硅基GaN射頻功放：正走向大規(guī)模商用

　　硅基GaN潛力大

　　近日，MACOM在京召開新聞發(fā)布會(huì)，MACOM全球銷售高級(jí)副總裁黃東鉉語出驚人，“由MACOM發(fā)明的第四代GaN——硅基GaN，由于成本大為降低，將取代目前的SiC基GaN;由于硅基GaN的效率大大提升，也將取代GaA和LDMOS的大部分市場。”

　　圖1 GaN的巨大潛力

　　如圖1，左圖綠餅是目前GaN的市場份額;如果把綠餅看成一張餅，就變成右圖，右圖的綠餅是目前GaN的市場，而未來潛在GaN射頻是占絕大部分的藍(lán)海。

　　至于上圖的左圖中，還有這樣的補(bǔ)充解釋：灰色的手機(jī)的功率放大器市場還是會(huì)存在的，比如基站、微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)回傳網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的市場。只不過MACOM新的GaN產(chǎn)品針對(duì)的市場主要用的是LDMOS和在高頻部分用的坤化鎵(GaAs)的功率放大器。

　　另外，MACOM新的GaN產(chǎn)品目標(biāo)是取代大部分，還有一小部分因?yàn)閷?duì)于性能是最關(guān)心的，例如雷達(dá)等的應(yīng)用(如圖2)，會(huì)采用SiC基GaN。

　　圖2 GaN的目標(biāo)市場

　　目前MACOM在GaN市場占有10%的份額，競爭對(duì)手有飛思卡爾、NXP、Qorvo等。但是MACOM的殺手锏是第四代GaN，希望以此鞏固和開拓新的市場。

　　第四代GaN揭秘

　　GaN(氮化鎵)，也稱為寬帶隙半導(dǎo)體。MACOM射頻和微波業(yè)務(wù)高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理Greg Baker詳細(xì)介紹了其第四代產(chǎn)品的特性：100W時(shí)，效率超過70%，19dB增益;效率比LDMOS高出10%;功率密度為LDMOS的4倍，預(yù)期成本結(jié)構(gòu)地獄LDMOS。

　　為什么硅基GaN成本能跟LDMOS接近?因?yàn)镚aN比硅成本要高很多。Greg稱，二者硅襯底部分的結(jié)構(gòu)是一樣的，但是GaN的管芯(die)成本確實(shí)貴。好處在于GaN放大器管芯部分功率密度是LDMOS的4到6倍，所以管芯尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于LDMOS的，這樣就可以平衡整體的成本。

　　為什么MACOM能硅基GaN?因?yàn)镸ACOM曾收購了Nitronex硅基GaN功放的公司(圖3)，這家公司成立于1999年，專注于硅基GaN功放研發(fā)的，到目前為止有超過15年的經(jīng)驗(yàn)。MACOM是基于Nitronex特殊的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)繼續(xù)發(fā)展硅基GaN功放的產(chǎn)品，擁有很多專利。

　　圖3 收購Nitronex公司，開拓了硅基GaN市場

　　硅基GaN的生產(chǎn)與產(chǎn)能

　　關(guān)于硅基GaN生產(chǎn)的良率，管芯級(jí)的測試是70%到80%的通過率。”隨著我們對(duì)生產(chǎn)工藝的熟悉，隨著生產(chǎn)數(shù)量越來越多，我們有更多的經(jīng)驗(yàn)以后會(huì)把通過率再提升一些。”Greg指出。

　　出貨量方面，MACOM現(xiàn)在用6英寸的晶圓來生產(chǎn)GaN管芯(die)，滿足現(xiàn)在的需求沒有任何問題的。未來，該公司會(huì)擴(kuò)展產(chǎn)能，使用8英寸的晶圓來生產(chǎn)這些產(chǎn)品。

　　另在針對(duì)中國市場方面，MACOM也注意到大功率功放客戶需求，特別是中國市場的一些特點(diǎn)可能在短期內(nèi)會(huì)有爆發(fā)性的需求。因此MACOM會(huì)跟一些主要客戶緊密合作，提供長期訂單這種操作方式，即可能跟客戶配合去做一年的需求和訂單計(jì)劃，這樣能保證交貨期和總產(chǎn)能能夠滿足客戶的要求。

　　產(chǎn)品與應(yīng)用

　　現(xiàn)在MACOM的硅基GaN塑封最高功率可以達(dá)到300W，下一步是600W，1000W的現(xiàn)在還是陶瓷封裝的產(chǎn)品。

　　從應(yīng)用上來講，LDMOS轉(zhuǎn)成硅基GaN，還需要加一些元器件，目前不太可能做成pin to pin(引腳-引腳)，因?yàn)橛幸恍┐蠊β蔊aN的產(chǎn)品要用50V的漏極供電電壓。LDMOS通常都是28伏。“但客戶也有很多經(jīng)驗(yàn)，一般轉(zhuǎn)成GaN都不會(huì)有太大的難度。”

　　圖4 MACOM的GaN的產(chǎn)品系列