芯思想 | 全球射频GaN器件代工厂巡览

EDA软件

BAE系统公司的软件系统服务是一家一家做的。他们为客户提供专属软件设计服务。这家公司拥有一个自主研发的Angelov非线性模型，在设计时提供所有需要的器件模型，并且为这些制造厂商提供信息。可兼容ADS系统的PDK套件们预计在2016年年底能开发出来。

弗劳恩霍夫有安捷伦（Keysight）PDK系统，为微带线服务；有接地共面传输线，为ADS系统（ADS数据记录）服务，还包括所有自动陈列的功能。

对GaN500工艺，NRC既提供Root模型，也提供在ADS系统上的Angelov模型。对GaN150工艺，只提供Root模型。而对于0.15μm的E-GaN工艺则没有模型提供。

OMMIC的PDK可联网使用，其ADS版本是最新的32位和64位，可满足NI/AWR微波办公室设计系统。64位NI/AWR设计正在研发中。所有的套件设计都在全温度下提供非线性模型和噪声模型。这家公司也提供DRC和LVS的查询服务。他们雇佣了一个团队，跟踪用户需求，并提供多层圆片设计（多层掩膜）服务，每一过程每年要启动4次，因为其原型数量很少。

UMS的GH25工艺的PDK套件是可以与微波办公室和ADS兼容的。他们包括非线性、面向功率生成而设计的量化热-电模型。为LNA设计的线性模型，为开关和二极管设计的冷FET模型、还有为MMIC设计的无源元件。他们的PDK套件包括增加的DRC（数字版图纠正）和为三维电磁仿真设计的3D视图。

稳懋半导体设计套件是能够用在ADS和NI/AWR平台上的，包括自适应和最优非线性模型，微信号和噪声、负载牵引数据模型。稳懋半导体运用基于互联网的工具——WebDRC，提供24小时设计检查工作，他们既通过Cadence也通过ADS 和AWR的平台来进行设计的确认。

Wolfspeed提供基于ADS系统和NI/AWR的微波办公室PDK。

市场机遇

GaN现在和GaAs器件的发展类似，期望GaN的市场能够成熟起来，让其可做的器件变得多起来，特别是在高功率市场方面。随着技术的更新换代和成本的降低，预测GaN将会为功率放大器提供最好的价值功能，找到最优的平衡。现在在军民融合的大潮下，性能的要求更加凸显：发射功率、效率、线性度、频率、带宽、工作温度……GaN在这些性能上表现得比GaAs和Si更好。例如，在军事器件中，GaN改善了尺寸、重量和功率（SWaP），并且将继续融入这些系统中。

多数GaN供应商将基站和卫星市场视为短期内的主要的增长方向。至于毫米波，5G也是一个巨大的机遇，目前GaN在宽频带、高频器件上表现良好。在射频能源市场GaN也适应得较好，制造厂商关注的航天以及防务市场在快速增长，这包括宽禁带，高功率放大器电子战、相控阵雷达和广泛的毫米波应用。

未来

GaN的主要竞争对手是在射频领域的LDMOS，在高频领域是GaAs。LDMOS依然主宰着高功率器件市场。目前GaN不会完全的取代任何一项技术，但它也会继续的渗透进这些市场，使自己更具价格竞争力。LDMOS每年也会进一步研发提高性能，所以这些市场上两者将会继续竞争下去，在未来，GaN必将出现亮眼的表现。

BAE系统公司认为在一段很长的时间内，GaN的微波应用将持续繁荣。主要在高功率领域，频率从1到100GHz。尽管如此，GaN也不会完全的替代GaAs和Si，毕竟GaAs和Si都有独特的性能，而且其相关的经济体也会确保这些材料的持续生存。GaN的爆发是要在其高产技术成熟而且晶圆尺寸扩大，成本降低的时候。现在来看，GaN显然是一个市场的颠覆性技术，至少在下个十年内，没有什么半导体技术能够撼动它的地位。

期待GaN后续的技术发展，像节约成本的Si基GaN、增强热导性能的金刚石基GaN。GaN也将会更广泛的应用，不仅仅在功率放大器上，还要应用到其它像是低噪声放大器啦，开关啦，还有多功能集成电路啦等等。GaN十分适合应用在低噪声放大器/限幅器上，因为它结合了低噪特性和高击穿电压，后者对限幅比较有利。

未来器件的战争将会在GaN/SiC或者是GaN/Si之间打响。工业上会有哪项技术出局么？

Si基GaN有着低成本的良好前景——提供了更大的晶圆直径和更低成本衬底以及加工成本。如果表现出的特性非常接近GaN/SiC的表现，那么，硅基氮化镓成本优势将会变成SiC基氮化镓制造的首要难题。

但从另一方面来说，SiC拥有导热性能是一些器件所需要的，也会为这两种技术继续存活留下空间。

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