GaN解决方案：小型封装应对大型雷达挑战
x-波段（8 ghz 到 12 ghz）雷达是适用于商业导航的一个关键设备。航空是大量采用 x-波段雷达设备的一大主要领域，同时该设备还广泛部署于众多应用领域，包括无人机、海上船舶交通管制、气象监测、机场附近的鸟类活动监测以及防冰冻遥感等。
根据市场调研机构 strategy analytics 报告，x-波段雷达是最大的雷达细分市场。该波段雷达的销售额在 2018 年接近 63 亿美元，而相应开支的复合年均增长率预计在3.4%，将在 2028 年达到 87亿美元。
但并不是任何 x-波段雷达都具有显著的增长机会。有源电子扫描阵列（aesa）系统愈来愈受到研发的青睐。该系统主要运用于大型机载平台上，同时在陆地和海事细分市场也有采用。
the aesa challenge
aesa 系统使用有源阵列，每个阵列拥有数百甚至数千根天线。每一根天线均有其各自的相位和增益控制。天线元件的单个波阵面的干涉或叠加可生成平面波，能有效地产生向特定方向前进的无线电波束。aesa 雷达系统通过转移天线元件的相位，对波束进行电子控制。
天线元件的间距通常为半波长，以减少近场中的暴露。aesa 雷达同时也常常需要在宽范围的高频率内扩散信号。这样的频率捷变可以让雷达快速地搜索扇形区中的目标。这也使得它们更难以在背景噪声中被探测到。这能够让船舶和飞机发出大功率的雷达信号，同时保持隐蔽，并带来更出色的抗干扰能力。
这些要求为工程师们带来了一些挑战：每个天线元件必须足够小型和轻量，从而容得下微小的波长间隔，同时要让整体系统尺寸和重量在空中和海上使用时可控。然而，根据不同的应用，雷达系统必须足够强大，能够在任意地方输出从几百瓦到高达 100 kw 的功率。因此，雷达系统需要高效的散热能力，但这又增加了尺寸和重量。
在诸多此类使用案例之中，需要根据尺寸、重量、功率和成本 (swap-c) 对系统进行评估。仅仅替换系统中的几个元件，并不会对这些考虑因素产生太大的影响。因此，能够赋能 aesa 雷达系统的技术必须要在 swap-c 改进方面表现出显著的优势。
赋能技术：氮化镓
能够帮助雷达设计者克服功率、散热、重量和尺寸、以及成本效益等诸多挑战的技术，便是氮化镓 （gan）。这种材料的电子迁移率高。并且相较于硅而言，基于 gan 器件的栅极电荷低、输出电容低，能够更高效率地在更高频率中产生更高的增益。
gan 的能带隙宽，并且拥有极高的临界击穿电场，这将带来出色的高温可靠性、出众的高供电电压下的鲁棒性，以及优异的功率密度。
将碳化硅（sic）作为gan的衬底，能实现较低的热膨胀、较低的晶格失配，以及出色的热导率，进而充分发挥 gan 的特性。4h-半绝缘多型体sic的热导率为 430 w/mk，而硅的热导率则低到了 146 w/mk。这能够实现非常高的功率密度，同时能够高效地散热，避免达到让设备无法运行的极端沟道温度。
因此，aesa 雷达中的碳化硅基氮化镓（gan-on-sic）放大器能够在更小体积中实现更高性能和等效输出功率，同时节省散热需求。但是要显著体现 swap-c 的改进优势，在器件技术方面还需要做更多。
封装是关键
aesa 雷达系统等相控阵的进一步发展，需要减小尺寸，也需要对元件进行更紧密的集成。
单片微波集成电路（mmic）便是此类技术之一，它能将多个元件的完整功能模块制造在单个设备中，进而提高电路密度。mmic 还有一些额外的优势，包括减少元件失配、减少信号延迟（由于 mmic 上元件之间的距离更短）、并减少整体物料清单 (bom) 成本。
mmic 采用方形扁平无引脚（qfn）封装，能够带来进一步降低成本和减小尺寸的优势。由于 qfn 封装采用短键合引线，有助于降低引线电感，其暴露在外的铜裸芯片焊盘提供出色的热学性能。
wolfspeed cmpa901a020s 器件便采用了 6 × 6 mm qfn 封装，这是一款 20w 的gan-on-sic高功率放大器，能够在 9 ghz 至 10 ghz 频率范围内工作，适用于海洋气象雷达这样的脉冲雷达应用。该放大器拥有三级增益，能够提供大于 30 db 的大信号增益和大于 50% 的效率，能够满足更低的系统直流功率要求，并为简化系统热管理解决方案提供支持。
cmpa9396025s 是另一款 gan mmic ，能够集成诸多技术，带来 swap-c 改进的最大化。该三级器件针对 9.3-ghz 至 9.6-ghz 工作而设计，采用 6 × 6 mm qfn 封装，在 100-ms 脉冲宽度、占空比为 10% 条件下的功率为 25 w。
mmic 放大器中的 cmpa801b030 系列，在 7.9-ghz 到 11-ghz 频率范围内工作，能够支持在 x-波段中实现更宽的带宽和更高的功率。其输出典型值高达 40 w，大信号增益大于 20 db，功率附加效率达 40%。该产品系列采用 7 × 7 mm 的塑料二次注塑成型 qfn，同样提供裸芯片和 10 引脚金属/陶瓷安装凸缘 flanged 封装，从而带来更出众的电气性能和热学性能。
采用4引脚封装的SiC MOSFET:SCT3xxx xR系列
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RFID无源物联网还能聊什么？
一周星选：雷军称小米定价不会对标华为，央视评韩国5G
无线电池管理系统可消除90%物理布线
两个接触器如何实现顺序启动
机器视觉的优势及应用领域（上）
华为手机如何更新鸿蒙系统
往复式、螺杆式、离心式三种压缩机性能特点、优缺点比较
根据市场调研机构 strategy analytics 报告，x-波段雷达是最大的雷达细分市场。该波段雷达的销售额在 2018 年接近 63 亿美元，而相应开支的复合年均增长率预计在3.4%，将在 2028 年达到 87亿美元。
但并不是任何 x-波段雷达都具有显著的增长机会。有源电子扫描阵列（aesa）系统愈来愈受到研发的青睐。该系统主要运用于大型机载平台上，同时在陆地和海事细分市场也有采用。
the aesa challenge
aesa 系统使用有源阵列，每个阵列拥有数百甚至数千根天线。每一根天线均有其各自的相位和增益控制。天线元件的单个波阵面的干涉或叠加可生成平面波，能有效地产生向特定方向前进的无线电波束。aesa 雷达系统通过转移天线元件的相位，对波束进行电子控制。
天线元件的间距通常为半波长，以减少近场中的暴露。aesa 雷达同时也常常需要在宽范围的高频率内扩散信号。这样的频率捷变可以让雷达快速地搜索扇形区中的目标。这也使得它们更难以在背景噪声中被探测到。这能够让船舶和飞机发出大功率的雷达信号，同时保持隐蔽，并带来更出色的抗干扰能力。
这些要求为工程师们带来了一些挑战：每个天线元件必须足够小型和轻量，从而容得下微小的波长间隔，同时要让整体系统尺寸和重量在空中和海上使用时可控。然而，根据不同的应用，雷达系统必须足够强大，能够在任意地方输出从几百瓦到高达 100 kw 的功率。因此，雷达系统需要高效的散热能力，但这又增加了尺寸和重量。
在诸多此类使用案例之中，需要根据尺寸、重量、功率和成本 (swap-c) 对系统进行评估。仅仅替换系统中的几个元件，并不会对这些考虑因素产生太大的影响。因此，能够赋能 aesa 雷达系统的技术必须要在 swap-c 改进方面表现出显著的优势。
赋能技术：氮化镓
能够帮助雷达设计者克服功率、散热、重量和尺寸、以及成本效益等诸多挑战的技术，便是氮化镓 （gan）。这种材料的电子迁移率高。并且相较于硅而言，基于 gan 器件的栅极电荷低、输出电容低，能够更高效率地在更高频率中产生更高的增益。
gan 的能带隙宽，并且拥有极高的临界击穿电场，这将带来出色的高温可靠性、出众的高供电电压下的鲁棒性，以及优异的功率密度。
将碳化硅（sic）作为gan的衬底，能实现较低的热膨胀、较低的晶格失配，以及出色的热导率，进而充分发挥 gan 的特性。4h-半绝缘多型体sic的热导率为 430 w/mk，而硅的热导率则低到了 146 w/mk。这能够实现非常高的功率密度，同时能够高效地散热，避免达到让设备无法运行的极端沟道温度。
因此，aesa 雷达中的碳化硅基氮化镓（gan-on-sic）放大器能够在更小体积中实现更高性能和等效输出功率，同时节省散热需求。但是要显著体现 swap-c 的改进优势，在器件技术方面还需要做更多。
封装是关键
aesa 雷达系统等相控阵的进一步发展，需要减小尺寸，也需要对元件进行更紧密的集成。
单片微波集成电路（mmic）便是此类技术之一，它能将多个元件的完整功能模块制造在单个设备中，进而提高电路密度。mmic 还有一些额外的优势，包括减少元件失配、减少信号延迟（由于 mmic 上元件之间的距离更短）、并减少整体物料清单 (bom) 成本。
mmic 采用方形扁平无引脚（qfn）封装，能够带来进一步降低成本和减小尺寸的优势。由于 qfn 封装采用短键合引线，有助于降低引线电感，其暴露在外的铜裸芯片焊盘提供出色的热学性能。
wolfspeed cmpa901a020s 器件便采用了 6 × 6 mm qfn 封装，这是一款 20w 的gan-on-sic高功率放大器，能够在 9 ghz 至 10 ghz 频率范围内工作，适用于海洋气象雷达这样的脉冲雷达应用。该放大器拥有三级增益，能够提供大于 30 db 的大信号增益和大于 50% 的效率，能够满足更低的系统直流功率要求，并为简化系统热管理解决方案提供支持。
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采用4引脚封装的SiC MOSFET:SCT3xxx xR系列
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