中科院突破氮化鎵元件關鍵技術(上方圓圖),運作在相列雷達和飛彈尋標器系統上,以提升效能。(中研院提供)
中科院研製防空、反艦飛彈與相列雷達一直是其武器系統的強項,隨著各國在軍用晶片開發,從矽元件、砷化鎵,一直到氮化鎵材料,使相列雷達、飛彈尋標器與通訊系統效能提升,中科院表示,在突破氮化鎵元件關鍵技術後,已將該項技術用於主動AESA雷達收發模組(TRM)或高功率固態功率放大器(SSPA)發射機;亦運用在各式飛彈的尋標器上,超過使用砷化鎵元件3倍以上效能。
國防武器系統的需求朝著高頻率、高功率、高可靠度、高精確性、高集積密度、AI智能化的趨勢發展,在射頻電子元件技術應用,從矽元件、砷化鎵,一直到氮化鎵材料,就是追求高頻率、高功率、高可靠度的元件應用,過去雷達系統被定位為感測(sensor)目標搜索,不具備主動攻擊能力,但當第三代寬能帶氮化鎵半導體材料系統被開發後,讓雷達系統升級具備攻擊能力的高能微波武器是可期待。
中科院多年研發氮化鎵晶片已具成效,現有多款雷達及各式飛彈尋標器系統的開發,已採用氮化鎵元件的技術,例如主動AESA雷達收發模組(TRM)或高功率固態功率放大器(SSPA)發射機,將使收發模組可在相同的空間尺寸限制下,大幅提升相列雷達的效能,目前美國神盾艦上AN/SPY-6主動相列AESA雷達及中國最新反隱身雷達(YLC-2E)等,皆強調採用氮化鎵元件技術。另外,氮化鎵晶片的技術在飛彈尋標器的應用更是關鍵,除了因彈內空間尺寸限制更為嚴苛外,射頻半導體元件頻段越高,射頻功率更難獲得,目前若在Ka頻段採用氮化鎵元件技術,單晶片可達10W以上,亦是勝於採用砷化鎵元件(約3W)技術的3倍以上。
目前中科院透過穩懋公司的代工能量,進行各式雷達、尋標器、通訊系統所需單晶微波積體電路(MMIC)、射頻功率放大器等關鍵晶片的設計開發,掌握這些關鍵晶片我們才有辦法自主實現AESA雷達;現階段亦持續積極整合國內半絕緣碳化矽基板、氮化鎵磊晶能量、穩懋製程代工和中科院晶片設計技術等,以期在國內建立氮化鎵高功率放大器晶片的自主產業鏈。
中科院對於軍用更高頻段及更高輸出功率的晶片開發需求,仍持續往前建立氮化鎵元件前瞻關鍵技術,亦希望持續結合產業界資源,積極建立氮化鎵軍用需求晶片開發供應鏈,逐步掌握毫米波頻段以上的射頻高功率晶片開發技術,在原有的空間尺寸下,利用氮化鎵高功率密度、高效率的優勢,取代過去行波管放大器(TWT)或砷化鎵(GaAs)功率元件的設計,除了可大幅提升現有各式飛彈尋標器效能及威脅外,更有助於中科院開發新世代多模相列尋標器,以及未來的W頻段微波影像雷達開發。(責任編輯:鄭宏斌)