RF GaN正快速成長(zhǎng) 它未來會(huì)在手機(jī)中實(shí)現(xiàn)嗎？

如今，寬禁帶半導(dǎo)體已成為一個(gè)熱門話題。

碳化硅（SiC）正成為業(yè)者瞄準(zhǔn)的下一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，并且正在電動(dòng)汽車和其他系統(tǒng)中獲得發(fā)展。另外，還有就是氮化鎵（GaN）。它是一種二元III-V材料，其擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度是硅的10倍，電子遷移率是硅的兩倍。

GaN用于LED，電力電子設(shè)備和RF。在基于GaN的功率半導(dǎo)體升溫的同時(shí)，GaN的RF版本正在起飛。根據(jù)Strategy Analytics的數(shù)據(jù)，2018年，支持RF GaN的設(shè)備的銷售額增長(zhǎng)了近22％。據(jù)該公司稱，到2023年，RF GaN器件市場(chǎng)將超過17億美元。Cree，Qorvo和Sumitomo都是RF GaN的主要供應(yīng)商。

多年來，RF GaN一直是軍事/航空航天界（即雷達(dá)）使用的面向利基市場(chǎng)的技術(shù)。

然后，該技術(shù)悄悄地進(jìn)入了商業(yè)市場(chǎng)。Strategy Analytics分析師Eric Higham表示：“ GaN的首批商業(yè)應(yīng)用是在2010年代初應(yīng)用于CATV放大器?！?“這個(gè)數(shù)量不是很高，所以GaN的第一個(gè)實(shí)質(zhì)性商業(yè)規(guī)模始于2014年的基站應(yīng)用。這是受到中國(guó)廣泛的LTE部署的強(qiáng)勁推動(dòng)?！?/p>

多年來，基站一直使用基于橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）器件的RF功率放大器（PA），這是一種平面雙擴(kuò)散MOSFET技術(shù)。

在基站中，RF GaN也用于功率放大器。隨著時(shí)間的流逝，RF GaN一直在取代基站中的LDMOS。Higham說：“ LDMOS仍然占基站PA收入的絕大部分?！?GaN的收入增長(zhǎng)率要快得多。預(yù)計(jì)隨著5G部署頻率的提高，RF GaN將變得越來越普遍。氮化鎵基站功率收入將在未來幾年內(nèi)超過LDMOS收入。”

5G對(duì)RF GaN意味著什么？他說：“在<6GHz范圍內(nèi)，隨著大型MIMO天線中輻射器數(shù)量的增加，硅（SiGe和/或CMOS）將扮演越來越重要的角色。”?

由于5G的頻率更高（> 6GHz），因此LDMOS將無法滿足要求?！耙虼?，這將為GaN帶來更多機(jī)會(huì)，而競(jìng)爭(zhēng)者將是SiGe和CMOS。所有這些因素將導(dǎo)致GaN超越LDMOS，但是LDMOS的價(jià)格將繼續(xù)使其成為某些基站PA的正確技術(shù)。因此，LDMOS的份額將下降，但我認(rèn)為它不會(huì)很快消失?！?/p>

這是個(gè)大問題：新5G手機(jī)的功率放大器是否已使用RF GaN？在智能手機(jī)中，功率放大器通常基于GaAs設(shè)備。幾家OEM廠商正在探索將RF GaN用于智能手機(jī)的功率放大器。他說：“手機(jī)中的GaN這一想法不會(huì)消失。” “我仍然不相信GaN將在不久的將來進(jìn)入手機(jī)。我聽說在較低的功率水平下，GaN失去了與其他技術(shù)相比的一些效率優(yōu)勢(shì)?！?/p>

價(jià)格也是一個(gè)問題。對(duì)于手機(jī)功率放大器來說，砷化鎵接近于商品，甚至不是商品。而且，如果您與同時(shí)使用GaN和LDMOS技術(shù)的設(shè)備制造商交談，您將聽到從GaN與LDMOS相當(dāng)?shù)?a target="_blank">信息，到GaN仍是LDMOS價(jià)格的倍數(shù)?！?/p>

隨著5G手機(jī)的頻率越來越高，GaN業(yè)者希望采取行動(dòng)。他補(bǔ)充說：“除非GaN的單價(jià)與GaAs和/或硅非常接近，否則手機(jī)中的GaN仍然存在許多障礙?！?/p>