三星要做GaN雷达！中/美/日/韩进展如何？

第三代半导体风向 · 2021-05-29

最近，韩国启动了“X波段GaN国家计划”，据韩媒报道，三星正积极参与其中，韩国这次的直接目标是研发战斗机雷达。

不过，GaN雷达难度很大，韩国出现了3次更换主承包商的情况，日本从自主研发到改用美国雷达，最近才让三菱主导。

美国近年来花费超过207亿巨资采购相关产品，氮化镓上游技术也得到大力支持，其中雷神和Northrop成为了大赢家。

中国氮化镓雷达进展如何？有哪些军事设备已经在采用？哪些企业参与其中？今天，“三代半风向”就跟大家聊聊这个话题。

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GaN成韩国战斗机焦点技术

三星、RFHIC、SK等企业参与

5月3日，据韩国媒体报道，韩国产业通商资源部和国防部确定了一项国家计划——“X波段GaN半导体集成电路”，该计划的研发成果将成为韩国战斗机(KF-X)的雷达核心配件。

三星参与了该计划，而RFHIC被选定为课题牵头企业，负责执行，而SK Siltron负责制造碳化硅衬底、氮化镓外延，LIG nex1公司负责系统的验证，GaN MMIC交由韩国电子通信研究院的半导体工厂制造。

20年前，前韩国总统金大中就宣布开发国产战斗机，直到2021年4月，韩国首架自行研制的战斗机KF-21才下线。其中的难点就在氮化镓雷达。

KF-21雷达的研发最早可以追溯到2006年，2010年，LIG Nex1就研制了多模AESA雷达，并首先使用10W的GaN T/R组件。

不过，或许是LIG Nex1“不给力”，2016年韩华系统公司取代了LIG Nex1。2017年7月，韩华系统研制了AESA天线阵列，同样采用GaN T/R组件。2020 年5月，KF-21原型机开始地面试验。

这次，韩国政府又把战斗机GaN雷达的研发工作交回给了LIG Nex1，有可能韩华系统也不太给力。因为瑞典萨伯集团曾公开表示，它与韩国为KF－X战斗机的有源相控阵雷达进行研发工作。

国产航母、北斗三号已采用

14所、13所、55所参与研发

据行业人士透露，2015年，我国发射的北斗三号首星已经使用了百瓦级的氮化镓信号放大器。

2017年4月，我国首艘国产航母在大连正式下水，中国电科14所发文表示，航母的“海之星”有源相控阵雷达是由他们配备。

2018年055型导弹驱逐舰开始测试，如今第8艘已经开始服役。据中华网报道，055型导弹驱逐舰配备的雷达配有GAN芯片。军事评论员王强也透露，055驱逐舰所配备的雷达发射接收单元采用的是氮化镓材料。

据报道，055驱逐舰项目在2009年12月开始开展，至2014年底正式开工的这段时间，电科14所同步完成新一代舰载相控阵雷达的研制。

其中，氮化镓T/R组件是由中国电科55所研发。据相关报道，2015年55所就投入数亿元建设了宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室。在突破了砷化镓T/R组建之后，55所就马不停蹄研发了氮化镓T/R组件。

总体而言，早在2010年，国内就已研发出输出功率达50W 的X波段氮化镓功放管，MMIC的输出功率已大于10W，丝毫不逊于F-22战机APG-77雷达的元器件。此外，13所已经研制出GNA器件的小型高功率模块，频率覆盖范围L-X波段。

投入207亿，美国海陆空全面采用

雷神、Northrop赚得盆满钵满

网上有很多关于美国军方采用氮化镓的报道，可以肯定的说，GaN得到了“海陆空”等各部门和军种的青睐，他们将GaN视为GaAs的替代品，持续为GaN提供研发资金，美国本土的GaN材料和器件技术也得以迅速发展。

近年来，美国政府花费了32多亿美元（超过207亿人民币）来推进氮化镓雷达技术的发展：

? 5月，美国海军花费了7480万美元向Northrop Grumman采购了基于GaN AESA雷达系统，改善地面电子战改进计划（SEWIP）Block 3。而2015年美国海军已经为SEWIP Block 3花费了2.67亿美元合同。

? 4月30日，雷神技术公司已经证实，美国海军陆战队的波音F/A-18C/D机队将成为第一批搭载AESA雷达的美国战斗机，该雷达采用GAN半导体。

? 2月份，美国海军陆战队系统司令部宣布，向Northrop Grumman公司发出了一份为期三年的2.369亿美元订单，订购了八种氮化镓雷达。

? 2月份，为了制造能够干扰敌方RF信号（20MHz-3 GHz）的设备，美国海军地面作战中心特地发布公告，寻找能够设计和制造GaN发射器的厂家。

? 2020年12月，雷神借助GaN击败其他竞争对手，与美国海军签订了一份价值8270万美元的合同。

? 2020年7月，雷神公司获得了美国导弹防御局价值23亿美元的生产合同，该合同涉及七台GaN雷达。

? 2019年，美国海军陆战队与Northrop Grumman签订了一份价值9.58亿美元的合同，用于全速生产30套GaN雷达系统。

雷神和Northrop能够如此赚钱，并非偶然。

雷神公司于20年前就开始投资氮化镓技术的开发，迄今为止，已经投资3亿美元，包括建立自己的氮化镓晶圆厂和雷达原型工厂。2013年6月，雷神公司因成功完成氮化镓生产改进项目，获得美国国防部的嘉奖。

2012年2月，Northrop Grumman公司设立了先进技术实验室，以开发用于关键军事项目的氮化镓半导体。该公司与美国政府已投资超过3亿美元。

日本最早采用GaN雷达？

三菱重工牵头研发

1990年代，日本率先攻克了利用化学气相沉积法制造高质量氮化镓结晶的技术，因此，日本成为第一个将氮化镓应用雷达的国家，也是意料之内的事。

经过冗长的陆上测试，2010年，日本自行开发的FCS-3主动相控阵雷达投入使用，被安装“秋月级”护卫舰上，这是世界最早上舰，并且是第一款实用化的氮化镓AESA雷达。

不过，有可能日本国产雷达“不给力”。2018年7月，日本政府向美国洛克希德·马丁公司采购了2台SPY1雷达，每台11.7亿美元，这些雷达被用在日本自卫队的“宙斯盾”上。

但日本也开始着手氮化镓雷达国产化。据“日本时报”2020年10月信息，日本防卫省已选择三菱重工公司作为主要承包商，以开发下一代隐形战斗机FX，其AESA雷达和RF传感器均利用氮化镓（GaN）来改善性能。

据Strategy Analytics统计，2017年时国防和航天应用占射频氮化镓总市场规模的40%，雷达和电子战系统是射频氮化镓的最大应用市场。不过，军用市场门槛很高，不一定适合很多企业。

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