Когда вы находитесь в высотном здании, метро или отдаленном районе, сигнал мобильного телефона то появляется, то исчезает — за этим стоит ограничение производительности радиочастотного усилителя мощности (PA). Сегодня эта ситуация кардинально меняется.

Недавно Пятьдесят пятый научно-исследовательский институт Китайской корпорации электронных технологий (CETC 55) и его дочерняя компания Nanjing Guobo Electronics Co., Ltd. объявили, что первый в мире радиочастотный чип на основе нитрида галлия на кремнии (GaN-on-Si), предназначенный для интеллектуальных терминалов, разработанный собственными силами, завершил крупносерийные поставки, общий объем которых превысил 5 миллионов единиц. Это первый в мире случай масштабного коммерческого внедрения чипов данного типа в потребительских и гражданских коммуникационных терминалах, что знаменует собой переход отечественных радиочастотных чипов от простого следования за международными брендами к настоящему «обгону на повороте».

Неизбежный путь от арсенида галлия к нитриду галлия

Радиочастотный чип — это «сердце сигнала» коммуникационной системы, напрямую определяющее скорость передачи, зону покрытия и стабильность таких устройств, как мобильные телефоны и спутниковые терминалы. В настоящее время в основных компонентах отечественных радиочастотных чипов для мобильных телефонов широко используется полупроводниковый материал второго поколения — арсенид галлия (GaAs).

Однако с бурным ростом сетей 5G/6G, коммерческой космонавтики и низковысотной экономики требования к радиочастотным усилителям мощности вышли на новый уровень: более высокая мощность, более высокий КПД, более широкая полоса частот и более высокая надежность. Чипы на основе арсенида галлия все с большим трудом справляются с этими жесткими требованиями. В то же время нитрид галлия (GaN), полупроводниковый материал третьего поколения, благодаря своим физическим преимуществам, таким как широкая запрещенная зона, высокая напряженность пробоя и высокая подвижность электронов, признан следующим поколением материалов для радиочастотных чипов. Однако ранее радиочастотные чипы на основе GaN в основном изготавливались на дорогостоящей подложке из карбида кремния (SiC), что делало их стоимость высокой и затрудняло их внедрение в потребительские интеллектуальные терминалы.

Как вырастить высокопроизводительные приборы на основе GaN на кремниевой подложке, одновременно обеспечив низкую стоимость и крупносерийное производство — эта «двойная» задача была ключевым направлением исследований мировой полупроводниковой промышленности на протяжении десятилетий.

Полная цепочка самостоятельных разработок, создание первой в Китае линии по производству 6-дюймовых пластин

Команда CETC 55, ориентируясь на важнейшие государственные стратегические потребности, сосредоточила усилия на разработке ключевых технологий полной цепочки для GaN-on-Si. Научно-исследовательская группа, преодолев многолетние трудности, последовательно решила ряд технических проблем, включая эпитаксиальное выращивание материалов, самостоятельное проектирование чипов, отработку полного технологического цикла и тестирование надежности продукции.

По словам основной команды разработчиков, исследования и разработки заняли два года, в течение которых были успешно освоены ключевые базовые технологии полупроводникового материала третьего поколения — нитрида галлия на кремнии.

Пятьдесят пятый институт и его дочерняя компания Nanjing Guobo Electronics Co., Ltd. также создали первую в Китае линию по производству 6-дюймовых низковольтных радиочастотных пластин из GaN-on-Si, заложив прочную производственную базу для масштабного выпуска. Данное достижение в области чипов было удостоено звания одного из десяти главных научно-технических достижений в области электронной информации провинции Цзянсу за 2026 год.

«Универсальный игрок»: малый размер, низкая стоимость, высокая производительность

По сравнению с традиционными радиочастотными чипами на основе арсенида галлия, радиочастотные чипы на основе GaN-on-Si демонстрируют значительный скачок производительности, имея при этом меньшую площадь и более низкую стоимость.

Эта серия чипов сочетает в себе выдающиеся характеристики, такие как высокая мощность, высокий КПД, сверхширокая полоса частот и высокая надежность, что позволяет точно соответствовать строгим техническим требованиям к высокому КПД и высокой линейности радиочастотных усилителей мощности в интегрированных воздушно-космических наземных системах связи. В то же время команда успешно разработала серийные продукты, адаптированные для различных сценариев, включая категории для спутниковых полезных нагрузок и систем связи, терминалов и цифровых модулей связи для низковысотных платформ, наземных шлюзовых станций и радиочастотных чипов для интеллектуальных терминалов.

От телефона до спутника: «чип» соединяет небо и землю

В области интеллектуальных терминалов этот чип уже установлен в потребительских устройствах, таких как мобильные телефоны, эффективно решая проблемы прерывания сигнала и потери связи в сложных сценариях, таких как высотные здания, метро и отдаленные районы, делая возможным «глобальное и круглосуточное подключение».

В более широкой космической сфере, с ускоренным развитием коммерческой космонавтики, низковысотной экономики, исследований 6G и информационно-коммуникационной индустрии Китая, спрос на недорогие и высокопроизводительные радиочастотные чипы растет взрывными темпами. Интегрированная воздушно-космическая наземная информационная сеть является ключевой основой для поддержки будущей связи 6G, коммерческой космонавтики, низковысотной экономики и аварийной связи. Массовое производство этого чипа обеспечивает критически важную аппаратную поддержку для этого грандиозного плана.

Как сообщил ответственный представитель команды, на следующем этапе будут выпущены радиочастотные чипы на основе GaN-on-Si для спутниковых полезных нагрузок и систем связи, низковысотных платформ и спутниковых терминалов, что позволит значительно снизить стоимость низковысотных платформ и портативных терминалов с прямым спутниковым подключением.

Прорыв десятилетней зарубежной монополии, реализация «обгона на повороте»

Это исторический скачок для отечественных радиочастотных чипов.

На протяжении десятилетий зарубежные производители занимали монопольное положение в области радиочастотного нитрида галлия. Масштабное коммерческое внедрение радиочастотных чипов на основе GaN-on-Si в интеллектуальных терминалах эффективно решило проблему индустриализации высококлассных радиочастотных чипов, знаменуя собой переход отечественных радиочастотных чипов для интеллектуальных терминалов от простого следования за международными брендами к настоящему «обгону на повороте».

С продвижением проекта расширения по производству 720 000 8-дюймовых пластин из GaN-on-Si в год, производственные мощности отечественных чипов на основе GaN-on-Si будут дополнительно высвобождены, обеспечивая непрерывную и мощную поддержку для глобального покрытия и высокоскоростного взаимодействия интегрированной воздушно-космической наземной информационной сети.