GaN的这些槽点你怎么看？Qorvo是这样看滴

事物有利弊两面，GaN也不例外。在应用GaN器件时会碰到哪些难题？请看本期小编为大家带来“利用GaN扩展5G基础设施网络”线上研讨会的第二部分内容——应用GaN的技术挑战。（研讨会第一部分请戳这里：解决5G挑战，GaN兵来将挡！）

虽然上期我们提到GaN优点多多，不过实际应用起来，依然有一些技术难点需要攻克。

成本

随着生产工艺转向较大晶圆，每瓦特的 GaN 成本将下降。目前Qorvo的GaN产线已逐步从4英寸晶圆升级到6英寸晶圆，并且我们会继续努力提高GaN利用率以降低成本。随着 GaN 利用率的提升，每瓦特的 GaN成本将下降。

压电效应

压电效应是GaN本身的物理性质，它导致的一个问题是，在最接近漏极（见上图）的栅极结构中，边沿上的电场会增强，长时间会导致器件磨损。不过通过正确设计器件物理结构，可以消除 GaN 器件的这个性能下降问题。

在照搬传统设计的时候需要改进细节

GaN 是一种耗尽型器件。即是说，在施加 48V的漏极电压之前，栅极电压必须为负值，以夹止通道。一直以来，在增强模式器件中，将先在栅极电压为 0V时施加漏极电压，然后提高栅极电压，直到器件设为所需静态工作电压为止。如果在使用 GaN器件时也按此步骤执行，则因通道电阻较低，很快就会有足够的通道电流快速熔开焊线，或对 GaN 器件造成灾难性损毁。因此，必须采取额外措施，确保采用 GaN器件的设计能在施加漏极电压之前夹止通道。

栅极隔离问题

GaN面临的另一个挑战是栅极隔离问题。在标准 FET 技术下，这不是一个常见的问题；在 GaN 器件中，其原因是半导体材料发生了位错，这是 GaN特有的现象，也是器件的物理学问题。这意味着在正常工作条件下，栅极实际上会吸收电流。一般而言，对于 Qorvo 的GaN 器件，我们的实测值处于 uA/mm 范围内，而基于硅和 GaAs 的器件，电流则在每毫米皮安/纳安范围内，可忽略不计。

俘获效应/电流崩塌效应

GaN 利用方面的一个主要挑战是俘获效应/电流崩塌效应，简单而言，这种效应会在器件工作期间导致阈值电压变化。在利用 GaN 时，尤其是在 TDD调制方案下，并且栅极偏置带脉冲时，这个问题会产生一定的影响。这种俘获效应还要求采用 DPD 架构的调整/修正型算法，以优化 GaN 的线性性能。

目前，Qorvo提供和正在研究的器件能用在Doherty 放大器中，平均输出功率为30W 至100W，工作频段为1.8 至3.8GHz，以QorvoGaN25HV 工艺制成。为帮助降低成本和增加产量，我们正在把GaN 制造工艺过渡到 6 英寸晶圆，这项工作将在 2016 年底完成。

GaN工作电压与最大工作频率曲线图

另外Qorvo也在开发更小的高度集成化的 Doherty 模块，其平均输出功率为 2.5W至 10W，工作频率为 2.5GHz 至 6GHz，面向的是 MIMO 基础设施系统。我们未来的产品还覆盖了毫米波频段，其平均输出功率为 1W 至 2W，以配合5G的通信基础设施扩展。

综上，无论新一代无线基础设施产品未来如何走向，Qorvo都独具优势，我们自有的GaN 解决方案必将推动新一代网络的成功部署。

下次小编将为大家讲解研讨会涉及到的Qorvo那些性能超强的新产品，假如您对此有兴趣，请持续关注本公众号的后几期推送。

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