PK——硅工艺&砷化镓技术

feicat

作为好资料的搬运工，今天为大家带来一份干货~~~（来源：ADI中文技术论坛https://ezchina.analog.com/message/33655#33655）

砷化镓技术是射频和微波器件设计的常用技术，但如果产品要求快速建立时间和快速开关时间，硅工艺优于砷化镓。

那么问题来了——采用硅技术的射频和微波控制产品，相比砷化镓器件，优势在哪里呢？来场大PK吧！（需要以下内容完整文档的戳上面的链接）

设计特性的PK：

砷化镓技术是射频和微波器件设计的常用技术。 如果产品要求快速建立时间和快速开关时间，那么硅工艺优于砷化镓。另外，硅工艺的集成能力更强，我们可以在控制产品芯片上实现其他特性。对于低频工作，硅也优于砷化镓。但是，如果您的设计超过40 GHz，最高可能达到80或90 GHz，那么砷化镓似乎是当前的唯一选择。 功率处理、插入损耗、隔离度和线性度是设计参数，硅和砷化镓工艺均可满足要求。

硅片上可以实现专用ESD保护结构，而砷化镓在这方面存在局限性。对于高温工作，砷化镓显示出优于硅的性能。另外，砷化镓phemt器件还能实现故障安全操作之类的功能，但器件需要电源才能进入导电模式。

建立时间的PK：

当器件发生切换或变更配置时，射频信号需要一定的建立时间才能稳定在最终值。 砷化镓器件存在栅延迟效应。当晶体管切换时，通道中残余电荷的衰减时间比开关时间长得多。

这张图比较了两款产品，HMC540LP3E采用砷化镓制造，另一款产品HMC540SLP3E具有非常相似的特性，但采用硅工艺制造。 砷化镓器件由于栅延迟效应，需要大约8微秒才能建立至最终射频功率水平。 而硅产品不到1微秒便建立到相同的值。

集成能力的PK：

由于器件结构和特性，砷化镓工艺有一些限制。 砷化镓主要使用phemt器件，对于MOS器件，其阈值电压变化范围是-1 V至-3 V。 因此，设计一个低压CMOS接口等接口电路或串行转并行接口等复杂电路是不可行的。需要外部电路与砷化镓器件配合使用。一般使用0至-5 V作为控制电压。

而在硅工艺中，阈值电压低得多，并且符合标准CMOS接口电压要求。 接口可以与衰减器或开关控制产品一起在同一芯片上实现，器件实际上可以与标准CMOS器件接口。 同样，设计中还可以包括复杂的数字电路，并且可以实现高级特性以增强器件性能。

高集成度可以使设计人员简化PCB，简化设计，减少PCB面积，以及减少所用的器件数量，最终节省成本。 可以通过扩展硅工艺集成以整合更多复杂的功能，实现特性丰富的产品。当我们讨论新产品时，我会给出一些例子。

砷化镓数字衰减器和硅数字衰减器如框图所示。 典型砷化镓数字衰减器实际上是一个多芯片模块，砷化镓芯片和一个单独的芯片位于同一封装中。标准CMOS芯片通过电平转换，从标准CMOS电平变为砷化镓芯片所需的高压电平。但硅方案可以做成单个芯片。

ESD（静电放电）可靠性的PK：

硅工艺的另一个优势是静电放电可靠性。 在砷化镓工艺中，仅有限的元件可用来实现ESD结构。 它主要使用二极管和布局技术来获得某种程度的ESD保护。

硅工艺则能实现专用保护电路，比如箝位和单次触发电路。 左边框图为典型的砷化镓ESD单元，其基于二极管。 右边显示的是典型的硅ESD单元。 二极管仍在那里，但还有一个专用ESD结构，以提供更高水平的保护。鲁棒的ESD保护确保器件在汽车、军事和系统测量应用等ESD敏感环境中可靠地工作。

是否支持低频工作器件的PK：

硅工艺还有一个优点值得指出，那就是它支持设计以低频工作的器件。 同样，我会给出砷化镓器件和硅器件的例子。由于栅极漏电流，砷化镓有一些限制。但在设计方面，砷化镓器件几乎无法在非常低的频率下使用。但是，硅晶体管的栅极完全隔离。设计也可以针对低频带进行优化。

左图所示为砷化镓器件，接近数百MHz时，其功率处理能力开始降低；右图所示为硅器件HMC1118，即使低到1 MHz范围，其功率处理仍然非常好。低频端涵盖 9 kHz工作频率，这使得硅器件非常适合系统测量应用。

peterlin2010

作为好资料的搬运工，今天为大家带来一份干货~~~（来源：ADI中文技术论坛）
砷化镓技术是射频和微波器件设 ...
feicat 发表于 2016-4-25 23:07

                               
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    SiC  , GaAs砷化镓 , GaN  , Cmos

好像 40Ghz 下 cmos 还是可以使用

不过现在一堆 77G

gaN 好像功率上使用 跟 Sic 类似.

有没有更多比较资讯?