very interesting here on GaN-on-diamond IC
@BoraTas and @latenlazy , looks like we can get over 2x power increase on GaN-on-Diamond vs GaN-on-Sic (which btw, is already higher than GaN-on-Si). Some real gains coming if they can get this figured out
theoretical peak power on GaN MIC is 41.4W/mm, but right now such IC cannot hit 10W/mm in practice due to heat dissipation bottleneck. the thermal conductivity of diamond is 4x SiC. As such, we can get to > 20W/mm in output density with diamond substract金刚石衬底的GaN HEMT异质集成器件的优势、技术难点,及当前的研究现状是什么呢?陈堂胜首科对这些问题进行了一一介绍。
传统基于半绝缘SiC衬底的GaNHEMT综合了AlGaN/GaN异质结的高输运特性和半绝缘SiC衬底的高导热特性两方面优势,在高频、高功率、高效率以及宽带应用方面表现出显著的性能优势。早在2006年已验证GaN微波器件输出功率密度可达到41.4W/mm,但目前工程应用的器件其输出功率密度普遍不到10W/mm,GaN微波功率器件性能还有巨大提升空间,而散热是制约GaN器件输出功率密度提升的瓶颈。金刚石材料的热导率可达22W/(cm·K),是高纯SiC的4倍,多晶金刚石材料的热导率也可达到18W/(cm·K),也就是说,金刚石在导热方面具有天然的优势。但受限于掺杂、异质结等诸多材料关键技术的突破,多年来金刚石微波功率器件发展十分缓慢。而通过将金刚石与目前大功率器件的佼佼者──GaNHEMT进行异质集成,可有效解决现有SiC衬底GaN微波功率器件的散热瓶颈。
金刚石衬底GaN异质集成微波功率器件的核心技术有两点:一是通过金刚石与高质量GaN外延层的异质集成解决现有GaN器件的散热问题,二是通过异质结生长、器件结构设计、器件工艺等核心技术的进一步突破,提升GaN器件单位毫米栅宽极限输出功率密度,这两点结合起来,将器件可用的单位毫米栅宽输出功率密度提升到20W/mm甚至更高。
金刚石衬底GaN HEMT异质集成目前是固态微波器件与电路全国重点实验室的一个重要研究方向。陈堂胜首科向我们介绍了相关固态微波器件与电路全国重点实验室南京分部的基本情况,并重点介绍了实验室在金刚石衬底GaNHEMT异质集成器件方面的研究进展。
@BoraTas and @latenlazy , looks like we can get over 2x power increase on GaN-on-Diamond vs GaN-on-Sic (which btw, is already higher than GaN-on-Si). Some real gains coming if they can get this figured out