TW202133548A - 單片微波積體電路前端模塊 - Google Patents

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Abstract

一種單片微波積體電路(MMIC)前端模塊(100)，包括：由矽基板(120)支撐的氮化鎵結構(110)；具有發射模式和接收模式的矽基發射/接收開關(130)；發送放大器(112)，配置以放大由所述MMIC前端模塊發送的輸出信號，其中，所述發送放大器電性連接(132)到所述發送/接收開關，其中，所述發送放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)(114)； 以及接收放大器(113)，配置以放大由所述MMIC前端模塊接收的輸入信號，其中所述接收放大器電性連接(133)到所述發射/接收開關，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵HEMT(115)。

Description

單片微波積體電路前端模塊
本發明涉及射頻(RF)傳收機前端模塊領域。特別地，本發明涉及單片微波積體電路(MMIC)前端模塊。
對於RF放大器等許多應用而言，傳統的矽互補金屬氧化物半導體(CMOS)電晶體在性能方面已走到了盡頭。與傳統的矽對應物相比，基於氮化鎵的電晶體和高電子遷移率電晶體(HEMT)具有更高的性能。但是，由於矽CMOS技術的整體技術成熟，矽仍然是許多應用（例如數位邏輯和開關作動）所需要的。因此，具有包括矽和氮化鎵裝置兩者的積體RF電路如電晶體、開關、轉換器和放大器是可能需要的。但是，由於材料特性的差異，這種整合在一定程度上並不是簡單的。這些差異使得將高質量的氮化鎵材料整合到傳統的矽基板上變得特別複雜。這是有問題的，因為需要高質量的氮化鎵材料來製造裝置，例如高性能HEMT。該問題的常規解決方案可以包括厚且複雜的緩衝層或結構。然而，這些不足以減輕整合帶來的質量損失，不足以做更多的事情。由於緩衝層或結構的厚度增加，材料的使用也不利於增加。因此，需要在技術領域內進行改進。
本發明的目的是至少減輕現有技術中的一些問題。
根據本發明的第一方面，提供一種單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，包括：由矽基板支撐的氮化鎵結構；具有發射模式和接收模式的矽基發射/接收開關；發射放大器，配置以放大所述MMIC前端模塊發送的輸出信號，其中所述發射放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)；接收放大器，配置以放大由所述MMIC前端模塊接收的輸入信號，其中所述接收放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵HEMT。
術語“氮化鎵結構”應理解為是指橫向受限的結構，即不是覆蓋整個矽基板區域的層。 氮化鎵結構應進一步理解為包括任何程度的氮化鎵材料的結構。
術語“由...支撐”是指氮化鎵結構於垂直方向上位於矽基板上或矽基板上方並且垂直於矽基板的頂表面。
術語“發射模式”和“接收模式”是指具有適於發射或接收無線信號的發射/接收開關。 實際上，發射模式可以使開關適於在發射放大器和天線之間為輸出信號提供更直接的電路徑，而接收模式可以使開關適於在天線和接收放大器之間為輸入信號提供更直接的電路徑。發射模式可以被理解為MMIC前端模塊可以發射輸出無線信號的模式。 接收模式可以被理解為MMIC前端模塊可以接收輸入無線信號的模式。 由於同時存在發射模式和接收模式，因此MMIC前端模塊可以理解為傳收器。
術語“發射放大器”通常可以被理解為RF功率放大器(PA)。 因此，術語“接收放大器”通常可以被理解為RF低噪聲放大器(LNA)。
材料，即元素和化合物，可以用它們的全名來表示，例如矽或氮化鎵或其IUPAC符號/名稱如 Si或GaN。
術語“輸出信號”和“輸入信號”可以被理解為電性節點上的電信號，如電壓或電流，或在自由空間介質(如空氣或真空)的電磁信號，如無線電波。信號可以通過MMIC前端模塊的天線部分或連接到MMIC前端模塊的純電性和電磁之間轉換。 信號可以通過MMIC前端模塊的組件，如放大器和變頻器進行處理。
在將輸出信號通過變頻器進行頻率升頻，通過發射放大器放大，及/或通過天線發送到自由空間之後，輸出信號仍可以是輸出信號。 相應地，輸入信號在被天線接收，通過接收放大器放大，及/或由頻率降頻器降頻之後，仍可以是輸入信號。
通過在矽基板上或矽基板上方提供氮化鎵結構，發明人已經認知到，氮化鎵HEMT裝置作為發射和接收放大器的一部分，可以與矽基發射/接收開關以及其他矽基裝置和組件更緊密地整合在一起。 這又是有利的，因為它提供了僅在認為最需要的情況下使用氮化鎵，如用於放大器，同時允許不太關鍵的MMIC組件/裝置，或者只是具有不同要求的組件/裝置，改為以矽為基礎。
與常規矽材料相比，氮化鎵材料可以具有更大的帶隙，更高的電子遷移率，更高的熱導率和更高的熔點。 反過來，這可能會使得裝置，如電晶體，具有更高的開關頻率，更少的能量損耗，更高的電壓工作和更高的溫度工作。
與常規的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)相比，HEMT可能更有利。 HEMT可以以較小的電阻提供彈道電荷載子傳輸。 這使得HEMT的效率，速度和功率性能提高。
由於採用了HEMT和氮化鎵材料，與技術領域內的常規解決方案和裝置相比，MMIC前端模塊可以節省功率並提高整體運行效率。
所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的複數個HEMT。
所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的複數個HEMT。
可以僅使用一個HEMT或複數個HEMT來創建發射放大器以及實際上還包括接收放大器，每個HEMT取決於針對放大器電路的選擇設計。 不太複雜的放大器可能只包含幾個HEMT，甚至只有一個HEMT，而更先進的多HEMT放大器則可以提供更好的放大器性能指標，例如更高的頻率操作或更低的功率損耗。
由所述矽基板支撐的所述氮化鎵結構可以包括第一氮化鎵島和第二氮化鎵島，其中，所述第一氮化鎵島和所述第二氮化鎵島在所述矽基板上物理上分開及橫向並排。
提供氮化鎵結構作為複數個島的一個優點可以是對熱特性的改進。 因為一個結構島可以單獨地和獨立地，可取代由於溫度變化而膨脹和收縮。 這樣，膨脹和收縮的機械應力可以分佈在島上。 因此可以減小總體上最大的機械應力。並且矽和氮化鎵具有不同的熱膨脹係數尤其重要。 此外，控制氮化鎵島的溫度，如通過主動或被動冷卻，可能不如大型結構複雜。 但氮化鎵島也可能是有利的，因為來自多個裝置的熱量積累可以更均勻地分佈。
所述發射放大器的所述氮化鎵HEMT形成在所述第一氮化鎵島中。所述接收放大器的所述氮化鎵HEMT形成在所述第二氮化鎵島中。
通過將不同的裝置放置在不同的物理結構，如島上，可以減少第一裝置對第二裝置的操作的互相干擾。 這樣的相互干擾可以被理解如吵雜的信號。
所述第一氮化鎵島的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。所述第二氮化鎵島的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。
所述氮化鎵結構的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。
術語“橫向尺寸”可以指平行於矽基板的平面頂表面的尺寸。 就氮化鎵結構或氮化鎵島而言，橫向尺寸可以理解為如多邊形或圓形的直徑或半徑。 由於氮化鎵最常以纖鋅礦晶體結構組織，因此氮化鎵結構或氮化鎵島的形狀可以對應於六邊形。 橫向尺寸可以可替代地指為其他尺寸如結構或島的邊緣的長度。
所述MMIC前端模塊可以更包括：矽基頻率升頻器，電性連接至所述發射放大器，其中所述頻率升頻器配置以將所述MMIC前端模塊發射的所述輸出信號的頻率升頻；以及矽基頻率降頻器，電性連接至所述接收放大器，其中所述頻率降頻器配置以將所述MMIC前端模塊接收的所述輸入信號的頻率降頻。
術語“頻率降頻器”以及實際上還有“頻率升頻器”可以被理解為對應於RF混頻器。 頻率升頻器可以理解為將待發送的輸出中頻（IF）信號轉換為RF信號。 因此，頻率升頻器可以理解為將輸入/接收的RF信號轉換為IF信號。
所提出的氮化鎵和矽裝置的整合除了可以使發射/接收開關是基於矽的裝置之外，還可以使頻率變頻器成為基於矽的裝置。
所述MMIC前端模塊可以進一步包括配置為發射和接收無線信號的天線，其中發射/接收開關電性連接至所述天線。
所述天線可以被理解為配置為或適合於發射和接收無線電磁信號的任何組件/結構。 最好將天線整合在所述MMIC前端中靠近半導體裝置、放大器和開關的位置，因為這樣可以減少寄生損耗，並且可以使MMIC前端模塊的整體尺寸最小化。
所述天線可以由矽基板支撐。如此，可以實現更緊密的天線整合。
所述天線可以是陣列天線，所述陣列天線包括複數個天線陣列元件。 天線陣列可以進行波束成形，因此也可以減少浪費並提高無線通信的靈活性。
所述氮化鎵結構包括垂直佈置於所述矽基板的垂直奈米線結構。
所述氮化鎵結構包括氮化鎵層以及Alx Ga1-x N層，其中0≤x≤0.95。
所述氮化鎵結構包括氮化鋁層。
這種氮化鎵結構的優點包括具有高晶體質量和較少缺陷的改進的半導體材料。 與使用緩衝層的結構相比，氮化鎵結構也可以做得更薄並且需要的材料更少。
矽基發射/接收開關可以整合形成在矽基板中，或者其中矽基發射/接收開關由矽基板支撐。
如此，可以實現組件的更緊密的整合。通過利用已經存在的矽基板來形成基於矽的裝置，可以從生產過程中去除一些製造步驟，從而使其總體上不那麼複雜。
根據下面給出的詳細描述，本發明的進一步應用範圍將變得顯而易見。 然而，應當理解，詳細說明和具體示例雖然指示了本發明的優選實施例，但是僅是通過示例的方式給出。從這個詳細的描述，在本發明的範圍內的各種改變和修改對於本領域技術人員而言將是顯而易見的。
因此，應當理解，本發明不限於所描述的裝置的特定組成部分，或者所描述方法的動作可能會因此這類裝置和方法而異。 還應理解，本文所使用的術語僅出於描述特定實施方案的目的，而無意於進行限制。
必須注意的是，在說明書和所附申請專利範圍中使用的冠詞“一”，“一個”，“該”和“所述”旨在表示存在一個或多個元素，除非上下文中另有所指。因此，例如，對“一個單元”或“所述單元”的引用可以包括多個設備等。 此外，詞語“包括”，“包含”，“包含”和類似措詞不排除其他元件或步驟。
現在將在下文中參考附圖更全面地描述本發明，在附圖中顯示出本發明的當前優選實施例。 然而，本發明可以以許多不同的形式來實施，並且不應被解釋為限於在此描述的實施例；本發明不限於所公開的實施例。 相反，提供這些實施例是為了透徹和完整以將本發明的範圍完全傳達給技術人員。
圖1顯示單片微波積體電路MMIC前端模塊100。
MMIC前端模塊100包括氮化鎵結構110。氮化鎵結構110由矽基板120支撐。
MMIC前端模塊100還包括矽基發射/接收開關130。發射/接收開關130具有發射模式和接收模式。
氮化鎵結構110的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。從頂視圖看，氮化鎵結構110可以具有圓形或多邊形。氮化鎵結構110可以具有六邊形形狀。
矽基發射/接收開關130可以整合形成在矽基板120中。矽基發射/接收開關130可以由矽基板120支撐。矽基發射/接收開關130可以形成附加的矽結構，而不是最初的矽基板120的一部分。這種附加的矽結構可以例如通過化學氣相沉積（CVD）或類似的沉積技術來沉積。
矽基板120可以具有米勒指數為＜111＞的平面頂表面。矽基板120可以是基本的單晶矽基板。矽基板120可以是矽晶片。
MMIC前端模塊100還包括電性連接132到發射/接收開關130的發射放大器112。發射放大器112可以被配置為放大由MMIC前端模塊100發射的輸出信號。發射放大器112包括形成在氮化鎵結構110中的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)114。HEMT114可以包括源極節點、汲極節點和柵極節點，其中施加到柵極節點的電壓可以影響源極節點和汲極節點之間的電流。
發射放大器112可以是PA。發射放大器112可以是A，B，AB，C，D，E，F，G或H類PA。發射放大器112可以是差動型放大器。圖6顯示出作為E類放大器的示例性發射放大器112的電路。發射放大器112可以配置為放大輸出信號，如通過增加其電壓或電流。發射放大器112可以包括形成在氮化鎵結構110中的複數個HEMT。
MMIC前端模塊100還包括電性連接133到發送/接收開關130的接收放大器113。接收放大器113可以配置為放大由MMIC前端模塊100接收的輸入信號。接收放大器113包括形成在氮化鎵結構110中的氮化鎵HEMT 115。HEMT115還可以包括源極節點、汲極節點和柵極節點，其中施加到柵極節點的電壓可能會影響源極節點和汲極節點之間的電流節點。
接收放大器113可以是LNA。接收放大器113可以是差動型放大器。圖7顯示出示例性接收放大器113的電路。接收放大器113可以配置為放大輸入信號，如通過增加其電壓或電流。接收放大器113可以包括形成在氮化鎵結構110中的複數個HEMT。
在圖1-4中，放大器112、113顯示為虛線三角形。這些應該被看作是放大器的示意性方框圖，而圖6-7顯示出放大器112、113的示例性電路。
在圖6中，輸出節點(VOUT)對應於電性連接132。在圖7中，輸入節點(VIN)對應於電性連接133。
注意，VIN和VOUT是各別放大器電位。因此，圖6中的VIN節點不對應於圖7中的VIN節點。出於相同的原因，圖6中的VOUT節點不對應於圖7中的VOUT節點。對於兩個放大器112、113，驅動節點(VDD)可以是共享的或分開的。VDD節點基本上可以或適合於具有固定的電壓電位。對於兩個放大器112、113，接地節點(GND)可以是共享的或分開的。GND節點可以被理解為基本上具有固定的電壓電位的相對接地節點。GND節點的電壓電位可以低於VDD節點的電壓電位。圖7中的示例性LNA的偏壓節點(VBIAS)可以或者適配為具有被配置以影響HEMT 115的柵極節點的電壓電位的偏壓電壓電位。還顯示出包括電阻、電感和電容的示例性電路，這些電阻，電感和電容可以基於放大器電路中的電導體的特性而形成為分離組件或固有部分。
將發射/接收開關130設置在發射模式可包括形成從發射放大器112經由電性連接132、通過發射/接收開關130到如天線的電路徑。將發射/接收開關130設置為接收模式可包括形成從接收放大器113經由電性連接133、通過發射/接收開關130到如天線的電路徑。
圖2顯示出MMIC前端模塊100，其中由矽基板120支撐的氮化鎵結構110包括第一氮化鎵島211和第二氮化鎵島212。第一氮化鎵島211和第二氮化鎵島212在矽基板120上物理上分開及橫向並排212。
發射放大器112的氮化鎵HEMT 114可以形成在第一氮化鎵島211中。接收放大器113的氮化鎵HEMT 115可以形成在第二氮化鎵島212中。
第一氮化鎵島211的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。 第二氮化鎵島212的橫向尺寸可以在0.1μm至10μm的範圍內。 從頂視圖看，氮化鎵島211、212可以具有圓形或多邊形。氮化鎵島211、212可以具有六邊形形狀。
圖3顯示出MMIC前端模塊100進一步包括矽基頻率升頻器342，電性連接332至發射放大器112。頻率升頻器342可以被配置以將MMIC前端模塊100發射的輸出信號的頻率升頻。
MMIC前端模塊100可以進一步包括矽基頻率降頻器343，電性連接333至接收放大器113。頻率降頻器343可以被配置以將MMIC前端模塊100接收的輸入信號的頻率降頻。
頻率升頻器和頻率降頻器342、343可以是混頻器。頻率升頻器和頻率降頻器342、343可以連接到本地振盪器，本地振盪器輸出可預測的振盪信號。頻率升頻器342可以將作為IF信號的輸出信號轉換為相應的RF信號。頻率降頻器343可以將作為RF信號的輸入信號轉換為對應的IF信號。其中，IF ＜＜ RF。
矽基頻率升頻器和降頻器342、343可以整合形成在矽基板120中。矽基頻率升頻器和降頻器342、343可以形成附加的矽結構，而不是矽基板120最初的一部分。這種附加的矽結構可以如通過CVD或類似的沉積技術沉積。
圖4顯示出MMIC前端模塊100進一步包括天線451。天線451可以配置為發射和接收無線信號。發射/接收開關130可以電性連接453到天線451。
天線451可以配置為發射和接收電磁無線信號。天線451可以配置和/或優化為發送和接收具有在從10MHz到100GHz的頻率範圍內的，優選地在從24GHz到72GHz的頻率範圍內的無線信號。
天線451可以是如偶極天線、單極天線、貼片天線等。天線451可以是多輸入多輸出(MIMO)天線。天線451可以包括完美的電導體(PEC)。天線451可以包括金屬。天線451可以包括退化態摻雜半導體，如矽。天線451可以包括介電材料。
天線451可以由矽基板120支撐。天線451可以整合形成在矽基板120中。
天線451可以是陣列天線。陣列天線包括複數個天線陣列元件455。
圖5顯示出氮化鎵結構110，包括垂直佈置於矽基板120的垂直奈米線結構。
垂直奈米線結構516可以包括氮化鎵或基本上由氮化鎵組成。垂直奈米線結構516可以包括氮化鋁或基本上由氮化鋁組成。 氮化鎵結構110可以包括複數個垂直奈米線結構516。垂直奈米線結構516可以形成在矽基板120上。
氮化鎵結構110可以包括氮化鎵層517和Alx Ga1-x N層518，其中0≤x≤0.95。氮化鎵層517可以沿垂直於基板120的方向上位於Alx Ga1-x N層518上。Alx Ga1-x N層518可以橫向和垂直地包圍垂直奈米線結構516。
Alx Ga1-x N層518可以包括連續或離散的漸變。連續漸變可以被理解為，x值對於Alx Ga1-x N層518中的不同位置沿著垂直方向基本上連續地變化。類似地，離散漸變可以理解為，x值對於Alx Ga1-x N層518中的不同位置沿著垂直方向以較大的離散步長變化，如每步-0.2。
氮化鎵結構110可以包括氮化鋁層519。氮化鋁層519可以在垂直於基板120的方向上位於Alx Ga1-x N層518的下方。
在所提交的歐洲專利申請號19215267.6的內文中，氮化鎵結構110可以進一步理解為“半導體層結構”。參見發明內容中與“第一方面”有關的文本。也可參考圖1-4和相應部分的描述。所標示的主題通過引用併入本文。
根據所提交的相同的歐洲專利申請號19215267.6，可以進一步將HEMT 114、115理解為HEMT。參見發明內容中與“第二方面”有關的文本。也可參照圖5-6和相應部分的描述。所標示的主題通過引用併入本文。
通常，電性連接132、133、333、332、453以及未在數字上標明的其他連接如放大器112、113內部的連接可以理解為適合於電流傳輸的任何物理連接。連接可以形成為用於矽積體電路的常規後段製程（BEOL）處理的一部分。
電性連接132、133、333、332、453可包括金屬材料如鋁、銅、鈀、銀和/或金，以及上述材料的合金。例如，用於電性連接132、133、333、332、453的合金可以包括鋁和銅，或者包括鈀和金。電性連接132、133、333、332、453可以被實現為退化態摻雜半導體，例如矽。
用於形成MMIC前端模塊100的方法可以包括：提供覆蓋有氮化鎵層結構的矽基板120；從氮化鎵層結構中蝕刻出氮化鎵結構110或複數個氮化鎵島211、212；可選地通過CVD將多晶矽結構沉積到矽基板120上；在矽基板120或沉積的多晶矽結構中形成矽基裝置130、342、343；在氮化鎵結構110或複數個氮化鎵島211，212中形成氮化鎵HEMT裝置114，115；形成金屬層、通孔和互連以將矽基裝置130、342、343與氮化鎵HEMT裝置連接；以及鈍化如沉積上述的MMIC前端模塊100。
MMIC前端模塊100可以配置用於第五代新無線電(5G NR)通信。MMIC前端模塊100可以配置用於藍牙通信。MMIC前端模塊100可以是網絡互連點如無線基站的一部分。MMIC前端模塊100可以是網絡設備如行動裝置、電腦、物聯網(IoT)裝置等的一部分。 本領域技術人員應當理解，本發明不以任何方式僅限於以上示例。MMIC前端模塊100可以配置為用於從10MHz到100GHz的範圍內的頻率，優選地在從24GHz到72GHz的範圍內的頻率。當MMIC前端模塊100配置用於藍牙通信時，MMIC前端模塊100可以替代地配置用於從1GHz到3GHz的範圍內的頻率，優選地在從2.4GHz到2.5GHz的範圍內。
另外，通過研讀附圖、公開內容和所附申請專利範圍，本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時可以理解和實現所公開的實施例的變型。
100:MMIC前端模塊 110:氮化鎵結構 112:發射放大器 113:接收放大器 114:氮化鎵高電子遷移率電晶體 115:氮化鎵高電子遷移率電晶體 120:矽基板 130:矽基發射/接收開關 132:電性連接 133:電性連接 211:第一氮化鎵島 212:第二氮化鎵島 332:電性連接 333:電性連接 342:矽基頻率升頻器 343:矽基頻率降頻器 451:天線 453:電性連接 455:天線陣列元件 516:垂直奈米線結構 517:氮化鎵層 518:AlxGa1-xN層 519:氮化鋁層
接著，將參考附圖更詳細地描述本發明的上述和其他方面。 這些數字不應被認為是限制性的； 相反，應該將它們視為解釋和理解的目的。 如圖中所示，為了說明的目的，可能會誇大層和區域的尺寸，因此，提供這些層和區域的尺寸是為了說明一般結構。 貫穿全文，相似的參考標號代表相似的元件。 圖1顯示MMIC前端模塊的示意圖。 圖2顯示包含兩個氮化鎵島的MMIC前端模塊的示意圖。 圖3顯示包括頻率升頻器和頻率降頻器的MMIC前端模塊的示意圖。 圖4顯示包括天線的MMIC前端模塊的示意圖。 圖5顯示氮化鎵結構的截面示意圖。 圖6顯示示例性發射放大器的電路。 圖7顯示示例性接收放大器的電路。
100:MMIC前端模塊
110:氮化鎵結構
112:發射放大器
113:接收放大器
114:氮化鎵高電子遷移率電晶體
115:氮化鎵高電子遷移率電晶體
120:矽基板
130:矽基發射/接收開關
132:電性連接
133:電性連接

Claims (16)

  1. 一種單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，包括： 由矽基板支撐的氮化鎵結構； 具有發射模式和接收模式的矽基發射/接收開關； 發射放大器，配置以放大所述MMIC前端模塊發送的輸出信號，其中所述發射放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)； 接收放大器，配置以放大由所述MMIC前端模塊接收的輸入信號，其中所述接收放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵HEMT； 矽基頻率升頻器，電性連接至所述發射放大器，其中所述頻率升頻器配置以將所述MMIC前端模塊發射的所述輸出信號的頻率升頻；以及 矽基頻率降頻器，電性連接至所述接收放大器，其中所述頻率降頻器配置以將所述MMIC前端模塊接收的所述輸入信號的頻率降頻。
  2. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的複數個HEMT。
  3. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的複數個HEMT。
  4. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中由所述矽基板支撐的所述氮化鎵結構包括第一氮化鎵島及第二氮化鎵島，其中所述第一氮化鎵島及所述第二氮化鎵島在所述矽基板上物理上分開及橫向並排。
  5. 如請求項4所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述發射放大器的所述氮化鎵HEMT形成在所述第一氮化鎵島中，以及所述接收放大器的所述氮化鎵HEMT形成在所述第二氮化鎵島中。
  6. 如請求項4所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述第一氮化鎵島和所述第二氮化鎵島的橫向尺寸在0.1μm至10μm的範圍內。
  7. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述氮化鎵結構的橫向尺寸在0.1μm至10μm的範圍內。
  8. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，更包括天線，配置以發射和接收無線信號，其中所述發射/接收開關電性連接至所述天線。
  9. 如請求項8所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述天線由所述矽基板支撐。
  10. 如請求項8所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述天線是陣列天線，所述陣列天線包括複數個天線陣列元件。
  11. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述氮化鎵結構包括垂直佈置於所述矽基板的垂直奈米線結構。
  12. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述氮化鎵結構包括氮化鎵層以及Alx Ga1-x N層，其中0≤x≤0.95。
  13. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述氮化鎵結構包括氮化鋁層。
  14. 如請求項1所述之單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，其中所述矽基發射/接收開關整體形成在所述矽基板中，或者其中所述矽基發射/接收開關由所述矽基板支撐。
  15. 一種單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，包括： 由矽基板支撐的氮化鎵結構，其中由所述矽基板支撐的所述氮化鎵結構包括第一氮化鎵島和第二氮化鎵島，其中所述第一氮化鎵島和所述第二氮化鎵島在矽基板上物理上分開及橫向並排； 具有發射模式和接收模式的矽基發射/接收開關； 發射放大器，配置以放大所述MMIC前端模塊發送的輸出信號，其中所述發射放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)；以及 接收放大器，配置以放大由所述MMIC前端模塊接收的輸入信號，其中所述接收放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵HEMT。
  16. 一種單片微波積體電路(MMIC)前端模塊，包括： 由矽基板支撐的氮化鎵結構，其中所述氮化鎵結構包括垂直佈置於所述矽基板的垂直奈米線結構； 具有發射模式和接收模式的矽基發射/接收開關； 發射放大器，配置以放大所述MMIC前端模塊發送的輸出信號，其中所述發射放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述發射放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵高電子遷移率電晶體(HEMT)；以及 接收放大器，配置以放大由所述MMIC前端模塊接收的輸入信號，其中所述接收放大器電性連接到所述發射/接收開關，其中所述接收放大器包括在所述氮化鎵結構中形成的氮化鎵HEMT。
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