5G發(fā)展帶動(dòng)硅基氮化鎵產(chǎn)業(yè),硅基氮化鎵應(yīng)用發(fā)展廣泛

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，如何提高射頻器件各個(gè)方面的性能成為了問題的關(guān)鍵，而硅基氮化鎵技術(shù)的迅速商業(yè)化為解決這一關(guān)鍵問題提供了思路。本期，一度姐根據(jù)深圳2018國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）射頻分會(huì)的部分內(nèi)容，對(duì)硅基氮化鎵技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行介紹與分享。

一、5G發(fā)展帶動(dòng)硅基氮化鎵產(chǎn)業(yè)

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，提出了毫米波頻段覆蓋的要求，將可用通信頻率提升至6GHz~300GHz。這些技術(shù)場景對(duì)射頻器件的性能提出了極高的要求，例如功率放大器功率附加效率要求最低60%，而最好的金屬氧化物（LDMOS）產(chǎn)品僅僅能達(dá)到57%。并且由于傳統(tǒng)器件擊穿電壓低、高頻損耗嚴(yán)重等原因，實(shí)際上無論是功率、效率還是可靠性等方面都無法滿足要求。

因此從半導(dǎo)體材料的層面上來說，如何提高射頻器件各個(gè)方面的性能成為了問題的關(guān)鍵，其中包括但不僅限于增加功率放大器的功率密度、同時(shí)縮小器件的尺寸從而節(jié)省系統(tǒng)空間。而硅基氮化鎵技術(shù)的迅速商業(yè)化為解決這一關(guān)鍵問題提供了思路。

二、硅基氮化鎵優(yōu)勢明顯

與傳統(tǒng)的金屬氧化物（LDMOS）半導(dǎo)體相比，硅基氮化鎵的性能優(yōu)勢十分明顯——提供的有效功率可超過70%，每個(gè)單位面積的功率提升了4~6倍數(shù)，從而降低整體功耗，并且很重要的是能夠擴(kuò)展至高頻率應(yīng)用。同時(shí)，已有測試數(shù)據(jù)證實(shí)，硅基氮化鎵符合嚴(yán)格的可靠性要求，其射頻性能和可靠性相比價(jià)格昂貴的碳化硅基氮化鎵也絲毫不遜色。從成本價(jià)格的角度，在硅基氮化鎵在批量生產(chǎn)的情況下，可以實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)的LDMOS相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)實(shí)惠的成本結(jié)構(gòu)。

而硅基氮化鎵的最突出的特點(diǎn)是能夠能夠最終集成芯片級(jí)的增強(qiáng)功能，可能實(shí)現(xiàn)額外的性能優(yōu)勢和空間優(yōu)化，而由于工藝的限制，碳化硅基氮化鎵器件暫時(shí)還不具備該能力。這為多功能數(shù)字輔助射頻MMIC集成片上數(shù)字控制和校準(zhǔn)以及片上配電網(wǎng)絡(luò)等奠定了基礎(chǔ)。OMMIC公司（已被四川益豐電子收購）基礎(chǔ)研發(fā)部部長王祁鈺在深圳2018國際第三代半導(dǎo)體論壇（IFWS）射頻分會(huì)上的報(bào)告指出，硅基CMOS與硅基氮化鎵器件的異質(zhì)集成是進(jìn)一步延續(xù)百億赫路線圖并實(shí)現(xiàn)與所有技術(shù)的最佳性能的最高集成度的方法。并且為了完全滿足市場及成本需求，該公司于2017年9月26日開通了6英寸100nm 硅基氮化鎵產(chǎn)線。

三、硅基氮化鎵應(yīng)用發(fā)展廣泛

下圖為長庚大學(xué)邱顯欽博士在IFWS大會(huì)上列出的目前全球部分硅基氮化鎵器件制造公司的技術(shù)情況。無論是微波射頻器件還是電力電子器件，硅基氮化鎵都有很好的應(yīng)用發(fā)展趨勢。

硅基氮化鎵從早期研發(fā)到商業(yè)規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展歷程無疑是一次最具顛覆性的技術(shù)革新過程，為射頻半導(dǎo)體行業(yè)開創(chuàng)了一個(gè)新時(shí)代，硅基氮化鎵技術(shù)得獨(dú)特優(yōu)勢，能夠滿足未來5G無線基站基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于性能、成本結(jié)構(gòu)、制造能力和供應(yīng)鏈靈活性的要求，在固態(tài)射頻能量應(yīng)用領(lǐng)域擁有無限潛力，硅基氮化鎵提供的射頻解決方案具有LDMOS和碳化硅基氮化鎵競爭技術(shù)無法匹敵的價(jià)格/性能指標(biāo)。