一文知道RF GaN市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，近年來(lái)，由于氮化鎵（GaN）在射頻（RF）功率應(yīng)用中的附加價(jià)值（例如高頻率下的更高功率輸出和更小的占位面積），RF GaN產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了驚人的高增長(zhǎng)。根據(jù)Yole最近發(fā)布的《射頻氮化鎵技術(shù)、應(yīng)用及市場(chǎng)-2019版》報(bào)告，在無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)防兩大主要應(yīng)用的推動(dòng)下，RF GaN整體市場(chǎng)規(guī)模到2024年預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)至20億美元。

隨著5G的到來(lái)，GaN在低于6GHz（sub 6GHz）的宏基站和以毫米波（24GHz以上）運(yùn)行的小型基站中找到了一席之地。與此同時(shí)，GaN在軍事應(yīng)用領(lǐng)域也擁有巨大的機(jī)遇，該領(lǐng)域總是優(yōu)先部署高端、高性能系統(tǒng)，包括軍事雷達(dá)、電子戰(zhàn)和軍事通信。在此背景下，RF GaN已被產(chǎn)業(yè)廣泛認(rèn)可，并已成為明顯的主流技術(shù)。

RF GaN相關(guān)廠商的營(yíng)收增長(zhǎng)非常迅猛，同時(shí)它們也在不斷加強(qiáng)其專利組合，以主導(dǎo)RF GaN供應(yīng)鏈。根據(jù)Yole旗下子公司Knowmade近期發(fā)布的《射頻（RF）氮化鎵技術(shù)及廠商專利全景分析-2019版》報(bào)告，作為RF GaN專利生態(tài)系統(tǒng)中引人注目的新入局者，韓國(guó)Wavice公司通過創(chuàng)新的基于GaN的分立和功率放大器（PA）模塊技術(shù)瞄準(zhǔn)了軍事和電信市場(chǎng)。近日，Yole化合物半導(dǎo)體和新興材料技術(shù)與市場(chǎng)分析師Ezgi Dogmus博士以及高級(jí)分析師Hong Lin博士有幸采訪了Wavice企業(yè)戰(zhàn)略高級(jí)執(zhí)行總監(jiān)Hyunje Kim先生，討論了Wavice的技術(shù)現(xiàn)狀以及公司未來(lái)幾年的發(fā)展路線圖。

2018~2024年GaN RF器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

Ezgi Dogmus & Hong Lin（以下簡(jiǎn)稱ED & HL）：請(qǐng)您簡(jiǎn)要介紹一下Wavice及其歷史，以及商業(yè)模式，為什么Wavice會(huì)選擇這種商業(yè)模式？

Hyunje Kim（以下簡(jiǎn)稱HK）：Wavice脫胎自韓國(guó)Gigalane公司的前GaN PA部門，Gigalane是KOSDAQ上市的半導(dǎo)體工藝設(shè)備和RF元件全球領(lǐng)先供應(yīng)商。自2011年開始，Gigalane的PA部門啟動(dòng)了RF有源元件的政府計(jì)劃。Wavice成立于2017年5月，此后一直致力于開發(fā)由Gigalane發(fā)起的韓國(guó)防御計(jì)劃。2015年，Wavice在ADD（韓國(guó)國(guó)防發(fā)展局，是韓國(guó)唯一一家國(guó)防采購(gòu)項(xiàng)目管理局資助的國(guó)防技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)）的資金支持下，開始開發(fā)GaN晶體管。經(jīng)過三年的努力，Wavice利用韓國(guó)國(guó)內(nèi)的制造環(huán)境首次成功開發(fā)出GaN晶體管。

我們的商業(yè)模式主要由兩部分組成。首先是國(guó)防應(yīng)用。我們計(jì)劃基于Wavice的GaN晶體管制造能力，擴(kuò)大SSPA/TRM等模塊業(yè)務(wù)，GaN晶體管制造是這些模塊的核心組成部分。其次是商業(yè)市場(chǎng)。我們的目標(biāo)是5G電信市場(chǎng)，主要專注于在當(dāng)前市場(chǎng)背景下提供芯片。全球?qū)aN芯片的需求很大，而市場(chǎng)供應(yīng)非常有限。由于可靠且可制造的GaN器件具有相對(duì)較高的技術(shù)壁壘，因此，預(yù)計(jì)短期內(nèi)供應(yīng)瓶頸不會(huì)緩解。Wavice已準(zhǔn)備好用更短的上市時(shí)間，批量生產(chǎn)這些GaN器件，預(yù)計(jì)很快就能填補(bǔ)市場(chǎng)缺口。

ED & HL：你們的產(chǎn)品組合/產(chǎn)品線/服務(wù)有哪些？

HK：■ 芯片：目前提供0.4um柵長(zhǎng)，支持最高6GHz頻率。Wavice的標(biāo)準(zhǔn)芯片供應(yīng)正式開始于2019年4月。此外，PDK開發(fā)正在進(jìn)行中，旨在于2019年底提供代工服務(wù)。

■ PKG：我們?yōu)樯虡I(yè)和國(guó)防市場(chǎng)提供未匹配（unmatched）發(fā)射與接收（TR）、預(yù)匹配（pre-matched）TR、輸入/輸出50歐姆匹配TR（IMFET）產(chǎn)品。

■ 射頻模塊：我們專注于提供主要用于國(guó)防雷達(dá)系統(tǒng)的固態(tài)高功率放大器（SSPA）和總無(wú)線電模塊（TRM）。此外，我們計(jì)劃擴(kuò)大我們的產(chǎn)品線，包括商業(yè)氣象雷達(dá)和電子戰(zhàn)，包括導(dǎo)引頭（seeker）和干擾器（jammer）。

ED & HL：你們GaN RF產(chǎn)品的特點(diǎn)/附加價(jià)值有哪些？

HK：Wavice產(chǎn)品開發(fā)的最高優(yōu)先級(jí)是可靠性，被公認(rèn)為世界第一的可靠性。這是因?yàn)镚aN主要用于365天24小時(shí)運(yùn)行的產(chǎn)品，因此，長(zhǎng)期可靠性至關(guān)重要。我們致力于推出比市場(chǎng)上任何其他產(chǎn)品更強(qiáng)大的產(chǎn)品。我們將Wavice的專有技術(shù)與晶體管相結(jié)合，成功開發(fā)出世界上最可靠的GaN產(chǎn)品。

ED & HL：你們GaN產(chǎn)品/服務(wù)的目標(biāo)市場(chǎng)有哪些？

HK：我們的主要目標(biāo)市場(chǎng)包括5G無(wú)線通信基礎(chǔ)設(shè)施、電子戰(zhàn)以及國(guó)防監(jiān)控和偵察。

ED & HL：Wavice是否開發(fā)RF模塊和分立產(chǎn)品？

HK：Wavice為國(guó)防產(chǎn)品提供Tx Pallet和SSPA等RF模塊。Wavice已經(jīng)成為韓國(guó)國(guó)防GaN模塊的頂級(jí)供應(yīng)商。芯片的批量生產(chǎn)將于2019年開始，我們計(jì)劃主要向無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)供應(yīng)芯片。

ED & HL：Wavice GaN產(chǎn)品采用了哪些類型封裝，每種應(yīng)用市場(chǎng)都有所不同？

HK：■ 與許多其他供應(yīng)商一樣，我們采用CPC或CMC陶瓷封裝。對(duì)于某些特定產(chǎn)品，我們使用AlN襯底封裝。

■ 激烈的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，推動(dòng)了塑料封裝的發(fā)展，促發(fā)了封裝材料的研究，以及GaN晶體管與封裝中散熱片的材料鍵合研究。

■ 更恰當(dāng)?shù)恼f(shuō)法是，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的輸出而不是適用產(chǎn)品本身來(lái)選擇封裝。例如，塑料封裝可以應(yīng)用于輸出功率為5W（基于Psat）及以下的產(chǎn)品，因?yàn)樗某杀据^低且不會(huì)受到輻射熱的影響。另一方面，陶瓷封裝可用于具有高輸出的產(chǎn)品，例如 320W（基于Psat），以解決輻射熱引起的相關(guān)問題。這是所有供應(yīng)商都需要面對(duì)的挑戰(zhàn)，而不僅僅是Wavice。

ED & HL：在芯片級(jí)和封裝級(jí)，您注意到GaN RF器件有哪些技術(shù)趨勢(shì)？

HK：目前的趨勢(shì)是正朝著低成本封裝發(fā)展，隨著GaN開始大規(guī)模應(yīng)用于商業(yè)市場(chǎng)，低成本封裝更適合大規(guī)模生產(chǎn)。

ED & HL：Wavice的GaN產(chǎn)品的技術(shù)節(jié)點(diǎn)是什么，如柵長(zhǎng)、襯底和晶圓尺寸？

HK：我們的柵長(zhǎng)為0.4um，采用4英寸GaN-on-SiC，并計(jì)劃于2019年底引入0.25um節(jié)點(diǎn)。

ED & HL：隨著5G的到來(lái)，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）、GaN及其他半導(dǎo)體平臺(tái)存在著激烈競(jìng)爭(zhēng)，您對(duì)sub 6 GHz及毫米波（mmWave）應(yīng)用有何看法？

HK：GaN已經(jīng)作為主要技術(shù)在5G市場(chǎng)站穩(wěn)了腳跟。GaN是目前的關(guān)鍵技術(shù)，LDMOS的帶寬會(huì)隨著頻率的增加而大幅減少，在高頻段、寬帶應(yīng)用及效率等方面越來(lái)越力不從心。

mmWave似乎仍然是一個(gè)利用各種競(jìng)爭(zhēng)解決方案識(shí)別問題的過程。與產(chǎn)品可靠性和性能有關(guān)的問題不斷被發(fā)現(xiàn)，每種可能的解決方案的利弊也各不相同，因此對(duì)于特定的解決方案，盡快解決這些問題并成為核心技術(shù)至關(guān)重要。

ED & HL：Wavice在這個(gè)市場(chǎng)中如何定位？目前針對(duì)電信市場(chǎng)的產(chǎn)品成本（$/W）？

HK：全球范圍內(nèi)，只有少數(shù)幾家GaN芯片供應(yīng)商，因此芯片供應(yīng)不足。Wavice通過開發(fā)具有一流可靠性的產(chǎn)品而獲得成功，我們的大規(guī)模生產(chǎn)工藝也得到了驗(yàn)證。Wavice正在努力確立我們作為一家穩(wěn)定GaN芯片供應(yīng)商的市場(chǎng)地位。

ED & HL：您能否介紹一下Wavice未來(lái)幾年的GaN產(chǎn)品路線圖？

HK：在Wavice的2020年產(chǎn)品路線圖中，我們的目標(biāo)是為代工服務(wù)開放0.4 MMIC（單片微波集成電路），并為已封裝TR發(fā)布X/Ku波段分立TR組件。

ED & HL：未來(lái)五年，你們對(duì)GaN on SiC RF技術(shù)的目標(biāo)營(yíng)收或目標(biāo)產(chǎn)能是多少？

HK：Wavice的目標(biāo)是在2023年實(shí)現(xiàn)總營(yíng)收1億美元，包括商業(yè)和國(guó)防市場(chǎng)。

ED & HL：根據(jù)Knowmade最新的GaN RF專利分析報(bào)告，該技術(shù)領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量日益增長(zhǎng)，Wavice被認(rèn)為是GaN RF專利領(lǐng)域的后起之秀。您能概述一下Wavice的專利組合和專利戰(zhàn)略嗎？

HK：Wavice的專利組合主要由GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）器件的可制造性和可靠性兩個(gè)技術(shù)方向組成。GaN HEMT是基于變形異質(zhì)外延材料最成功的器件之一，它展現(xiàn)了更高的功率密度，更強(qiáng)的靜電釋放（ESD）性能，更低的器件單位面積熱阻等性能。但是，只有用少量GaN HEMT器件與其他競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)進(jìn)行比較時(shí)才會(huì)如此。它還沒有為低成本大規(guī)模生產(chǎn)做好準(zhǔn)備，也沒有達(dá)到材料系統(tǒng)的理論性能極限。GaN HEMT器件開發(fā)主要集中在展示可能的最佳性能，而不是改善可制造性或可靠性。Wavice的技術(shù)提升了最高性能，我們的專利主要是為了保護(hù)我們目前在器件生產(chǎn)中采用的技術(shù)。