文章核心观点 - 小米集团联合合作伙伴的论文入选IEDM 2025，率先报道了应用于移动终端的高效率低压硅基氮化镓射频功率放大器，标志着GaN HEMT技术在移动通信领域实现历史性突破，并获得国际顶尖学术平台认可 [1] - 该成果源于公司对底层核心技术的大规模投入，是其致力于成为全球新一代硬核科技领导者的例证 [1] IEDM会议背景与意义 - IEDM是全球半导体与电子器件领域最具权威和影响力的顶级会议之一，被誉为“电子器件突破性技术的风向标”和“器件的奥林匹克盛会” [3] - 会议始于1955年，是报告半导体和电子器件关键技术突破的世界顶级论坛，也是国际著名高校、研发机构和头部公司发布先进技术的重要窗口 [3] - 本届会议主题为“场效应晶体管的百年历史：塑造器件创新的未来”，于2025年12月6日至10日召开 [3] 论文与团队信息 - 入选论文题目为《First Integration of GaN Low-Voltage PA MMIC into Mobile Handsets with Superior Efficiency Over 50%》 [5] - 该工作由小米手机射频团队主导完成，器件组孙跃博士为项目负责人 [6] 研究背景与技术挑战 - 在5G/5G-Advanced向6G演进阶段，手机射频前端面临超高效率、超宽带、超薄化与小型化的多重挑战 [8] - 作为核心组件，功率放大器的性能直接决定终端通信系统的能效、频谱利用率与信号覆盖能力 [8] - 目前主流手机功率放大器采用商用二十余年的砷化镓工艺，但其在电子迁移率、热导率等方面的物理限制日益凸显，关键指标逐渐逼近理论极限，难以满足未来通信对更高功率、更低能耗与更紧凑尺寸的需求 [8] - 氮化镓宽禁带半导体材料被视为突破当前射频功放性能瓶颈的重要技术方向 [8] - 传统GaN器件主要面向通信基站设计，需在28V/48V高压下工作，无法与手机终端低压供电系统兼容，这是其在移动设备中规模化应用的关键障碍 [9] 研究方法与技术方案 - 研究聚焦于硅基氮化镓技术路线，通过电路设计与半导体工艺的协同创新，开发出面向手机低压应用场景的射频GaN HEMT技术 [9] - 在外延结构方面，通过实施原位衬底表面预处理和精确调控的AlN成核层工艺，抑制界面反应与晶体缺陷，有效降低射频损耗，使其射频性能逼近当前先进的SiC基GaN器件水平 [11] - 通过开发高质量再生长欧姆接触新工艺，实现了极低的接触电阻与均匀一致的方块电阻，为提升器件性能奠定工艺基础 [11] - 针对耗尽型HEMT的常开特性，设计了专用的栅极负压供电架构，通过精确的负压偏置与缓启动电路确保稳定可靠 [12] - 在模组集成层面，通过多芯片协同设计与封装技术，实现了GaN HEMT功放芯片与Si CMOS电源管理芯片在模组内的高密度封装集成 [12] 研究成果与性能数据 - 该晶体管在10V工作电压下，实现了功率附加效率突破80%、输出功率密度达2.84 W/mm的卓越性能 [15] - 相较于传统GaAs基功率放大器，在保持相当线性的同时，展现出显著的性能优势，实现了比上一代更高的功率附加效率，并兼顾了线性度和功率等级要求 [16] - 具体性能数据对比：在1.8GHz频率、10V工作电压下，输出功率为40.9 dBm，功率附加效率为52.1%，增益为44.0 dB，ACPR为-33.6 dBc，相对带宽为22.2% [17] - 对比文献中一款工作在1.85-1.91GHz、3.4V电压的GaAs HBT产品，其典型功率附加效率为41%，增益为26-31 dB，相对带宽仅为3.2% [17] 未来展望与产业意义 - 该成果标志着低压硅基氮化镓射频技术从器件研发成功跨越至系统级应用，不仅从学术层面验证了可行性，更在产业层面彰显了其在新一代高效移动通信终端中的巨大潜力 [19] - 公司将持续深化与产业链的协同创新，推动该技术向更复杂的通信场景拓展，加速其在移动终端领域的规模化商用进程 [19] - 公司未来将更加坚定走科技创新道路，推动更多前沿技术从实验室走向规模化落地 [19]