SiGe和GaAs工藝對(duì)比

GaAs工藝中也可以像傳統(tǒng)的Si工藝一樣集成無(wú)源和有源器件，但GaAs在某些方面會(huì)比Si工藝有優(yōu)勢(shì)，尤其是高頻應(yīng)用。

• 更高的電子遷移率意味著可以支持更高的工作頻率；
• 未摻雜的GaAs具有半絕緣特性，意味著無(wú)源器件有更高的Q值，器件間的隔離度也天然更高；
• 絕大多數(shù)GaAs都支持通孔接地，這有利于RF應(yīng)用中減小接地電感；
• 由于襯底摻雜，SiGe工藝包含更多的高損耗無(wú)源器件，例如螺旋電感和電容。同時(shí)無(wú)源器件與有耗襯底之間的電容耦合也會(huì)導(dǎo)致電路性能惡化；
• 此外，SiGe工藝的金屬互聯(lián)通常是鋁（Al），而GaAs則幾乎只有金（Au），鋁的電導(dǎo)率比金低，因此無(wú)源損耗更高，故GaAs的螺旋電感Q值比Si工藝高得多。
• 從終端產(chǎn)品角度來(lái)看，這意味著SiGe芯片需要更多的片外元件，則電路板需要更多空間，故成本更高。
• SiGe的異質(zhì)結(jié)（HBT）工藝比GaAs的pHEMT或MESFET工藝的NFmin更高，這是由于 HBT的B-E結(jié)引入的散粒噪聲（shot noise），而pHEMT或MESFET則沒(méi)有。
• 正常工作時(shí)，SiGe HBT的B-E結(jié)電流約為C-E電流的1/beta倍，這意味著B(niǎo)-E結(jié)的二極管是導(dǎo)通的，因此會(huì)產(chǎn)生更多的噪聲；而GaAs FET的低噪放應(yīng)用中正常工作時(shí)的G-S偏置電壓通常是低于二極管的開(kāi)啟電壓的。
• 而且，SiGe HBT的NFmin會(huì)隨著C極電流增大而迅速增大，而GaAs的pHEMT或MESFET則在較寬電流范圍內(nèi)NFmin都保持較低值，因此GaAs更容易在NF、OIP3、偏置電流之間保持平衡。
• 通常SiGe HBT的線性度在1015mA偏置電流時(shí)最高，而GaAs FET則在26mA偏置電流時(shí)線性度最高（這是在假定3V供電、晶體管尺寸相當(dāng)時(shí)的典型值）。
• 對(duì)于無(wú)線功放（PA）應(yīng)用，理想的器件選擇是具有很高的線性度、低壓工作時(shí)有較高的效率、只需要簡(jiǎn)單的偏置控制。此外，工藝必須具備足夠高的擊穿電壓才能容忍較大的電壓駐波比（VSWR），并能夠處理更高的熱功耗。通常熱功耗限制了給PA添加更多其他RF功能，因此PA的集成度最多做到中等水平。GaAs/AlGaAs HBT工藝具備以上特性，因此是相比于MESFET和SiGe的最佳工藝。
• 盡管SiGe HBT在前端LNA應(yīng)用中的確具備良好的NF和線性度，但它不具備PA應(yīng)用中所需要的高耐壓特性。
• 通常GaAs工藝的強(qiáng)項(xiàng)是基于集總元件、帶狀線或者共面波導(dǎo)設(shè)計(jì)的MMIC來(lái)集成各種RF功能，這使其成為微波多功能集成器件的首選。
• Si工藝具備的優(yōu)勢(shì)是可將雙極型模擬功能與超大規(guī)模CMOS相集成，因此為D/A轉(zhuǎn)換和混合信號(hào)應(yīng)用提供機(jī)會(huì)。

下表概括了幾種不同工藝的優(yōu)缺點(diǎn)：