為 6G 時代鋪路：小米手機射頻團隊論文入選 IEDM 2025，氮化鎵高電子遷移率晶體管技術歷史性突破

12 月 14 日消息，小米創(chuàng)辦人、董事長兼 CEO 雷軍今日轉發(fā)了一則消息：小米手機射頻團隊論文成功入選全球半導體與電子器件領域頂會 IEDM 2025。小米技術官方表示，此次入選標志著氮化鎵高電子遷移率晶體管技術在移動終端通信領域實現(xiàn)歷史性突破，并獲得國際頂尖學術平臺的高度認可。

IT之家注：IEDM 是全球半導體與電子器件領域最具權威和影響力的頂級會議之一，會議始于 1955 年，距今已有七十余年歷史，是報告半導體和電子器件技術、設計、制造、物理和建模等領域的關鍵技術突破的世界頂級論壇。

據(jù)介紹，在本屆 IEDM 上，小米集團手機部與蘇州能訊高能半導體有限公司、香港科技大學合作的論文成功入選，率先報道了應用于移動終端的高效率低壓硅基氮化鎵射頻功率放大器，并在 GaN and III-V Integration for Next-Generation RF Devices 分會場首個亮相。論文簡介如下：

入選論文題目：《First Integration of GaN Low-Voltage PA MMIC into Mobile Handsets with Superior Efficiency Over 50%》

論文作者：張昊宸 *，孫躍 *（小米），錢洪途 *，劉嘉男（小米），范水靈，韓嘯，張永勝，張暉，張新川，邱俊卓，裴軼，劉水（小米），孫海定，陳敬（香港科技大學），張乃千

* 表示共同第一作者。該工作由小米手機射頻團隊主導完成，器件組孫躍博士為項目負責人。

論文詳情：https://iedm25.mapyourshow.com/8_0/sessions/ session-details.cfm?scheduleid=273

研究背景

在當前移動通信技術從 5G/5G-Advanced 向 6G 演進的關鍵階段，手機射頻前端器件正持續(xù)面臨超高效率、超寬帶、超薄化與小型化的多重技術挑戰(zhàn)。

作為射頻發(fā)射鏈路的核心組件，功率放大器負責將微弱的射頻信號有效放大并輻射傳輸至基站，其性能直接決定了終端通信系統(tǒng)的能效、頻譜利用率與信號覆蓋能力。目前主流手機功率放大器廣泛采用砷化鎵（GaAs）半導體工藝，該技術已商用二十余年，在過去數(shù)代通信系統(tǒng)中發(fā)揮了關鍵作用。

然而，隨著 6G 技術愿景逐步清晰，通信系統(tǒng)對頻段、帶寬與能效的要求不斷提升，GaAs 材料在電子遷移率、熱導率和擊穿電場等方面的物理限制日益凸顯，導致其在功率附加效率、功率密度和高溫工作穩(wěn)定性等關鍵指標上逐漸逼近理論極限。因此，傳統(tǒng) GaAs 基功率放大器已難以滿足未來通信對更高功率輸出、更低能耗與更緊湊封裝尺寸的綜合需求。

在此背景下，以氮化鎵（GaN）為代表的寬禁帶半導體材料，憑借其高臨界擊穿電場與優(yōu)異的熱導性能，被視為突破當前射頻功放性能瓶頸的重要技術方向之一。然而，傳統(tǒng) GaN 器件主要面向通信基站設計，通常需在 28V/48V 的高壓下工作，無法與手機終端現(xiàn)有的低壓供電系統(tǒng)相兼容，這成為其在移動設備中規(guī)�；瘧�用的關鍵障礙。

為攻克這一難題，研究團隊聚焦于硅基氮化鎵（GaN-on-Si）技術路線，通過電路設計與半導體工藝的協(xié)同創(chuàng)新，成功開發(fā)出面向手機低壓應用場景的射頻氮化鎵高遷移率電子晶體管（GaN HEMT）技術，并率先在手機平臺上完成了系統(tǒng)級性能驗證，為 6G 時代終端射頻架構的演進奠定了關鍵技術基礎。

研究方法和實驗

在外延結構方面，本研究重點圍繞降低射頻損耗與優(yōu)化歐姆接觸兩大關鍵問題展開技術攻關。

一方面，通過實施原位襯底表面預處理，并結合熱預算精確調控的 AlN 成核層工藝，顯著抑制了 Si 基 GaN 外延中的界面反應與晶體缺陷，有效降低了射頻信號傳輸過程中的襯底耦合損耗與緩沖層泄漏，使其射頻性能逼近當前先進的 SiC 基 GaN 器件水平。

另一方面，通過開發(fā)高質量再生長歐姆接觸新工藝，在降低界面勢壘與提升載流子注入效率方面取得突破，實現(xiàn)了極低的接觸電阻與均勻一致的方塊電阻，為提升器件跨導、輸出功率及高溫穩(wěn)定性奠定了工藝基礎。

得益于外延設計優(yōu)化與工藝創(chuàng)新，該晶體管能夠在 10V 工作電壓下，實現(xiàn)了功率附加效率突破 80%、輸出功率密度達 2.84 W/mm 的卓越性能。

結合手機終端產品的器件需求定義，我們進一步制定了器件的具體實現(xiàn)方案。該方案針對耗盡型高電子遷移率晶體管（D-Mode HEMT）的常開特性，設計了專用的柵極負壓供電架構，通過精確的負壓偏置與緩啟動電路，確保器件在開關過程中保持穩(wěn)定可靠，有效規(guī)避誤開啟與擊穿風險。

在模組集成層面，通過多芯片協(xié)同設計與封裝技術，實現(xiàn)了 GaN HEMT 工藝的功放芯片與 Si CMOS 工藝的電源管理芯片在模組內進行高密度封裝集成。最終，該器件在手機射頻前端系統(tǒng)中完成了關鍵性能指標的全面驗證，為低壓氮化鎵技術在下一代移動通信終端中的應用提供重要參考。

研究結論

相較于傳統(tǒng)的 GaAs 基功率放大器，在保持相當線度性的同時，研究團隊開發(fā)的低壓氮化鎵功放展現(xiàn)出顯著的性能優(yōu)勢。最終，該器件實現(xiàn)了比上一代更高的功率附加效率（PAE），并同時兼顧通信系統(tǒng)的線性度和功率等級要求，在系統(tǒng)級指標上達成重要突破。

未來展望

這一成果的實現(xiàn)，標志著低壓硅基氮化鎵射頻技術從器件研發(fā)成功跨越至系統(tǒng)級應用。這不僅從學術層面驗證了該技術的可行性，更在產業(yè)層面彰顯了其在新一代高效移動通信終端中的巨大潛力。我們將持續(xù)深化與產業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新，推動該技術向更復雜的通信場景拓展，加速其在移動終端領域的規(guī)�；�商用進程。

未來，小米更加堅定走科技創(chuàng)新的道路，推動更多前沿技術從實驗室走向規(guī)�；�落地，不斷探索并實現(xiàn)更強大、更可靠、更極致的未來通信體驗。