可用于卫星通讯的功率放大器
目前而言最先进的商业卫星以100-200mbps的速度传输于地球，而对于一些先进的大型单一卫星概念目标为1至4gbps。这些速率数据很大程度受限于制作信号传输器的射频功率放大器。akash首次建造了一个小型卫星系统（12u），它将初步实现14gbps的下行数据速率。接下来的demo数据速率将超过100gbps，而最终目标定为一个普通的卫星的下行速率达到1tbps。为达到最终目标，他们将使用金刚石上的gan射频功率放大器。
akash systems公司的联合创始人felix ejeckam于2003年发明了金刚石上的gan，以有效地从gan晶体管中最热的位置提取热量。其基本理念是利用较冷的gan放大器使系统更节能，减少浪费。金刚石上的gan晶片是通过gan通道或外延将其从原始的si衬底中剥离下来，而后通过一个35 nm的sin界面层结合在cvd合成的金刚石衬底上。这种200°c的gan通道与cvd形成纳米级的金刚石是接近最导热工业材料,它会大大降低放大器的基板和通道之间的温度上升。图1显示了金刚石晶圆片上gan的制作过程。多年来，许多课题组已经量化了上述的热改善。先将si基gan hemt晶圆片黏贴到一个临时si载片上，待原始的硅基板被蚀刻掉，然后利用cvd方法在gan层下方的35 nm的界面层上沉积金刚石。最后，临时的si载体被蚀刻，最终的金刚石上的gan晶圆被加工为hemts或mmics。
图1
系统影响
与sic基gan相比，如果gan mmic产生的热量可以降低40%到50%，那么就可以将更大的功率密度压缩到更小的体积空间中。功率是卫星下行数据速率计算的直接参数，功率越高，传送的信息越多。在非常紧凑的空间中，使用金刚石上gan可以降低对于冷却系统的要求。因为与使用标准的sic基gan功率放大器相比，金刚石上gan的使用可以允许环境温度升高得更高，同时不会降低性能与可靠性。冷却装置的减少也意味着重量和尺寸的减少，这都是卫星系统送入轨道成本的关键参数。
性 能
akash的设计师最近展示了高性能的金刚石基gan晶体管（简化的功率放大器）。在k波段20ghz频率下表现出60%的功率附加效率(pae) (参见图2)。最近由美国国防部高级研究计划局资助，来自佐治亚理工学院、斯坦福大学、加州大学洛杉矶分校和第六元素的一组研究员共同研究gan器件的温升发现：从gan通道到衬底底部的温度是变化的，与相同的sic基gan器件相比温度降低80℃。这项研究所用的晶圆等同于akash systems用的金刚石上gan。
图2：使用增益为7.9 db 的2.9 w (5.6 w/mm)hemt的示例设备得到的pae为61%，偏置点为24 v
图3：显示了不同类型的金刚石上gan的10 finger hemt晶圆片的通道中心到边缘的温度分布
图3显示了不同类型的金刚石上gan晶圆的10 finger hemt从中心到边缘的通道的温度分布。akash systems采用“有低热边界阻抗(tbr)的梯度金刚石”制作金刚石上gan (绿色)；这条曲线呈现152°c峰值温度(第一个峰值)。sic基gan在器件上同一点的温度是232℃。
akash systems计划在2019年发射一个24公斤12u (36cm x24cm x23cm )的卫星系统进入leo轨道，它将包含一个以金刚石基gan功率放大器为基础的20瓦的信号传送器。该系统将展现一个具有里程碑意义的14gbps数据速率，对于这样尺寸的卫星系统是独一无二的。
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图1
系统影响
与sic基gan相比，如果gan mmic产生的热量可以降低40%到50%，那么就可以将更大的功率密度压缩到更小的体积空间中。功率是卫星下行数据速率计算的直接参数，功率越高，传送的信息越多。在非常紧凑的空间中，使用金刚石上gan可以降低对于冷却系统的要求。因为与使用标准的sic基gan功率放大器相比，金刚石上gan的使用可以允许环境温度升高得更高，同时不会降低性能与可靠性。冷却装置的减少也意味着重量和尺寸的减少，这都是卫星系统送入轨道成本的关键参数。
性 能
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图2：使用增益为7.9 db 的2.9 w (5.6 w/mm)hemt的示例设备得到的pae为61%，偏置点为24 v
图3：显示了不同类型的金刚石上gan的10 finger hemt晶圆片的通道中心到边缘的温度分布
图3显示了不同类型的金刚石上gan晶圆的10 finger hemt从中心到边缘的通道的温度分布。akash systems采用“有低热边界阻抗(tbr)的梯度金刚石”制作金刚石上gan (绿色)；这条曲线呈现152°c峰值温度(第一个峰值)。sic基gan在器件上同一点的温度是232℃。
akash systems计划在2019年发射一个24公斤12u (36cm x24cm x23cm )的卫星系统进入leo轨道，它将包含一个以金刚石基gan功率放大器为基础的20瓦的信号传送器。该系统将展现一个具有里程碑意义的14gbps数据速率，对于这样尺寸的卫星系统是独一无二的。
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