2016年5月22日-27日在美國(guó)舊金山召開(kāi)了2016年國(guó)際微波研討會(huì)（IMS），會(huì)上所反映出的射頻微波技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)、應(yīng)用趨勢(shì)等內(nèi)容值得關(guān)注。

總體情況

熱點(diǎn)話題

· GaN器件：持續(xù)成為近幾屆IMS的熱點(diǎn)，每年展示的性能都達(dá)到一個(gè)新高度。

· 相控陣天線技術(shù)：也是近年來(lái)持續(xù)的熱點(diǎn)，多個(gè)公司推出帶有新核心芯片的相控陣天線，應(yīng)用范圍從X波段到W波段。

· 集成收發(fā)機(jī)：集成度更高，尺寸、重量、功耗更小，滿足未來(lái)通信、雷達(dá)和電子戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展需求。

突出變化

此次會(huì)議一個(gè)突出的變化是以系統(tǒng)作為成果展示的單位，而非傳統(tǒng)器件級(jí)展示。盡管器件的性能仍很重要，但對(duì)用戶而言，更希望看到的是該新性能將帶來(lái)何種好處。如亞諾德（AD）公司在IMS上推出了多個(gè)新產(chǎn)品，每個(gè)產(chǎn)品都集成到一個(gè)完整的子系統(tǒng)中進(jìn)行展示，收到了非常好的反響。

另一個(gè)變化是高可靠宇航器件重新成為宇航和軍用OEM的關(guān)注點(diǎn)。該領(lǐng)域的供應(yīng)生態(tài)系統(tǒng)正在合并，一些器件生產(chǎn)商將其關(guān)注點(diǎn)轉(zhuǎn)移到商業(yè)市場(chǎng)。因此，宇航和軍用OEM加大對(duì)高可靠產(chǎn)品供應(yīng)鏈的關(guān)注力度，包括關(guān)注在該領(lǐng)域增加投資的器件生產(chǎn)商。

GaN器件

與其他射頻和微波半導(dǎo)體技術(shù)相比，GaN能改進(jìn)能效，提供更高的帶寬和功率密度，并減小器件尺寸。

不同使用要求

GaN突出的特性也帶來(lái)不同的使用要求，如必須嚴(yán)格遵守其上電順序，包含GaN器件的電路必須有良好的散熱能力等。包括上述兩點(diǎn)在內(nèi)的更多獨(dú)特特性必須在GaN器件設(shè)計(jì)之初就予以充分考慮。

硅基GaN優(yōu)勢(shì)突出

GaN的性能優(yōu)勢(shì)已被射頻和微波領(lǐng)域所認(rèn)知和接受。例如，MACOM的Gen4硅基GaN器件具有GaN的功率密度優(yōu)勢(shì)，晶圓尺寸達(dá)到8寸，每瓦半導(dǎo)體的成本只有LDMOS產(chǎn)品的一半，與較為昂貴的SiC基GaN相比既具有可比擬的性能又可顯著降低成本，極大地改變了GaN性價(jià)比。

適用領(lǐng)域

· 對(duì)于需要在4～5GHz以上頻段、高效純飽和射頻輸出功率達(dá)到5～7W以上的應(yīng)用，GaN是首選，挑戰(zhàn)LDMOS在基站功率放大器領(lǐng)域數(shù)十年的霸主地位。

· 對(duì)于線性是很重要指標(biāo)的通信應(yīng)用，由于GaN的線性特性比砷化鎵（GaAs）差，需要在多個(gè)GaAs組合放大器和GaN器件之間作出折中。

· 在低噪聲放大器（LNA）和射頻開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，GaN所取得性能已非常接近GaAs的增益/損失和噪聲指數(shù)，同時(shí)能提供更高等級(jí)的功率處理能力。隨著GaN產(chǎn)品數(shù)量的增加和成本的下降，可以預(yù)期GaN將在未來(lái)很多應(yīng)用中替代GaAs。

· LDMOS繼續(xù)在低于4～5GHz的功率放大器領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)力，因其功率等級(jí)能和GaN相提并論，而價(jià)格只是GaN的幾分之一。

主要應(yīng)用

GaN供應(yīng)鏈和GaN技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了GaN器件在性能、能效、尺寸、可靠性、成本間的平衡，并達(dá)到一個(gè)可促進(jìn)主流商業(yè)接納的價(jià)格點(diǎn)，推動(dòng)GaN進(jìn)入無(wú)線基站和射頻能量應(yīng)用等商用領(lǐng)域。堅(jiān)固耐用的塑料GaN功率晶體管已經(jīng)成為一個(gè)引人注目、具有成本效益的解決方案。

· 射頻能量應(yīng)用：GaN的功率性能和硅的低成本將帶來(lái)使用固態(tài)射頻能量作為高效和精準(zhǔn)熱和功率源的大量機(jī)會(huì)，適用于包括微波爐、汽車(chē)點(diǎn)火、照明系統(tǒng)，以及射頻等離子燈、物料干燥、血液和組織加熱消融等工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）在內(nèi)的廣泛商業(yè)應(yīng)用。

射頻和微波技術(shù)的應(yīng)用

軍事

· 雷達(dá)：對(duì)包括收發(fā)、上下變頻和頻率合成在內(nèi)射頻和微波技術(shù)的需求持續(xù)上升，對(duì)支持有源電子掃描陣列（AESA）的射頻技術(shù)需求強(qiáng)烈，并正通過(guò)優(yōu)化雷達(dá)研發(fā)和制造過(guò)程，以及使用商用成熟工藝來(lái)降低系統(tǒng)成本。AESA將在整體傳感器網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中扮演一個(gè)日益重要的角色，遍布空、天、陸、海各領(lǐng)域。而且隨著這些系統(tǒng)成本降低和容易制造，列裝速度將加快。電子對(duì)抗和監(jiān)視被美國(guó)政府列為優(yōu)先發(fā)展對(duì)象，將研發(fā)具有更寬帶寬、更高效率、更快頻率跳轉(zhuǎn)能力的射頻和微波器件。

· 通信：新的通信架構(gòu)將通過(guò)集成硅基芯片級(jí)射頻解決方案而得到簡(jiǎn)化。這些新的收發(fā)機(jī)芯片將包括發(fā)送和接收高速轉(zhuǎn)換器，以及目前高至6GHz的上變頻能力。單芯片解決方案將覆蓋目前多個(gè)軍事通信應(yīng)用，最高工作頻率達(dá)到Ka波段，如甚小孔徑終端（VSAT）。這些新的收發(fā)機(jī)系統(tǒng)還可通過(guò)進(jìn)一步級(jí)聯(lián)獲取更高頻段工作能力。這些領(lǐng)域都是新型宇航和軍用系統(tǒng)研發(fā)和老舊系統(tǒng)升級(jí)的重點(diǎn)。

民用通信

通信是IMS持續(xù)關(guān)注的重要應(yīng)用之一。

· 5G：5G不僅支持智能手機(jī)和平板電腦，還將有力地支持物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展。5G的研發(fā)競(jìng)賽使得很多公司都投入到低成本毫米波、寬帶通信和新型相控陣天線技術(shù)的研發(fā)中。全球有大量有關(guān)5G的研究正在進(jìn)行，特別是在美國(guó)、歐洲、中國(guó)、日本和韓國(guó)。

· 新型通信微型衛(wèi)星：希望能夠在未來(lái)10年內(nèi)獲得部署，可與數(shù)百萬(wàn)個(gè)帶有相控陣天線技術(shù)的地面終端進(jìn)行通信；與現(xiàn)有衛(wèi)星相比，將通過(guò)使用成本更低的塑料封裝、帶有最低抗輻照等級(jí)和可靠性、使用商用技術(shù)等方式減少成本。

· 小型基站：頻段超越現(xiàn)有的2.6GHz，可提供高速、低延遲，高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。

汽車(chē)電子

汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的顯示度進(jìn)一步加強(qiáng)。隨著24GHz和77GHz雷達(dá)用新產(chǎn)品的大量涌現(xiàn)，以及硅基高度集成帶來(lái)的持續(xù)成本下降，大多數(shù)新出車(chē)型上都普遍安裝了雷達(dá)傳感器，帶動(dòng)車(chē)用射頻和微波市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)。此外，車(chē)輛自動(dòng)化和安全所需生態(tài)系統(tǒng)也受到關(guān)注，研究領(lǐng)域集中于車(chē)和車(chē)、車(chē)輛和架構(gòu)之間的通信，以及車(chē)輛上的雷達(dá)系統(tǒng)。

測(cè)試測(cè)量和烹飪

電子測(cè)試測(cè)量設(shè)備使用先進(jìn)射頻和微波產(chǎn)品，以支持更小、由電池供電的手持測(cè)試設(shè)備，這些設(shè)備具有與原有大型設(shè)備相同的性能，但成本和功耗更低、尺寸更小。

處于消費(fèi)領(lǐng)域的烹飪應(yīng)用也是IMS會(huì)議多年來(lái)吸引人的領(lǐng)域之一。