电子战(EW)和通信应用的游戏规则改变者。Qorvo国防与航空航天总经理Roger Hall在以下的Q & A中讨论了GaN对这些应用的影响，减小尺寸、重量和功率(SWaP)要求，汽车雷达创新如何影响军事设计，以及今年夏天国际微波研讨会(IMS)上的讨论。

以下是经过编辑的节选。

MCHALE报告:请简要描述一下您在Qorvo的职责以及您所在的团队在Qorvo的角色。

霍尔:我在Qorvo领导高性能解决方案团队，该团队专注于为国防、航空航天和无线基础设施应用驱动技术、产品和解决方案。我们为雷达、电子战、国防通信和基站市场开发尖端产品，并帮助我们的客户将其集成到赢得项目的系统中。

麦克海尔报告:在今年夏天的国际微波研讨会和欧洲微波周(EuMW)上，你看到了什么趋势?嗡嗡声是什么?

霍尔:GaN-on-SiC[硅]显然是重点，影响商业和国防应用。多年来，国防市场一直依赖GaN-on-SiC用于AESAs(有源电子扫描阵列)，以提高系统性能和可靠性。现在，商业应用正在利用来自国防市场的这些技术，以更好地解决他们在为推出5G做准备时遇到的一些新的复杂性。无线基础设施正在基站中使用大规模MIMO(多输入多输出)来提高人口密集地区的调制速率和数据速度。我们预计这一趋势将继续，因为商业应用采用了国防领域的技术。

MCHALE报告:GaN仍然是行业中最热门的技术，但似乎还需要对客户进行更多的教育，了解它的好处以及在哪里和何时使用它?

大厅随着业界继续关注尺寸、重量、功率和成本(SWaP-C)限制，工程师们将进一步了解GaN-on-SiC及其各种特性如何帮助满足功耗需求，同时提高新系统和传统系统的功能。与任何新技术一样，都有一个学习曲线，但Qorvo的应用工程师有多年的经验，可以帮助客户根据需要将GaN-on-SiC集成到他们的系统中。

MCHALE报告:氮化镓在哪些军事应用上最受益?为什么?

霍尔:这是国防工业令人兴奋的几年，越来越多的人关注应用基于gan的电子扫描阵列用于电子战、雷达和通信应用。许多新技术依赖于GaN-on-SiC的能力，与以前的解决方案相比，GaN-on-SiC具有许多众所周知的优势，包括在更高的通道温度下提高RF[射频]可靠性，频率可用性和延长产品寿命。我们还看到了基于管的系统向固态GaAs[砷化镓]和GaN放大器的转变，这大大提高了可靠性。最后，GaN-on-SiC的真正优势随着频率和带宽的提高而发光，这支持了电子战和[通信]系统不断增长的需求。

MCHALE报告:GaN和LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)如何比较?它们是否可以用于相同的解决方案?什么时候你会选择一个而不是另一个?

HALL: GaN-on-SiC是LDMOS的首选解决方案，因为它提供了更高的RF性能和系统效率。Qorvo设计了从直流到250GHz以上的GaN，而LDMOS的性能则超过2.5GHz。GaN-on-SiC还具有更高的效率，特别是在目前系统所需的更宽带宽上。

GaN-on-SiC优越的射频性能也导致整体系统运营成本更低，在与LDMOS类似的占地面积内具有更宽的带宽。例如，您可以用一个GaN组件替换两个或三个LDMOS部件，在增加带宽的同时获得相同的效率和更低的成本。

MCHALE报告:GaN在商业市场上也越来越受欢迎吗?随着越来越多的大批量市场采用这种技术，成本会下降吗?

霍尔:我们已经在商业市场上看到了GaN-on-SiC。由于GaN为客户提供了高效的宽带性能，它已经在有线电视和基站应用中使用了几年。GaN-on-SiC的成本已经大幅下降，这就是为什么我们看到消费者市场(包括无线基础设施)继续采用GaN-on-SiC的原因。我们很快就会看到GaN-on-SiC在所有频段持续取代LDMOS。5G带来的下一代网络需求将需要只有GaN-on-SiC才能提供的功率效率、带宽和性能。

MCHALE报告:射频和微波技术推动了军用市场雷达技术的发展，但汽车雷达市场有望有更大的增长。汽车雷达的创新如何推动军用射频和微波设计?

霍尔:军用雷达和汽车雷达的市场路线图在其供应链的长期可靠性和一致性方面进行了调整和跟踪，以及对改进SWaP-C的创新包装的要求。我们看到商业市场通过降低成本和推动射频封装创新来帮助国防。

在Qorvo，我们的战略定位是解决国防市场以及IoT(物联网)和自动驾驶汽车等商业市场。我们拥有广泛的产品，从市场领先的大功率射频组合到创新的超低功耗、短距离无线个人区域网络(WPAN) soc，以及802.11p、汽车Wi-Fi、SDARS(卫星数字音频无线电系统)、GPS和LTE(长期演进)汽车解决方案。

MCHALE报告:随着最近美国国防部预算的增加，你是否认为射频技术在军事应用领域会继续增长，还是该市场会像其他市场一样保持平稳?

霍尔:军用射频领域将继续增长。我们已经看到GaN-on-SiC同比增长一倍，并将继续增长，主要由国防驱动，以及我们所有主要子市场的大幅增长:雷达，[电子战]和军事[通信]。随着5G投入生产，我们预计明年其他市场领域也将出现增长，包括宏观和大规模MIMO基站。正如我们在最近的收益报告中强调的那样，我们非常看好国防市场。

麦克海尔报道:如今似乎每一件电子设备都变得越来越小——GPS系统、无线电等。减小尺寸、重量和功率(SWaP)要求对雷达产品设计有何影响?与小型科技公司的权衡是什么?

霍尔:在Qorvo，我们正在创新包装设计和设备技术，以加速在我们的解决方案中实现更高层次的集成。我们的国防和商业解决方案使系统设计人员能够降低系统级成本，增加带宽和减少板空间，并提高热性能。我们在商业市场的经验使我们能够创新小型，低成本的塑料包装，以满足国防客户的需求。例如，我们为s波段雷达提供高功率塑料包装，具有行业领先的性能。在某些情况下，我们可以将电路板空间减少30%到50%，这将显著降低SWaP-C并改善成本结构。

MCHALE报告:你是如何管理过时的?在军事和汽车市场，过时的管理有什么不同?

霍尔:自80年代中期以来，Qorvo一直在为国防和汽车市场执行长生命周期的项目。这两个市场都有共同点，都利用了高科技、严格的质量要求和长生命周期。我们数十年的专业知识使我们成为汽车行业开发类似项目的完美合作伙伴。

这是有效管理产品生命周期的关键，同时也要了解市场和客户。我们了解客户的需求，并与他们密切合作，选择能够补充其产品生命周期的技术。Qorvo拥有自己的晶圆厂的优势使我们能够有效地解决这一问题，同时更好地理解和控制我们的命运。

麦克海尔报告:当人们参加IMS或消费电子展(CES)等贸易展时，人们会情不自禁地注意到，与大型陆军和海军活动等军事技术活动相比，这些活动上的白头发要少得多。军事电子行业是否面临招聘挑战?如果是这样，他们该如何缓解?

霍尔:在解决复杂问题时，多样性是很重要的。年轻一代的工程师正在为我们的客户的解决方案领域带来许多新的想法。在Qorvo，我们开始通过STEM(科学、技术、工程和数学)课程与初中生和高中生合作。这些学生更有可能去大学获得技术学位，并可能有一天最终在Qorvo工作。此外，我们还有一个强大的大学计划，以确保我们吸引顶尖人才加入Qorvo。

MCHALE报告:展望未来，哪些颠覆性技术/创新将成为军事射频和微波领域的游戏规则改变者，为什么?预测未来。

霍尔:2018年，所有的目光都将继续关注GaN-on-SiC。这是国防工业的首选技术，因为承包商希望开发更小、更强大的雷达和电子战解决方案。这一趋势主要是由GaN-on-SiC的封装更新驱动的。我们转向塑料包装的举动大大降低了制造成本，使产品在商业市场上更容易获得。价格更实惠的GaN-on-Sic功率放大器(pa)肯定会成为商业领域的早期采用者。

射频滤波器也将是军用射频和微波工业的另一个颠覆者。移动设备的数量正在增长。在这种情况下，频率和带宽将继续受到限制。从智能手机、Wi-Fi和基站等商业应用，到雷达和(通信)系统等国防技术，这都将受到重大影响。业内将不得不依赖BAW(体声波)和SAW(表面声波)等射频滤波器来解决这一问题，这最终将改善用户体验和连通性。

最后，当我们寻找高功率，更小的足迹选择与更好的包装，考虑热。我们一直在研究如何将热量带走，因为电路设计师可能会受到热量的限制。

Roger Hall是Qorvo高性能解决方案集团的总经理，该集团利用多年的技术专长和产品开发来塑造Qorvo的下一代国防和基础设施系统解决方案。在加入Qorvo之前，Hall曾在TriQuint(现为Qorvo)、雷声公司和霍尼韦尔国际/联合信号公司担任高级职位。