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揭秘氮化镓(GaN)在无线基站中的应用(下)

MACOM科技?? 2016年06月14日 ?? 收藏0
上节中,我们对于LDMOS,GaN/SiC 以及MACOM的GaN三者之间的技术相对优劣性进行了密切关注,评估了它们之间的优缺点以及从它们的性能属性到生态系统的供应链成本之间进行权衡比对。 现在我们继续来剖析在上文无线基站中所介绍的这些技术。

作为一家在无线基础设施应用领域有着几十年的经验和专业知识的公司,MACOM在评估它们在商业基站应用领域的专业度方面无疑更有发言权。

误区四:氮化镓的功率密度优势因其成本过高而被抵消。

MACOM氮化镓的功率密度是裸片尺寸相同的LDMOS的4到6倍。尽管MACOM氮化镓的材料成本因氮化镓外延淀积而略高于LDMOS,但MACOM的芯片加工流程相较LDMOS可以节省50%的制造步骤,从而单片晶圆的加工成本差异几乎可以忽略不计。最后,在量产阶段MACOM氮化镓的单个裸片尺寸只是LDMOS的1/4到1/6,可以支持更低的成本结构。

MACOM氮化镓的高功率密度可实现更小的器件封装。另外,设计人员可以在保持既有功率放大器尺寸的同时获得更高的功率和/或更大的集成度,以适应大规模阵列MIMO收发天线架构的需求。

MACOM的MAGb功率晶体管系列充分体现了这一功率密度优势。该系列的初始产品包括峰值功率高达400W的单端晶体管、双端晶体管以及在对称和不对称架构下峰值功率均可高达700W的单封装Doherty器件。这些器件的物理尺寸与性能较低的LDMOS器件和性能相当的碳化硅基氮化镓器件尺寸相同。

TO272S塑料封装提供无耳式TO272封装的解决方案,峰值功率最高可达300W,并且拥有更好的热性能。
TO272S塑料封装提供无耳式TO272封装的解决方案,峰值功率最高可达300W,并且拥有更好的热性能。

误区五:在基站应用里用氮化镓实在过于昂贵。

MACOM氮化镓产品线所生产的氮化镓的相关器件,其每瓦特功率的晶圆成本只有相应的LDMOS产品的一半,与基于碳化硅的氮化镓晶圆相比,在能达到相同性能的情况下,其量产成本显着降低。MACOM氮化镓在成本控制方面具有明显优势。

技术发展成熟后,硅基氮化镓将受益于非常低的硅成本结构,与目前碳化硅基氮化镓比其晶圆成本只有百分之一,因为与硅工艺相比,碳化硅晶体材料的生长速度要慢200至300倍,还有相应的晶圆厂设备折旧以及能耗成本上的差别。碳化硅基氮化镓的高昂的成本,极大限制了其在商业基站成为主流应用的前景。

相比之下,一个8英寸硅晶圆厂几周的产能便可满足MACOM氮化镓用于整个射频和微波行业一年的需求。MACOM公司在6英寸硅晶圆生产(2017年转为8英寸硅晶圆)领域的行业领先地位和与合作方的亲密协作,进一步提高了生产能力并提供了产业必需的成本结构,破除了氮化镓技术在商业基站市场应用中所面临的障碍。

误区六:氮化镓满足不了基站行业的供应链需求。

生产碳化硅的高附加成本决定了只能由少量产品混合度高但产量低的晶圆厂提供,导致其缺少服务商业规模应用的能力,尤其是满足不了需求高峰时的要求。而且碳化硅是一种相对新兴的材料,在商业规模化应用时间也比较短,但硅材料却已经拥有六十多年产业化和发展历史。因此,硅基氮化镓供应链效率自然更高。硅产业发展已为硅基氮化镓在量产规模、库存维护、满足需求波动等方面打下了坚实的基础。

综合考虑所有这些因素,MACOM氮化镓在产品性能、成本有效性和商业供应链规模化之间取得了最佳平衡,是下一代宏基站技术平台的最佳选择。


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氮化镓? 无线基站?

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