低压GaN射频功放首次集成于手机终端：IEDM 2025论文揭示效率突破50%

第71届国际电子器件大会（IEDM 2025）近期在美国旧金山举行。在这一半导体领域的顶级盛会上，一项由小米集团手机部主导、联合苏州能讯高能半导体及香港科技大学共同完成的研究成果成功入选。该论文首次报道了可应用于移动终端的低电压硅基氮化镓（GaN）射频功率放大器，并在分会场首位亮相，标志着该技术在消费电子领域迈出了关键一步。

IEDM被誉为电子器件界的“奥林匹克”，是发布半导体技术前沿突破的核心平台。本次入选的论文题为《First Integration of GaN Low-Voltage PA MMIC into Mobile Handsets with Superior Efficiency Over 50%》，其核心研究背景在于应对6G通信演进对手机射频前端提出的更高要求。当前主流的砷化镓（GaAs）功率放大器在效率、功率密度等方面逐渐逼近物理极限，而传统高压GaN器件又无法兼容手机的低压供电系统。

为此，研究团队聚焦于硅基氮化镓（GaN-on-Si）技术路线。通过优化外延结构，开发高质量欧姆接触新工艺，成功降低了射频损耗。所制备的高电子迁移率晶体管（HEMT）在10V工作电压下，实现了功率附加效率（PAE）超过80%、输出功率密度达2.84 W/mm的优异性能。

为适配手机应用，研究还设计了专用的栅极负压供电架构以确保器件稳定，并采用多芯片封装技术，将GaN功放芯片与硅基电源管理芯片集成。系统验证表明，该低压GaN功放在保持良好线性度的同时，效率显著优于传统GaAs方案，成功实现了超过50%的系统级功率附加效率。

这项成果实现了低压GaN射频技术从器件研发到系统集成的跨越，不仅验证了其在学术上的可行性，更展现了其在未来高效能移动通信终端中的巨大应用潜力，为6G时代终端射频架构的演进提供了新的技术方向。