2019年08月08日 | 美军与洛克希德马丁签署基于GaN Q-53雷达系统合同

外媒报道，美国陆军最近与马里兰州的军火承包商洛克希德马丁公司签署了三份合同，以生产更多的Q-53系统，并为雷达配备增强型能力，包括扩展射程和反无人机系统（CUAS）监视。陆军最现代化雷达的灵活架构允许这些升级，支持系统的适应性增长，以应对未来的飞行器，无人机和其他威胁。

Q-53自2010年以来在世界各地广泛使用，其主要任务是通过检测，分类，跟踪和识别90或360度模式中敌人间接射击的位置来保护战斗部队。

“部队需要全新的侦察能力。 Q-53可应对当前和新兴技术的威胁“洛克希德马丁公司Q-53项目主任Rick Herodes说。“该架构的灵活性继续使Q-53能够提供远远超出原始使命的能力，并允许在未来进行额外的升级。”他补充道。

全速生产 - 陆军授予洛克希德马丁公司第三批15个全速率生产系统的合同。一旦签订合同，陆军将拥有189个Q-53系统。 Lot 3系统将继续使用氮化镓（GaN）发射 - 接收模块生产，为雷达提供额外的功率，可靠性和增强功能的可能性，包括扩展范围，反火目标采集（CTA）和多任务，提供同步CTA和空中监视。

监控 - 洛克希德马丁公司还获得了一份增强Q-53 CUAS能力的合同。这种真正的多任务能力可同时实现反火，CUAS和空中监视。

扩展范围 - 洛克希德·马丁公司还获得了陆军的合同，该合同将利用雷达现有的新一代技术插件扩展Q-53系统的运行范围。

洛克希德·马丁公司采用开放式GaN代工模型，利用与商业供应商的关系，利用广阔的通信技术力量提供军用级GaN模块，并优化成本效益。

化合物半导体在军事上应用日趋广泛

随着科技需求的日益增加，硅传输速度慢、功能单一的不足便暴露了出来，于是化合物半导体材料应运而生。20世纪90年代，搭上移动通信、光纤通信的顺风车，以砷化镓为代表的第二代半导体材料逐渐登上舞台。

砷化镓(GaAs)-第二代半导体材料

砷化镓（GaAs）拥有一些较Si要好的电子特性，可以用在高于250GHz的场合，并且GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。因此，GaAs可以运用在移动电话、卫星通讯、微波点对点连线、雷达系统等地方。

GaAs成为超高速、超高频器件和集成电路的必需品，被广泛使用于军事领域，是激光制导雷达的重要材料，曾在海湾战争中大显神威，赢得“砷化镓打败钢铁”的美名。

氮化镓(GaN)-第三代半导体材料

GaN是一种具有较大禁带宽度的半导体，工作温度高，是微波功率晶体管的优良材料。GaN晶体一般是六方纤锌矿结构，原子体积大约为GaAs的一半。

GaN受青睐的主要原因是它是宽禁带与硅或者其他三五价器件相比，氮化镓速度更快，击穿电压也更高。采用GaN，能够使电子设备放置得离天线更近，使电子设备变得更加强大、轻型和小型化。

GaN的应用项目

GaN的应用项目包括“下一代干扰机”、三坐标机动远程雷达(3DLRR)、“太空篱笆”系统、远程识别雷达以及“爱国者”导弹的改进等。
雷声公司

采用GaN技术，芯片能够缩小至1～2微米，公司能够制造更多小型功率放大器或生成不同的架构。

GaN的高功率提高了干扰能力，较小的孔径就能够形成与不采用GaN的较大孔径相同的作用距离和搜索范围。

在赢得了3DLRR合同后，雷声公司还期望依赖GaN技术以升级其“爱国者”导弹防御系统。雷声公司正在生产采用GaN技术的全尺寸样机，为AESA雷达提供360°覆盖范围。

Qorvo公司

Qorvo公司在18个月内研发了125种新型GaN产品。例如，QGaN15在高频下运行良好，它在30GHz频率下每毫米提供4.5瓦的功率。QGan50侧重于低频高稳定性，平均无故障时间超过100万小时。

GaN技术还能在较高的温度下运行，最高至200℃，而且对制冷的要求低。

为了提高功率，Qorvo公司和其他GaN制造商正探索在金刚石上而不是在传统的碳化硅上制作。这将使得尺寸大幅度减小，一个功率放大器的尺寸将只有目前的1/40。

无线基础设施占通信市场的份额最大，这一领域最大的收益源自低于3瓦和低于3GHz的器件，GaN在这一领域将与现有的成熟技术相竞争。“其中有一些极具竞争性的挑战。”
洛马公司

洛马公司在1990年代中期就开始研制GaN。“站在军品的角度，GaN确实成为了一种必不可少的技术，否则在当前市场将不具备竞争力。”

“在美国，F-22、F-35及轰炸机都装备了AESA雷达，但它们采用的是砷化镓芯片。其他国家的军队正在同时升级至AESA雷达和GaN芯片。美国现在正在转向GaN。”

鉴于AESA天线的灵活性，它们可用于通信和电子战。GaN和AESA雷达的结合为改进手持通信设备、无线电或舰载雷达提供了一个很好的机会。

洛马公司在电子战产品中运用GaN，以提供宽频带高功率。但是，尽管GaN技术可能比较成熟，但系统中的其他部件仍需要时间发展。

未来发展机遇

全球GaN微波通信器件和电力电子器件的产值还很低，只有几亿美元，随着技术水平的进步，2020年产值有望达到15亿美元。英飞凌、富士、东芝、松下等大企业纷纷投巨资进军GaN领域。

新进入的小企业也有很多，如加拿大的GaN Systems、美国的EPC等公司都已经量产GaN产品。未来在新能源、智能电网、信息通信设备和消费电子领域将得到广泛应用。

我国在第三半导体材料上的起步比较晚，且相对国外的技术水平较低。重点应用领域和国产化替代需求为产业发展提供巨大市场和弯道超车的机会。