碳化硅(SiC)正成為業者瞄準的下一個戰略目標,并且正在電動汽車和其他系統中獲得發展。另外,還有就是氮化鎵(GaN)。它是一種二元III-V材料,其擊穿電場強度是硅的10倍,電子遷移率是硅的兩倍。
GaN用于LED,電力電子設備和RF。在基于GaN的功率半導體升溫的同時,GaN的RF版本正在起飛。根據Strategy Analytics的數據,2018年,支持RF GaN的設備的銷售額增長了近22%。據該公司稱,到2023年,RF GaN器件市場將超過17億美元。Cree,Qorvo和Sumitomo都是RF GaN的主要供應商。
多年來,RF GaN一直是軍事/航空航天界(即雷達)使用的面向利基市場的技術。
然后,該技術悄悄地進入了商業市場。Strategy Analytics分析師Eric Higham表示:“ GaN的首批商業應用是在2010年代初應用于CATV放大器。” “這個數量不是很高,所以GaN的第一個實質性商業規模始于2014年的基站應用。這是受到中國廣泛的LTE部署的強勁推動。”
多年來,基站一直使用基于橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)器件的RF功率放大器(PA),這是一種平面雙擴散MOSFET技術。
在基站中,RF GaN也用于功率放大器。隨著時間的流逝,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的收入增長率要快得多。預計隨著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超過LDMOS收入。”
5G對RF GaN意味著什么?他說:“在<6GHz范圍內,隨著大型MIMO天線中輻射器數量的增加,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。“因此,這將為GaN帶來更多機會,而競爭者將是SiGe和CMOS。所有這些因素將導致GaN超越LDMOS,但是LDMOS的價格將繼續使其成為某些基站PA的正確技術。因此,LDMOS的份額將下降,但我認為它不會很快消失。”
這是個大問題:新5G手機的功率放大器是否已使用RF GaN?在智能手機中,功率放大器通常基于GaAs設備。幾家OEM廠商正在探索將RF GaN用于智能手機的功率放大器。他說:“手機中的GaN這一想法不會消失。” “我仍然不相信GaN將在不久的將來進入手機。我聽說在較低的功率水平下,GaN失去了與其他技術相比的一些效率優勢。”
價格也是一個問題。對于手機功率放大器來說,砷化鎵接近于商品,甚至不是商品。而且,如果您與同時使用GaN和LDMOS技術的設備制造商交談,您將聽到從GaN與LDMOS相當的信息,到GaN仍是LDMOS價格的倍數。”
隨著5G手機的頻率越來越高,GaN業者希望采取行動。他補充說:“除非GaN的單價與GaAs和/或硅非常接近,否則手機中的GaN仍然存在許多障礙。”
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