Cuando te encuentras en un edificio alto, el metro o áreas remotas, la señal del móvil va y viene; detrás de esto está el cuello de botella de rendimiento del chip amplificador de potencia de RF (PA). Hoy, esta situación está siendo completamente reescrita.

Recientemente, el Instituto 55 de la Corporación de Ciencia y Tecnología Electrónica de China (CETC 55) y su filial, Nanjing Guobo Electronics Co., Ltd., anunciaron que su primer chip de RF de nitruro de galio sobre silicio (GaN-on-Si) del mundo, desarrollado de forma independiente para terminales inteligentes, ha completado entregas a gran escala, con un volumen acumulado que supera los 5 millones de unidades. Esta es la primera vez a nivel mundial que se logra la comercialización a gran escala de este tipo de chip en terminales de comunicación de consumo civil, marcando que los chips de RF nacionales han pasado de perseguir principalmente a las marcas internacionales a realmente lograr un "cambio de carril y adelantamiento".

El camino inevitable del "arseniuro de galio" al "nitruro de galio"

El chip de RF es el "corazón de la señal" del sistema de comunicación, determinando directamente la velocidad de transmisión, la cobertura y la estabilidad de dispositivos como teléfonos móviles y terminales satelitales. Actualmente, los componentes centrales de los chips de RF para teléfonos móviles nacionales utilizan comúnmente el material semiconductor de segunda generación: arseniuro de galio (GaAs).

Sin embargo, con el crecimiento explosivo de las comunicaciones 5G/6G, la industria aeroespacial comercial y la economía de baja altitud, los requisitos para los chips amplificadores de potencia de RF han alcanzado nuevas alturas: mayor potencia, mayor eficiencia, banda más ancha y mayor fiabilidad. Los chips de arseniuro de galio están teniendo cada vez más dificultades para cumplir con estos exigentes requisitos, mientras que el nitruro de galio (GaN), un material semiconductor de tercera generación, con sus ventajas físicas como banda prohibida ancha, alto campo de ruptura y alta movilidad de electrones, se ha convertido en el material reconocido para la próxima generación de chips de RF. Pero anteriormente, los chips de RF de nitruro de galio se basaban principalmente en costosos sustratos de carburo de silicio (SiC), con altos costos que dificultaban su entrada en terminales inteligentes de consumo.

Cómo cultivar dispositivos de nitruro de galio de alto rendimiento sobre sustratos de silicio, logrando al mismo tiempo una fabricación de bajo costo y a gran escala: este desafío de "querer ambas cosas" ha sido el enfoque clave de la industria global de semiconductores durante décadas.

Investigación independiente de toda la cadena, construcción de la primera línea de producción de 6 pulgadas del país

El equipo del CETC 55, anclado en las principales necesidades estratégicas nacionales, concentró sus esfuerzos en la investigación de tecnologías clave de toda la cadena del nitruro de galio sobre silicio. Tras varios años de arduo trabajo, el equipo de investigación superó sucesivamente una serie de cuellos de botella técnicos, incluyendo la preparación epitaxial de materiales, el diseño independiente de chips, la verificación de procesos completos y las pruebas de fiabilidad del producto.

El equipo central de investigación presentó que el desarrollo duró dos años, logrando superar con éxito las tecnologías clave centrales del material semiconductor de tercera generación: nitruro de galio sobre silicio.

El Instituto 55 y su filial, Nanjing Guobo Electronics Co., Ltd., también construyeron la primera línea de producción de chips de RF de nitruro de galio sobre silicio de baja tensión de 6 pulgadas del país, sentando una base sólida de capacidad de producción para la fabricación a gran escala. Este logro de chips ha sido galardonado con los Diez Principales Avances Científicos y Tecnológicos en el Campo de la Electrónica e Información de la provincia de Jiangsu en 2026.

Un "todoterreno" de pequeño tamaño, bajo costo y alto rendimiento

En comparación con los chips de RF tradicionales de arseniuro de galio, los chips de RF de nitruro de galio sobre silicio han logrado un gran salto en rendimiento, con un área más pequeña y un costo más bajo.

Esta serie de chips combina un rendimiento excepcional como alta potencia, alta eficiencia, banda ultra ancha y alta fiabilidad, pudiendo cumplir con precisión los estrictos requisitos técnicos de alta eficiencia y alta linealidad de los chips amplificadores de potencia de RF en las comunicaciones integradas espacio-aire-tierra. Al mismo tiempo, el equipo ha desarrollado con éxito una serie de productos adaptados a múltiples escenarios, que abarcan categorías como sistemas de comunicación de carga útil satelital, terminales de comunicación de plataformas de baja altitud y módulos de transmisión de datos, estaciones terrenas de enlace y chips de RF para terminales inteligentes.

Del teléfono móvil al satélite, el "chip" conecta el espacio, el aire y la tierra

En el campo de los terminales inteligentes, este chip ya está integrado en dispositivos de consumo como teléfonos móviles, resolviendo eficazmente los problemas de señal entrecortada y pérdida de conexión en escenarios complejos como edificios altos, el metro y áreas remotas, haciendo posible la "conexión global y permanente".

En el campo más amplio del espacio y la aviación, con el desarrollo acelerado de la industria aeroespacial comercial, la economía de baja altitud, la investigación de 6G y la industria de la información y comunicación de China, la demanda de chips de RF de bajo costo y alto rendimiento está creciendo de forma explosiva. La red de información integrada espacio-aire-tierra es la base central que respalda las futuras comunicaciones 6G, la industria aeroespacial comercial, la economía de baja altitud y las comunicaciones de emergencia. La producción en masa de este chip proporciona un soporte de hardware clave para este ambicioso plan.

El responsable del equipo reveló que el próximo paso será lanzar chips de RF de nitruro de galio sobre silicio para sistemas de comunicación de carga útil satelital, plataformas de baja altitud y terminales satelitales, reduciendo significativamente el costo de las plataformas de baja altitud y los terminales portátiles conectados directamente a satélites.

Rompiendo décadas de monopolio extranjero, logrando un "cambio de carril y adelantamiento"

Este es un salto histórico para los chips de RF nacionales.

Durante décadas, los fabricantes extranjeros han mantenido una posición de monopolio en el campo del nitruro de galio para RF. La comercialización a gran escala de los chips de RF de nitruro de galio sobre silicio en terminales inteligentes ha resuelto eficazmente el problema de la industrialización de los chips de RF de alta gama, marcando que los chips de RF para terminales inteligentes nacionales han pasado de perseguir principalmente a las marcas internacionales a realmente lograr un "cambio de carril y adelantamiento".

Con el avance del proyecto de expansión para producir 720,000 obleas de chips de nitruro de galio sobre silicio de 8 pulgadas al año, la capacidad de producción de los chips de nitruro de galio sobre silicio nacionales se liberará aún más, proporcionando un soporte central continuo para la cobertura global y la interconexión de alta velocidad de la red de información integrada espacio-aire-tierra.