隨著設計變得越來越復雜，工程師不斷尋找更新的半導體材料。氮化鎵（GaN）因為具有更高的飽和電子遷移率和擊穿場，以及非常高的熱傳導性能，近年來已經逐漸穩定立足于射頻/微波應用。基于GaN的功率放大器（PA）能夠在比硅（Si）或者砷化鎵（GaAs）器件高很多的溫度下工作，其頻率和功率水準也能夠實現目前其它任何技術所無法達到的效能。目前對GaN功率半導體器件的研究，無論是在學術界還是工業界，都達到了空前繁盛的階段。

與其它新技術一樣，GaN也存在技術障礙，目前最大的障礙就是成本。現實中，自然形成GaN的條件極為苛刻，而人造GaN的成本則非常高。不僅如此，無論是GaN晶圓生產，還是以GaN為襯底的芯片器件，都需要精密的納米加工工藝，技術門檻極高，這些都成為GaN大規模應用的制約因素。

近日，高性能模擬射頻、微波、毫米波和光電解決方案的供應商MACOM公司的無線產品中心資深總監成鋼先生和無線產品解決方案銷售經理陶煥磊先生接受了微波射頻網記者的采訪，介紹了GaN 功率器件的市場前景，以及MACOM第四代硅基GaN產品的優勢特點。

硅基GaN技術 解決成本障礙

MACOM近日宣布其第四代GaN產品將以非常好的成本優勢在多個應用領域替代橫向擴散金屬氧化物半導體（LDMOS）、GaAs和以碳化硅（SiC）為襯底的GaN產品，使得GaN產品大規模商業應用成為可能。

MACOM公司無線產品解決方案銷售經理陶煥磊先生介紹道，“MACOM的第四代GaN產品基于硅襯底，效率比LDMOS高10%，功率密度是LDMOS的4倍，預期成本結構也低于LDMOS。在不降低性能指標的前提下，將GaN產品的價格拉低到可與LDMOS進行競爭的水平，因此極具優勢。”

“生產SiC基GaN的高附加成本決定了只能由少量產品混合度高但產量低的晶圓廠提供，導致其缺少服務商業規模應用的能力，尤其是滿足不了高峰需求。而且SiC是一種相對新興的材料，在商業規模化應用的時間也比較短，但硅材料卻已經擁有六十多年的產業化和發展歷史。因此，硅基GaN供應鏈效率自然更高。硅基GaN將受益于非常低的硅成本結構，與目前的SiC基GaN相比其晶圓成本只有百分之一。MACOM GaN產品線所生產的GaN相關器件，其每瓦特功率的晶圓成本只有相應的LDMOS產品的一半。” 陶煥磊先生進一步說道。

以無線基站/射頻微波應用為市場突破口

用于無線基礎設施的半導體技術正在經歷一場重大的變革，特別是PA市場。LDMOS晶體管在功率放大器領域幾十年來的主導地位正在被GaN撼動，這將對無線基站的系統性能和運營成本產生深遠的影響。GaN顯而易見的技術優勢(包括能源效率提高、帶寬更寬、功率密度更大、體積更小)使之成為LDMOS的天然繼承者服務于下一代基站，尤其是1.8GHz以上的蜂窩頻段。

MACOM公司無線產品中心資深總監成鋼先生介紹道，“以前SiC基GaN與LDMOS相比價格過高，但是MACOM公司最新的第四代硅基GaN技術(MACOM GaN)使得二者成本結構趨于相當。一個8英寸硅晶圓廠幾周的產能便可滿足MACOM GaN用于整個射頻和微波行業一年的需求。

談到為什么首先選擇無線基站來推廣硅基GaN產品時，成鋼先生表示：“MACOM公司在無線基礎設施應用領域有著幾十年的經驗和專業知識。無線基站/射頻微波市場相比其他GaN市場應用，需要更高的技術支持和市場開發能力，而MACOM研發中心就設立在上海，能更好的提供這方面支持。“成鋼透露，MACOM已經在國內和華為、中興等巨頭進行合作，推進硅基GaN在無線基站的開發與應用。

應用于無線基站的MACOM硅基GaN設計樣品

比無線基站/射頻微波應用更大10倍以上的市場

如今，從事GaN研究工作的人員很少僅僅將它看作是硅或GaAs的替代品，而是看好它作為一種可在新應用中發揮作用的獨特材料，特別是它在高頻率、高電壓和高功率密度的應用領域中極具研究前景。

成鋼先生表示：“隨著硅基GaN產品生態鏈的成形，出貨量大幅上升，未來MACOM將有可能采用6寸或者更先進的工藝技術，這將進一步提高生產能力、縮減產品成本。除無線基站/射頻微波外，MACOM還將硅基GaN產品推向更多商用市場，例如微波爐、汽車點火器、LED照明系統、無線電源、先進醫療MRI成像系統、新能源等領域，低成本硅基GaN潛在應用領域十分龐大。”

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