国防开支与智能军事技术 - 西方国家正在加大国防开支，投资于智能军事技术，包括新型雷达、抗干扰高频通信系统、远程高精度导弹及电子对抗系统 [1] - 新军事设备需要在千兆赫级频率下运行，且功率需求比以往更大，可能部署在太空、飞机或地面 [1] - 对军事装备的要求包括更轻、更小、更坚固耐用 [1] 宽带隙半导体(WBG)的优势 - 基于SiC和GaN的宽带隙半导体可解决军事设备的关键需求，相比传统硅基器件具有独特优势 [1] - WBG半导体导带和价带间隙较大，能在相同尺寸器件中处理更大功率，支持更高工作频率 [1] - WBG可取代雷达中用作功率输出级的行波管，节省重量和空间，提高机械可靠性 [1] - WBG能在更高温度下工作，散热性能更好，减轻热管理挑战 [2] - GaN晶体管拥有超快的10 MHz开关频率，是电压转换器的关键元件 [2] 太空应用与抗辐射性能 - 军用卫星、导弹和空间站中的半导体易受太空辐射影响，GaN和SiC能提供不同程度的辐射防护 [2] - 与硅基技术相比，GaN器件物理特性和结构使其不易受太空辐射损害 [3] - SiC坚固的晶格结构能有效抵御高能粒子侵袭，抵抗辐射累积效应(TID)和大规模单粒子效应(SEE) [4] - WBG半导体需要更多辐射能量才能产生有害效应，适合太空应用 [3] 军事雷达系统 - 美国陆军开始生产采用GaN功率半导体的LTAMDS雷达系统，取代"爱国者"导弹防御系统的雷达 [5] - 新型雷达采用ASEA(有源电子扫描阵列)系统，无需机械旋转天线，通过相控阵技术扫描天空 [5] - LTAMDS配备三组射频发射器，可同时扫描360°天空 [5] - 相控阵系统可形成多束光束，同时跟踪多个目标，并支持跳频技术 [7] 军事通信与导弹系统 - 抗干扰通信需要高功率、高频射频信号，传统硅基系统难以实现，WBG半导体提供解决方案 [6] - WBG散热效率更高，减少散热器需求，减轻重量，提高功率密度和效率 [6] - GaN支持军事通信中常见的Ku波段和X波段频率 [6] - SiC适用于导弹系统，能承受600℃高温环境，满足起飞阶段极端要求 [6] 技术发展与未来趋势 - 全球半导体制造商正致力于降低SiC生产成本，提高可制造性 [7] - 雷神公司获得DARPA合同，开发基于金刚石和氮化铝的超宽带隙半导体(UWBGS) [7] - UWBGS将提供更强大功率输出和热管理，适用于高度紧凑、超高功率的射频设备 [8] - WBG半导体使激光制导导弹射程更远、精度更高，雷达更强大且抗干扰 [7]