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21 - ELETTRONICA OGGI 445 - MAGGIO 2015
di gallio può gestire segnali di maggiore ampiezza
con degradazione o errore. GaN non sostituirà a
breve il GaAs, il SiGe (silicio-germanio) o qualsi-
asi altra tecnologia negli LNA. Tuttavia, quando si
tratta di gestire livelli di segnale elevati il nitruro
di gallio offre un vantaggio unico.
Switch RF ad alta potenza e altri componenti
di controllo: l’elevata tensione di rottura e la ca-
pacità di gestire la corrente del nitruro di gallio
rende questo materiale più adatto rispetto agli
switch MMIC basati su GaAs. L’operatività è pos-
sibile anche su ampie larghezze di banda ad alta
efficienza.
Hanno più o meno gli stessi valori per quanto
riguarda bassa perdita di inserzione e alto iso-
lamento degli switch a ma gestiscono
livelli di potenza più elevati e consumano meno
corrente. Un buon esempio è il
di TriQuint
(Fig. 3) che copre il range da 500 MHz a 6 GHz,
gestisce 40 W di potenza RF, ha una velocità di
commutazione inferiore a 50 ns, una perdita di 0,8
dB o meno e isolamento superiore a 25 dB.
Un futuro molto brillante
Se si volesse suddividere in capitoli lo sviluppo
del nitruro di gallio nel mondo delle applicazioni
RF, si potrebbe dire che dopo aver completato lo
sviluppo iniziale nel capitolo 1, è stato appena ter-
minato il capitolo 2. Finora è stato creato un mer-
cato commerciale, l’affidabilità e la produzione del
dispositivo sono state confermate, le dimensioni
del wafer hanno raggiunto i 6 pollici e il potenzia-
le di questo materiale è stato dimostrato da mol-
te aziende. Tutto questo si è verificato a partire
dai primi anni 2000, con lo stesso impatto che ha
avuto lo sviluppo degli MMIC GaAs agli inizi de-
gli anni ‘80. Negli anni a venire il nitruro di gallio
inizierà a mettere a frutto tutto le sue potenzialità.
La gestione termica, un fattore importante nel pro-
gresso della tecnologia, è stata risolta con l’uso
del diamante sia come substrato sia come diffu-
sore di calore (in composti a matrice di alluminio-
diamante) e grazie a miglioramenti nei dissipato-
ri di calore attraverso l’uso di materiali con una
maggiore conducibilità termica e altre tecniche.
Questi e altri approcci aumenteranno la densità
di potenza ottenibile, che oggi, in termini pratici,
è inferiore a 10 W/mm di periferia del gate del
transistore (GaAs offre non più di 1,5 W/mm), ma
come è stato dimostrato in un dispositivo molto
semplice, può raggiungere i 50 W/mm. Mentre per
ottenere questo risultato ci vorranno molti anni,
anche solo arrivare a metà strada consentirebbe
prestazioni davvero sorprendenti.
Come la tecnologia GaAs che lo ha preceduto, il
nitruro di gallio sarà indispensabile nei sistemi di
difesa, soprattutto, ma non solo nei radar AESA e
nei sistemi EW, per soddisfare le esigenze di nuo-
va generazione in quanto sono presenti diversi
programmi molto estesi il cui futuro dipende in
qualche misura da questo materiale.
Di conseguenza, gli MMIC GaN si diffonderanno
sul mercato commerciale e i principali fornitori
di sistemi per la difesa inizieranno a distribuirli. Il
futuro del nitruro di gallio nelle applicazioni com-
merciali come le infrastrutture wireless è sicura-
mente brillante, ma ancora lontano, in quanto la
sua accettazione dipende in larga misura dalla ri-
duzione dei costi. In breve, il nitruro di gallio solo
ora sta cominciando a mantenere le promesse e
il suo ultimo capitolo non sarà scritto che tra de-
cenni. L’intera storia dovrebbe comunque essere
interessante: questo materiale dominerà la scena
e le tecnologie GaAs e LDMOS verranno conse-
gnate alla storia.
Per maggiori informazioni, visita la sezione
n
MOUSER ELECTRONICS
Fig. 4 – offre
maggiore densità di potenza e larghezze di banda più
ampie rispetto ai transistori Si e GaAs. La larghezza di
banda coperta da questa serie è compresa tra 10 MHz
e 18 GHz