随着20 世纪90 年代GaN 材料制备技术的逐渐成熟, GaN 器件和电路已成为化合物半导体电路研制领域的热点方向, 美国、日本、欧洲等国家将GaN 作为微波毫米波器件和电路的发展重点。 近十年来, GaN 的低成本衬底材料碳化硅(SiC) 也逐渐成熟, 其晶格结构与GaN 相匹配,导热性好, 大大加快了GaN 器件和电路的发展。
近年来GaN 功率器件在毫米波领域飞速发展, 日本Eudyna 公司报道了0.15 m 栅长的器件, 在30 GHz 功率输出密度达13.7 W/mm. 美国HRL 报道了多款E波段、W 波段与G 波段的GaN 基器件, W 波段功率密度超过2 W/mm, 在180 GHz 上功率密度达到296 mW/mm.国内在微波频段的GaN 功率器件已基本成熟,到W 波段的GaN 功率器件也取得进展。 南京电子器件研究所研制的Ka 波段GaN 功率MMIC 在3436 GHz 频带内脉冲输出功率达到15W, 附加效率30%, 功率增益大于20 dB。
1.3 硅基毫米波芯片
硅基工艺传统上以数字电路应用为主。 随着深亚微米和纳米工艺的不断发展, 硅基工艺特征尺寸不断减小, 栅长的缩短弥补了电子迁移率的不足, 从而使得晶体管的截止频率和最大振荡频率不断提高, 这使得硅工艺在毫米波甚至太赫兹频段的应用成为可能。