射频半导体有关的氮化镓技术领域

MACOM

关于射频半导体有关的氮化镓技术领域应用，目前就普遍认为的客观情况来说，氮化镓的成本相比主流硅基的LDMOS或者Bipolar来说略高，此外在工艺技术方面，目前氮化镓的工艺参数还没有达到最先进的工艺，这也限制了其工作特性，大部分氮化镓无法支持5G高频频段，这也是需要改进的地方。

为了把氮化镓技术扩展到更大领域，需要更进一步的产业链变革，根据MACOM无线产品中心资深总监成钢的阐述，为此不久前MACOM也已和意法半导体签署了协议，根据协议，意法半导体将为MACOM制造硅上氮化镓射频晶片，除扩大MACOM的货源外，该协议还授权意法半导体在手机、无线基站和相关商用电信基础设施以外的射频市场上制造、销售硅上氮化镓产品。
利用意法半导体成熟的CMOS工艺来制造氮化镓，和传统的利用近似砷化镓的工艺制作，差距是巨大的，会对整个成本架构产生根本性改变，因为目前氮化镓晶圆的极限尺寸是8寸，但是到了CMOS主流工艺之后，甚至可以在12寸晶圆上制造氮化镓，成本下降不可同日而语，工艺的根本性改变需要进行大量投入，以确保良率等提升。

器件的物理特性决定了应用，氮化镓高禁带电压比较高，支持更高的频率，因此可应用于高压高功率和宽带宽的场合。理论上来说，现有的采用传统工艺的射频微波应用，氮化镓都可以有一席之地。但如果考虑到短时间内的话，大功率放大器，大功率开关以及高频微波级别的功率应用上，将有它的独特优势，包括功率放大器、开关、限幅器等。同时在低功率应用中，包括传统的低噪声放大器、手机放大器、电源转换等应用场合中，氮化镓同样是适合的。
从客户的接受程度或者说实际使用上来说，目前氮化镓已相对成熟，尤其是在基站、工业甚至军品、雷达等应用中，对于可靠性一致性要求比较高，都已接受氮化镓技术。实际上20世纪90年代，硅基氮化镓就应用在美国军用电台中，累计出货量超过一百万片，至今没有一片出问题。

在实际案例中，硅基氮化镓相比碳化硅基氮化镓在线性度上有更好的表现，更加适合对基站的复杂信号进行数字调制。在产能方面，因为碳化硅基由于其材料特性不支持更大晶圆，因此在供货和价格上，硅基氮化镓的优势会逐步积累。因为氮化镓拥有更高的饱和功率，所以当作低噪声放大器使用时，适合雷达等应用领域，可以省略掉限幅器，限幅器的主要作用就是防止高功率干扰信号对放大器带来损失。所以简化的系统噪声系数会好于砷化镓产品，除此之外混频器等应用中，更好的动态范围也比砷化镓更合适。这些材料结构本身的优势，如果要体现出价值的话，就需要结合客户的具体需求。
另外由于微波射频的加热性，氮化镓可用在更多的工业领域中，包括射频厨具、射频烘干机、射频照明、射频肿瘤治疗、火花塞甚至智慧农业照明中。同时微波射频具有更精准的控制特性，因此可以实现更好的能效比以及更好的方向性等特点。

从未来的发展来看，目前在整个基站信号链路中，PA成本大概要占据40%，因此PA的成本直接影响到整个系统成本。除了通过产能提升降低成本之外，大规模的整合集成也是未来的需求，尤其是针对5G MIMO所对应的64甚至128链路而言，集成度是关键所在。未来CMOS制程的硅基氮化镓MMIC一定会有市场潜力，因为砷化镓MMIC的频率将无法满足需求。氮化镓技术最开始是由美国军方引入，当时主要是采用碳化硅基的产品，所以硅基市场目前处于小众市场，供应商不多。原来硅能够体现的一些优势，包括集成度和成本，在氮化镓市场好像不太容易听到，但随着市场接受度逐渐提高，目前这个局面正在改变，硅机氮化镓优势将会慢慢体现出来。

水手先生

目前来看射频功率放大器还是qorvo的天下

水手先生

skyworks

chengji1999

你们说得都对。。。

hadeheng

MMIC SiGe也有一席之地。

小孤仙

Si基GaN性能应该没SiC基GaN性能好吧，Si和GaN的晶格匹配和热导率都不如SiC