近期，小米手机射频团队论文成功入选全球半导体与电子器件领域顶会 IEDM 2025。

据悉，本届IEDM上，小米集团手机部与苏州能讯高能半导体有限公司、香港科技大学合作的论文成功入选，率先报道了应用于移动终端的高效率低压硅基氮化镓射频功率放大器，并在GaN and III-V Integration for Next-Generation RF Devices分会场首个亮相。

小米技术官方微信表示，此次入选标志着氮化镓高电子迁移率晶体管技术在移动终端通信领域实现历史性突破，并获得国际顶尖学术平台的高度认可。

1、研究背景

小米指出，在当前移动通信技术从5G/5G-Advanced向6G演进的关键阶段，手机射频前端器件正持续面临超高效率、超宽带、超薄化与小型化的多重技术挑战。以氮化镓（GaN）为代表的宽禁带半导体材料，凭借其高临界击穿电场与优异的热导性能，被视为突破当前射频功放性能瓶颈的重要技术方向之一。

传统GaN器件主要面向通信基站设计，通常需在28V/48V的高压下工作，无法与手机终端现有的低压供电系统相兼容，这成为其在移动设备中规模化应用的关键障碍。

为攻克这一难题，研究团队聚焦于硅基氮化镓（GaN-on-Si）技术路线，通过电路设计与半导体工艺的协同创新，成功开发出面向手机低压应用场景的射频氮化镓高迁移率电子晶体管（GaN HEMT）技术，并率先在手机平台上完成了系统级性能验证，为6G时代终端射频架构的演进奠定了关键技术基础。

2、研究方法和实验

在外延结构方面，本研究重点围绕降低射频损耗与优化欧姆接触两大关键问题展开技术攻关。

一方面，通过实施原位衬底表面预处理，并结合热预算精确调控的 AlN成核层工艺，显著抑制了Si基GaN外延中的界面反应与晶体缺陷，有效降低了射频信号传输过程中的衬底耦合损耗与缓冲层泄漏，使其射频性能逼近当前先进的SiC基GaN器件水平。

另一方面，通过开发高质量再生长欧姆接触新工艺，在降低界面势垒与提升载流子注入效率方面取得突破，实现了极低的接触电阻与均匀一致的方块电阻，为提升器件跨导、输出功率及高温稳定性奠定了工艺基础。

图片来源：小米技术

得益于外延设计优化与工艺创新，该#晶体管 能够在10V工作电压下，实现了功率附加效率突破80%、输出功率密度达2.84W/mm的卓越性能。

图片来源：小米技术

结合手机终端产品的器件需求定义，我们进一步制定了器件的具体实现方案。该方案针对耗尽型高电子迁移率晶体管（D-Mode HEMT）的常开特性，设计了专用的栅极负压供电架构，通过精确的负压偏置与缓启动电路，确保器件在开关过程中保持稳定可靠，有效规避误开启与击穿风险。

在模组集成层面，通过多芯片协同设计与封装技术，实现了GaN HEMT工艺的功放芯片与Si CMOS工艺的电源管理芯片在模组内进行高密度封装集成。最终，该器件在手机射频前端系统中完成了关键性能指标的全面验证，为低压氮化镓技术在下一代移动通信终端中的应用提供重要参考。

3、结语

小米认为，相较于传统的GaAs基功率放大器，在保持相当线度性的同时，研究团队开发的低压氮化镓功放展现出显著的性能优势。最终，该器件实现了比上一代更高的功率附加效率（PAE），并同时兼顾通信系统的线性度和功率等级要求，在系统级指标上达成重要突破。

这一成果的实现，标志着低压硅基氮化镓射频技术从器件研发成功跨越至系统级应用。这不仅从学术层面验证了该技术的可行性，更在产业层面彰显了其在新一代高效移动通信终端中的巨大潜力。小米将持续深化与产业链的协同创新，推动该技术向更复杂的通信场景拓展，加速其在移动终端领域的规模化商用进程。

（文/集邦化合物半导体整理）

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