MACOM公司助力硅基GaN产品低价入市，加速商用进程

作为高带隙半导体材料，氮化镓（GaN）被认为是下一代射频微波器件的重要技术。但是一直以来高成本，成为GaN器件扩大市场渗透率的障碍。现在这样的局面有望得到改观。日前，MACOM公司向中国市场展示了其第四代GaN产品，该产品由于采用硅做衬底——以往的GaN通常采用昂贵的SiC做衬底——大大降低了器件的成本。与此同时，MACOM还将塑料封装用于硅基GaN器件上，进一步拉低了整体的成本，预计其成本结构将低于目前市场主流的LDMOS射频微波器件，而其效率比LDMOS器件要高出10%，功率密度也是LDMOS器件的4倍，成本效益明显。

MACOM公司射频和微波业务高级副总裁兼总经理Greg Baker分析说，目前全球射频微波器件总市场超过97亿美元，其中高性能射频与微波器件市场容量超过30亿，这也是硅基GaN器件的目标潜在市场。在对目前射频与微波器件的各个细分市场进行分析后，Greg Baker认为除了雷达这个对性能敏感的应用之外，其他几个重要领域都是硅基GaN器件的目标市场。简言之，MARCOM就是希望用硅基GaN器件去替代现有市场主流的LDMOS和GaAs器件，引领技术的更新换代。Greg Baker坦言，目前在传统的GaN市场上，MACOM有10%的份额，但是他们的目标并不是去抢占现有市场，而是通过性价比优势去快速扩大硅基GaN商用范围，在新增市场中扩大自己的领地。

图1，在诸多领域，硅基GaN器件可替代现有主流的LDMOS和GaAs器件

与LDMOS相比，GaN技术优势十分明显，它具有更高的带宽、频率以及功率密度。在0.25微米工艺下GaN器件频率是LDMOS的4倍；带宽方面，使用GaN时带宽可增加20%，而LDMOS只用3-4%；相较于LDMOS器件 1-2W/mm的功率密度，GaN可达到6-8W/mm。同时，在耐用性方面，GaN的优势同样明显，它具有3.4eV的高带隙，击穿电压超过200V、能够承受更高的输入/输出错配，具有更高的结温，平均无故障工作时间可达100万小时。此外GaN在效率和线性度上也极具优势。因此，一旦在成本上与LDMOS具有可比性，GaN器件市场的成长指日可待。

在应用领域方面，测试测量仪表、雷达、射频能量和地面移动无线电是GaN主要的目标市场。Greg Baker认为，由于具有出色的高频特性，因此在4.5G和5G移动通信方面GaN一定会成为主流。值得一提的是，在微波能量领域，尽管目前市场不大，但Greg Baker预测在2020年会有显著增长。“目前我们的GaN产品已经在很多客户的Design-in项目中，2016年会是有突破的一年。” Greg Bake说。

之所以在硅基GaN器件的制造工艺上取得突破，MACOM前几年的一系列并购活动起到了至关重要的作用，通过并购NITRONEX公司，MARCOM获得了硅基GaN方面很多核心的技术和IP。Greg Bake介绍，目前硅基GaN器件的前道工序是在MACOM自己的6寸晶圆厂完成的，良率能够达到70-80%，未来为了适应不断增加的市场需求，可以平稳过渡到8寸生产线，以达到产能要求。对于战略性客户，MACOM还将提供长期合同承诺，确保客户的供应链安全。

此外，在塑料封装方面，MACOM目前最大的功率可以做到300W，不久将能够达到600W，摆脱陶瓷封装的高成本制约，这也会为硅基GaN器件的市场拓展提供更大的加速度。

Greg Bake概括道，MACOM硅基GaN技术的目标就是实现高于LDMOS的性能，低于LDMOS的成本，让GaN器件在高性能射频微波市场大行其道。