瞄準(zhǔn)國(guó)家重大需求，高校、企業(yè)相互協(xié)同，以“內(nèi)生”力量打通科技創(chuàng)新的難點(diǎn)，日前，由蘇州能訊高能半導(dǎo)體公司、東南大學(xué)等單位共同參與的項(xiàng)目“氮化鎵中高頻芯片設(shè)計(jì)及制備工藝關(guān)鍵技術(shù)研究”，入選省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目。
以企業(yè)需求為主導(dǎo)，依托東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)支撐，該項(xiàng)目以突破“毫米波功率放大器”芯片設(shè)計(jì)和工藝為目標(biāo)，提升效率、拓展帶寬，為推動(dòng)5G毫米波大規(guī)模商業(yè)化起到關(guān)鍵作用。
比起4G，5G具有高速率、大容量等特點(diǎn)，但收發(fā)信號(hào)的基站陣列也更密集，確保信號(hào)傳輸高效、低延時(shí)，是5G通信系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。
“這就需要基站的功率放大器具有更高的效率、更高集成度。”東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授朱曉維告訴記者，在3G、4G通信系統(tǒng)中，由于信號(hào)的波長(zhǎng)是厘米級(jí)，電路的尺寸較大，功率密度相應(yīng)較低，電路設(shè)計(jì)和制備工藝容易實(shí)現(xiàn)；然而，在毫米波下的5G世界，由于信號(hào)的波長(zhǎng)已經(jīng)縮小至毫米級(jí)，電參數(shù)敏感度和功率密度都大大增加，不僅需要芯片集成度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，還需要采用第三代半導(dǎo)體氮化鎵工藝及毫米波電路技術(shù)，提高功率放大器芯片的工作效率和工作帶寬，輸出大功率的寬帶毫米波信號(hào)。
從厘米級(jí)到毫米級(jí)，毫厘之間，有待實(shí)現(xiàn)的卻是巨大的技術(shù)飛躍，需要在“芯片”上“起舞”。一方面為適應(yīng)“5G毫米波”發(fā)展，要求功率放大器具有高效率和高集成度；另一方面，放眼全球，毫米波功率放大器芯片化設(shè)計(jì)確實(shí)已在近兩三年內(nèi)成為趨勢(shì)，這是個(gè)技術(shù)“分水嶺”，我國(guó)科學(xué)家必須眼觀大局不掉隊(duì)。
最先敏銳感知這一技術(shù)趨勢(shì)的是企業(yè)端，蘇州能訊高能半導(dǎo)體公司提出技術(shù)合作的需求，東大“接單”，依托毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專家資源，精準(zhǔn)攻關(guān)、自主開發(fā)0.15um工藝的氮化鎵毫米波功率放大器芯片。
項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一、東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院副教授張雷介紹，這一“功率放大器芯片”有兩大關(guān)鍵指標(biāo)：提升效率、展寬帶寬，研發(fā)團(tuán)隊(duì)從電路和工藝設(shè)計(jì)兩方面突破。
在電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，通過研究等效柵寬技術(shù)、三路電路架構(gòu)和等效四分之一波長(zhǎng)線，提升“功率放大器芯片”的效率、提高集成度、展寬工作帶寬。然而實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)藍(lán)圖并非易事，0.15um氮化鎵制備工藝要求極高，就如同針尖上“繡花”，稍有偏差就會(huì)影響功率放大器芯片性能指標(biāo)，蘇州能訊高能半導(dǎo)體公司發(fā)揚(yáng)“工匠”精神，正在進(jìn)行0.15um氮化鎵工藝線的開發(fā)，完成后將投入毫米波功率放大器流片，推動(dòng)5G毫米波進(jìn)入商業(yè)化階段。
通過采訪，記者深深感受到打通創(chuàng)新鏈，還是要堅(jiān)持企業(yè)是主體，提升企業(yè)創(chuàng)新的能力和意愿，以利于催生新的創(chuàng)新試驗(yàn)場(chǎng)。此外，支持國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等重大平臺(tái)載體，也將為產(chǎn)學(xué)研深度融合提供有力技術(shù)支撐，為區(qū)域創(chuàng)新積蓄持續(xù)動(dòng)力，兩者協(xié)同，能打出漂亮的“組合拳”，為新技術(shù)市場(chǎng)化贏得時(shí)間。
近年來毫米波國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室牽頭承擔(dān)完成了國(guó)家973項(xiàng)目、國(guó)家重大專項(xiàng)課題、國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體科學(xué)研究基金（一期、二期）、國(guó)家863項(xiàng)目等國(guó)家重大項(xiàng)目，曾獲國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)、省部科技進(jìn)步獎(jiǎng)等幾十項(xiàng)科研獎(jiǎng)勵(lì)。當(dāng)前，為解決國(guó)家重大需求、企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展需求，實(shí)驗(yàn)室正瞄準(zhǔn)5G大規(guī)模陣列、毫米波多通道電路芯片、汽車?yán)走_(dá)等方向大力攻關(guān)。