（文章來源：經濟日報）

長庚大學邱顯欽教授團隊，近期在研發5G通訊元件及節能氮化鎵功率元件方面，成果豐碩；此外，電子系金國生教授接受國家中山科學研究院電子所委托，執行經濟部科專計劃?具備自測功能的毫米波基地臺天線技術開發?，擔任計劃主持人，帶領電子系陳元賀教授、李仲益教授及研究生團隊，負責開發5G通訊用毫米波38 GHz陣列天線及基地臺天線測試技術，亦有所展現。長庚大學希望各大企業可以投入此前瞻產業，并且有更進一步的擴大技轉合作機會。

目前半導體產業的發展已經不是單一方向的研發，必須從原物料、基板、磊晶、制程、模塊、應用等多面向的合作，并且積極參加產業研發聯盟，目前，長庚大學邱顯欽教授團隊，在應用于高頻/高效率直流轉換器的硅基氮化鎵新型開關元件，或是針對第五代行動通訊（5G）應用，高頻率氮化鎵芯片都有相當的研究成果。

邱顯欽教授表示，為促進我國新型半導體材料的發展產業，在高功率及高頻率應用，氮化鎵（GaN）已經是全球最受矚目的材料之一，其寬能隙、高電子遷移率、高電子飽和速度、及高熱穩定等特性為主要優勢。寬能隙特性造就其優異的崩潰電壓與熱穩定，有利于在新世代高壓、高功率通訊元件的操作；高電子飽和速度之特點更利于此元件在高頻率的卓越表現。

長庚大學高速智能研究中心團隊過去3年已經開始InAlN/GaN HEMT on 6-inch SOI 基板的元件制作，該實驗室開發的高瓦數功率輸出GaN金氧半功率晶體管（閘極寬度2mm），電流增益截止頻率也到達了40GHz，28伏特偏壓底下操作可以擁有1.6W/mm功率密度，功率附加效率比傳統金半接面高5%，在50V偏壓時可以達到2W/mm的功率密度輸出，加上電場版技術后最高崩潰電壓已經超過三百伏特，此外，也成功將元件覆晶于高散熱系數的氮化鋁與硅基板上，整合于高ESD保護電路之上。

學術界以及業界重要的研究內容，是以如何達到增強型氮化鎵場效應晶體管開發與高壓DC/DC整流電路實現，該實驗室近期開發新型p-GaN Gate E-mode HEMT及Anode recess GaN Schottky Barrier Diode，并利用多循環式濕蝕刻技術，大幅增加兩種元件的制造均勻性。相關技術不僅在學術發表外也成功技術轉移至6吋硅代工廠進行量產技術落實，甚至結合此兩種元件技術也開發出VTH接近于0V的SBD元件。

落實這些晶體管與二極管技術之后，亦基于GaN晶體管元件其高速導通、截止的能力，提高電路的切換頻率，進而縮小整體DC/DC converter體積及重量。開發過程也建立及分析GaN晶體管各項特性的評估標準，做為設計上的參考并開發以GaN晶體管為基礎的半橋式DC/DC電源轉換模塊，目前已經成功實現出以GaN為晶體管與二極管的6000Watt與300Watt高速DC/DC升降壓轉換電路(Freq>1MHz)。

第五代行動通訊（簡稱5G），由于能夠提供高達10 Gbit/s的傳輸速率，已成為未來行動通訊的主要發展技術之一。5G通訊產業規模之大，各國莫不全力投入開發。天線為5G通訊系統之關鍵組件，因5G操作頻率高達毫米波頻段，天線尺寸相對小，且各種高頻寄生效應嚴重，故設計難度頗高。

長庚大學電子系金國生教授接受中山科學研究院電子所委托，執行經濟部科專計劃?具備自測功能之毫米波基地臺天線技術開發?，擔任計劃主持人，帶領電子系陳元賀教授、李仲益教授及研究生團隊，負責開發5G通訊用毫米波38 GHz陣列天線及基地臺天線測試技術。中科院在5G技術發展上以基地臺系統技術為主軸，本計劃與中科院密切配合，形成整合型團隊，強化臺灣地區在5G的技術研究，特別是在發展5G基地臺陣列天線技術方面。

此計劃所開發的38 GHz陣列天線，具有平面式、高增益、低旁波瓣、可波束掃瞄等功能。藉由設計巴特勒矩陣電路，與8′10貼片陣列天線組合，可達成四波束掃瞄功能，優點是射頻與基頻電路不需做任何變動，即可賦予系統空間多工的能力，成本較為低廉，且因為是被動式架構，故功耗較小。此外，也提出一種簡易型天線自測平臺，可在射頻端進行天線簡易功能測試，提供工程師初步研判天線系統功能是否正常，作為天線模塊維修或更換的參考。

陣列天線的饋電網路采用基板集成波導（SIW）結構，基板介質材料采用中科院開發的低介電氮化鋁材料，SIW結構利用雷射鉆孔及電鍍方式填孔，搭配其低損耗毫米波基板先進制程進行陣列天線制作，協助中科院驗證其毫米波材料用于5G天線設計的特性。
（責任編輯：fqj）