硅基氮化镓技术助力5G发展

来源：材料深一度

一、5G发展带动硅基氮化镓产业

随着5G技术的发展，提出了毫米波频段覆盖的要求，将可用通信频率提升至6GHz~300GHz。这些技术场景对射频器件的性能提出了极高的要求，例如功率放大器功率附加效率要求最低60%，而最好的金属氧化物（LDMOS）产品仅仅能达到57%。并且由于传统器件击穿电压低、高频损耗严重等原因，实际上无论是功率、效率还是可靠性等方面都无法满足要求。

因此从半导体材料的层面上来说，如何提高射频器件各个方面的性能成为了问题的关键，其中包括但不仅限于增加功率放大器的功率密度、同时缩小器件的尺寸从而节省系统空间。而硅基氮化镓技术的迅速商业化为解决这一关键问题提供了思路。

 二、硅基氮化镓优势明显

与传统的金属氧化物（LDMOS）半导体相比，硅基氮化镓的性能优势十分明显——提供的有效功率可超过70%，每个单位面积的功率提升了4~6倍数，从而降低整体功耗，并且很重要的是能够扩展至高频率应用。同时，已有测试数据证实，硅基氮化镓符合严格的可靠性要求，其射频性能和可靠性相比价格昂贵的碳化硅基氮化镓也丝毫不逊色。从成本价格的角度，在硅基氮化镓在批量生产的情况下，可以实现与传统的LDMOS相当的经济实惠的成本结构。

而硅基氮化镓的最突出的特点是能够能够最终集成芯片级的增强功能，可能实现额外的性能优势和空间优化，而由于工艺的限制，碳化硅基氮化镓器件暂时还不具备该能力。这为多功能数字辅助射频MMIC集成片上数字控制和校准以及片上配电网络等奠定了基础。OMMIC公司（已被四川益丰电子收购）基础研发部部长王祁钰在深圳2018国际第三代半导体论坛（IFWS）射频分会上的报告指出，硅基 CMOS与硅基氮化镓器件的异质集成是进一步延续百亿赫路线图并实现与所有技术的最佳性能的最高集成度的方法。并且为了完全满足市场及成本需求，该公司于2017年9月26日开通了6英寸100nm 硅基氮化镓产线。

三、硅基氮化镓应用发展广泛

下图为长庚大学邱显钦博士在IFWS大会上列出的目前全球部分硅基氮化镓器件制造公司的技术情况。无论是微波射频器件还是电力电子器件，硅基氮化镓都有很好的应用发展趋势。

硅基氮化镓从早期研发到商业规模应用的发展历程无疑是一次最具颠覆性的技术革新过程，为射频半导体行业开创了一个新时代，硅基氮化镓技术得独特优势，能够满足未来5G无线基站基础设施对于性能、成本结构、制造能力和供应链灵活性的要求，在固态射频能量应用领域拥有无限潜力，硅基氮化镓提供的射频解决方案具有LDMOS和碳化硅基氮化镓竞争技术无法匹敌的价格/性能指标。