微波高功率固态放大器技术综述-焱行科技（上海）有限公司

微波集成电路技术是无线系统小型化的关键技术.在毫米波集成电路中,高性能且设计紧凑的功率放大器芯片电路是市场迫切需求的产品.总的来说,微波功率放大器的芯片性能很大程度上取决于制造工艺,而每种工艺对功率放大器有着不同的特点或优势.对于工作频率不高于100GHz的芯片而言,砷化镓和氮化镓材料具有功率方面的优势[1-2].如果频率作为器件的首要考虑,那么选用磷化铟器件制作的功率放大器其频率可以高到500GHz以上。

当然,对于工业制造来说,产品的成本也是功率放大器设计以及量产的重要因素,特别是对于消费电子产品类,互补金属氧化物半导体(CMOS)利于片上系统集成,因此具有成本优势.从应用场景来看,毫米波芯片工作于不同的频率有着不同的要求,比如在Ka波段的26.5~40GHz,目前主要用于卫星和中长距点对点通信,大功率是这个波段功率放大器的首要指标,因而氮化镓和砷化镓的功率放大器芯片是选.对于60GHz而言,由于电磁波在该频率的衰减很大,主要潜在应用于短距离的高速通信并面向消费电子市场,因而成本较低的CMOS半导体和锗化硅器件是未来该频段芯片设计的选[4].在本篇综述中,首先将比较毫米波固态电路芯片制造的基础工艺;然后针对不同的设计指标,介绍了相应的解决方案,包括设计构架和功率半导体芯片的设计思路;最后比较了各种功率放大器的工艺特点和设计方法,希望能为该领域的研发工作提供直观的设计参考.