要說(shuō)GaN有多火，如果你是手機(jī)制造商，不推出一款GaN快充可能會(huì)被嘲笑“落伍”。而在射頻領(lǐng)域，GaN更被認(rèn)為是高功率和高性能應(yīng)用場(chǎng)景的未來(lái)。在SiC襯底上生長(zhǎng)出的GaN呢？?jī)?yōu)秀基因的強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合能否成就未來(lái)的王者？  快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

“高規(guī)格”市場(chǎng)的枷鎖   快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

GaN-On-SiC（碳化硅基氮化鎵）結(jié)合了SiC優(yōu)異的導(dǎo)熱性和GaN高功率高頻的特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于5G基站、國(guó)防領(lǐng)域射頻前端的功率放大器（PA）。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

在RF GaN行業(yè)，碳化硅基氮化鎵也確實(shí)是一位當(dāng)之無(wú)愧的老前輩。除了在軍用雷達(dá)方面的深度滲透外，由于能夠更好滿(mǎn)足5G技術(shù)的高功率、高頻率及寬禁帶等要求，也一直是華為、諾基亞、三星等電信OEM廠(chǎng)商5G基站基礎(chǔ)設(shè)施的選擇。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

業(yè)內(nèi)人士指出，基站仍然是RF GaN收入的主要來(lái)源?！澳壳?G基站還是以Sub-6GHz通信技術(shù)為主，但未來(lái)會(huì)往毫米波方向布局，會(huì)向更高頻的技術(shù)上發(fā)展” ，市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Yole的分析師邱柏順在接受集微訪(fǎng)談采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

隨著全球加速5G部署，碳化硅基氮化鎵有望在不久的將來(lái)取代硅基LDMOS 在射頻市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。據(jù)Yole預(yù)計(jì)，到2026年，GaN射頻市場(chǎng)將達(dá)到24億美元，2020-2026年復(fù)合年增長(zhǎng)率為18%。其中，碳化硅基氮化鎵射頻市場(chǎng)預(yù)計(jì)達(dá)到22億美元以上，預(yù)測(cè)期內(nèi)復(fù)合年增長(zhǎng)率為17%。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

和基站市場(chǎng)的火熱不同，碳化硅基氮化鎵在移動(dòng)終端領(lǐng)域卻格外冷清，尚未開(kāi)始規(guī)模應(yīng)用?？梢赃@樣形容，碳化硅基氮化鎵——這位“高規(guī)格”市場(chǎng)的老前輩，在面向大眾的市場(chǎng)上，還只是一個(gè)正待冉冉升起的“新星”。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

作為限制GaN 同質(zhì)外延的最主要因素，成本也是碳化硅基氮化鎵要提高全民 “喜愛(ài)度”必須解決的首要問(wèn)題。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

近兩年，業(yè)界紛紛開(kāi)始擴(kuò)展碳化硅基氮化鎵的襯底尺寸，以尋求更優(yōu)的成本效益，包括美國(guó)Cree 和Qorvo都在向6英寸升級(jí)。去年，NXP宣布在美國(guó)亞利桑那州建造的首座6英寸GaN RF晶圓廠(chǎng)正式運(yùn)營(yíng)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

邱柏順認(rèn)為，NXP是一個(gè)非常關(guān)鍵的例子，代表了碳化硅基氮化鎵正受到主流廠(chǎng)商的采用。未來(lái)需求的可預(yù)見(jiàn)性增長(zhǎng)正加速生產(chǎn)平臺(tái)從4英寸向6英寸方向演進(jìn)。預(yù)計(jì)到2024年，整體市場(chǎng)上的6英寸碳化硅基氮化鎵的數(shù)量將超過(guò)4英寸，6英寸將漸漸成為主流。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

不過(guò)，鑒于碳化硅襯底制造困難，關(guān)鍵技術(shù)仍掌握在少數(shù)美國(guó)廠(chǎng)商如Cree、II-VI等手中，因此在邱柏順看來(lái)，“工藝技術(shù)的升級(jí)可能仍會(huì)先以美國(guó)公司為主”，全球范圍的推廣可能存在時(shí)間上的差異。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

但無(wú)論如何，GaN-On-SiC走出“高規(guī)格”市場(chǎng)需要的不僅是工藝端的進(jìn)步，更需要整個(gè)供應(yīng)鏈協(xié)同發(fā)展，產(chǎn)業(yè)上下游全面建設(shè)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

來(lái)自“大眾情人”硅的威脅   快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

這一天多久才能到來(lái)？ 快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

在那之前，硅基氮化鎵能否先于碳化硅基氮化鎵在移動(dòng)終端領(lǐng)域大放異彩？相比于SiC，Si基襯底價(jià)格更加便宜，且易于垂直集成，尺寸擴(kuò)展也相對(duì)容易。不過(guò)就目前來(lái)說(shuō)，硅基氮化鎵PA在5G手機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域還處于探索階段。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

Yole在之前的一份報(bào)告中指出，截至2021年第二季度硅基氮化鎵的市場(chǎng)容量很小，但硅基氮化鎵PA因其大帶寬和小尺寸已吸引智能手機(jī)OEM，預(yù)計(jì)可能很快會(huì)被支持Sub-6GHz的5G手機(jī)型號(hào)采用。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

盡管如此，在邱柏順看來(lái)，硅基氮化鎵PA仍然需要一個(gè)“殺手級(jí)應(yīng)用”打開(kāi)射頻市場(chǎng)。這一過(guò)程需要第一個(gè)吃螃蟹的公司。誰(shuí)會(huì)最終站出來(lái)，并將硅基氮化鎵PA的供應(yīng)鏈?zhǔn)崂硗陚洌?span style="font-family: 仿宋; letter-spacing: 0px; font-size: 10px; color: rgb(255, 255, 255);">快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

截至目前，包括美光、意法半導(dǎo)體在內(nèi)的公司都在推動(dòng)硅基氮化鎵研發(fā)計(jì)劃。上半年，雷神和格芯也宣布將合作研發(fā)新型硅基氮化鎵半導(dǎo)體。國(guó)內(nèi)方面，6月5日，英諾賽科蘇州8英寸硅基氮化鎵研發(fā)生產(chǎn)基地已經(jīng)正式進(jìn)入量產(chǎn)階段。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

邱柏順對(duì)集微網(wǎng)表示，隨著這些重點(diǎn)公司的投入，如果硅基氮化鎵迎來(lái)產(chǎn)品應(yīng)用的機(jī)會(huì)，一些公司也愿意采用，這可能會(huì)成為硅基氮化鎵打入5G手機(jī)PA的契機(jī)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

但在SiC基GaN領(lǐng)域研究超過(guò)十年的SweGaN可不這么認(rèn)為。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

瑞典半導(dǎo)體材料公司SweGaN的首席技術(shù)官兼聯(lián)合創(chuàng)始人陳志泰博士在接受eeNews采訪(fǎng)時(shí)表示，硅基GaN 越來(lái)越受到IC設(shè)計(jì)者的青睞，但當(dāng)前的技術(shù)仍然存在很多問(wèn)題，最大的問(wèn)題在于可靠性。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

據(jù)了解，Si與GaN在晶格參數(shù)和熱膨脹系數(shù)上分別有17%與46%的極大差異，以致硅基上生長(zhǎng)出的GaN單晶往往會(huì)出現(xiàn)龜裂等缺陷，良品率較低。在相同條件下，SiC 的器件的可靠性和使用壽命均勝過(guò)Si。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

據(jù)陳志泰稱(chēng)，在硅襯底上，GaN必須生長(zhǎng) 5μm 厚度才能達(dá)到良好的質(zhì)量，但GaN-On-SiC只需長(zhǎng)到 2μm厚 。而隨著 SiC 襯底尺寸不斷擴(kuò)大，將可以生長(zhǎng)出缺陷更少、質(zhì)量更好的GaN外延片。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

此外，SiC具有高電阻特性，這對(duì)毫米波傳輸十分有益，在設(shè)計(jì)帶有高頻MMIC時(shí)是必需的。針對(duì)這一點(diǎn)，邱柏順也指出，一些公司未來(lái)可以投入新的技術(shù)，特別是通過(guò)從前段工藝到后段工藝的整體配合，把材料的潛能開(kāi)發(fā)出來(lái)，這會(huì)是整個(gè)供應(yīng)鏈的新的商機(jī)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

站在風(fēng)口

無(wú)論是5G基站還是雷達(dá)、衛(wèi)星等國(guó)防領(lǐng)域，甚至智能手機(jī)的發(fā)展，中國(guó)的速度舉世矚目。在一系列第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)政策背后，國(guó)內(nèi)的GaN-On-SiC產(chǎn)業(yè)從襯底，到外延，再到整個(gè)垂直工藝端，正不斷涌進(jìn)新的參與者?！罢w來(lái)說(shuō)目前的布局還是比較完整的，”邱柏順說(shuō)。快速退火爐,RTA,RTP,快速退火爐RTP

市場(chǎng)機(jī)遇撲面而來(lái)，站在風(fēng)口的“國(guó)產(chǎn)三代半”們，準(zhǔn)備好了嗎？

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