不仅仅是GaN!看Qorvo引领5G时代关键技术的三大优势

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3月21日,享誉业界的“功率及化合物半导体国际论坛2019”于SEMICON China同期在上海浦东嘉里酒店成功举办。Qorvo高级销售经理黄靖(James Huang)出席论坛并发表演讲,解释了GaN是如何满足5G技术的新需求,并强调Qorvo引领5G时代的三大优势。
 
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Qorvo高级销售经理黄靖(James Huang)出席论坛
 
GaN为何是实现5G的关键技术?
 
目前基站用功率放大器主要为基于硅的横向扩散金属氧化物半导体LDMOS技术,不过LDMOS技术仅适用于低频段,在高频应用领域存在局限性。换言之,GaN优势在于更高功率密度及更高截止频率(Cutoff Frequency,输出讯号功率超出或低于传导频率时输出讯号功率的频率),尤其在5G多输入多输出(Massive MIMO)应用中,可实现高整合性解决方案。
 
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同时对于既定功率水平,GaN具有体积小的优势。有了更小的器件,则可以减小器件电容,从而使得较高带宽系统的设计变得更加轻松。
 
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同时为了满足多样的5G要求,GaN制造商需要提供跨越宽频率和功率水平范围的多个变体。有了多个GaN工艺可供选择,设计人员可以将GaN技术与应用进行最优匹配。Qorvo 目前拥有世界一流的 GaN 全工艺生产技术,能提供从QGaN50到QGaN09,从20伏、28伏、36伏、48伏到65伏所有电压的产品线。这些都是在Qorvo在长期面对未来5G以及现在4G通信技术所进行的技术储备。
 
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以高电压低频率范围举例,Qorvo的0.25µm高压技术(即QGaN25HV)开始发挥作用。QGaN25HV使我们能够通过0.25µm器件升高至48V,实现高增益和功率效率。QGaN25HV非常适合迈向6GHz的5G基站。在L和S频段之间的较低4G频率下,我们最高功率密度的0.5µm技术可达每毫米10W。而在高频应用领域,Qorvo目前的GaN工艺产品组合包括针对更高频率的0.15µm技术。
 
Qorvo引领5G时代的三大优势
 
此外,随着 5G 步伐的不断临近,不仅是半导体材料的替代加速,各大厂商之间的竞争也愈发白热化,都在试图抢占 5G 时代的主导权。作为全球技术领先的IDM大厂,Qorvo有实力为客户提供完整的解决方案。据James介绍,Qorvo引领5G时代的核心技术优势主要体现在三个方面:制造工艺、封装技术以及大规模生产所带来的低成本优势。
 
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在制造工艺上,除了上述提到的GaN全工艺生产技术外,Qorvo还掌握了GaAs HBT与pHEMT制造工艺,CMOS和SOI实现低成本高效功放。此外,Qorvo 高级 LowDrift™ 和 NoDrift™滤波器支持最高水平的 LTE 共存无线网络覆盖,提供市场领先的超稳定温度性能和更出色的用户体验,以及世界级 SAW 和 BAW 技术支持广泛的滤波功能,如带通、频段选择、共存滤波器、延迟线和频段抑制滤波器。每一个产品种类下都有丰富的产品型号,并在射频链路中占据重要地位。
 
不仅如此,Qorvo还拥有独立的封装厂和制造厂,更有利于控制成本和稳定质量,加快高集成度产品的研发进度。无论是多芯片模块(MCM)封装、QFN封装技术,还是Qorvo独特的晶圆级封装(WLP)技术,或是更先进的封装技术如LCOR等,在Qorvo完善的一体化设计研发与制造的全球生产运营体系保障下,都能有效降低器件成本。此外,随着Qorvo全球范围内最大的组装、封装和测试运营中心德州工厂三年前正式投入运营,更是很好的补充了Qorvo现有的北京制造业务,并与Qorvo北京工厂组成Qorvo中国制造中心,共同合力支撑全球的生产运营。
 
展望未来,尽管实现 5G 还有很长的路要走,但 Qorvo 已在开发相应的工艺技术和封装技术,以推动客户的 5G 应用,GaN也必将在 5G 格局中发挥激动人心的关键作用。
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GaN路线之争再起波澜

凭借高功率、高频工作环境下的优良性能,氮化镓(GaN)正在快速崛起,无论是在功率,还是射频应用领域,GaN都代表着高功率和高性能应用场景的未来,将在很大程度上替代砷化镓(GaAs)和LDMOS。

为什么GaN用于D类放大器独有优势

多年来,设计人员一直在使用 Si MOSFET 进行 D 类放大器设计,这要归功于其在性能优化方面不断取得的进步。然而,要进一步改进 Si MOSFET 功能和特性已经非常困难。此外,降低 RDS(on)将需要更大的晶片尺寸,导致更难以构建紧凑的音频放大器设计。然而,GaN HEMT 突破了这一限制,同时也消除了 Qrr,再加上较低的 Coss 以及在较高开关频率下运行的能力,可以创建体积更小、更加紧凑的设计,通常情况下无需使用散热器。所进行的 THD+N 测量还表明,这项新技术可以实现出色的音频性能。

射频前端

5G 愿景的真正实现,还需要更多创新。网络基站和用户设备(例如:手机)变得越来越纤薄和小巧,能耗也变得越来越低。为了适合小尺寸设备,许多射频应用所使用的印刷电路板(PCB)也在不断减小尺寸。因此,射频应用供应商必须开发新的封装技术,尽量减小射频组件的占位面积。再进一步,部分供应商开始开发系统级封装办法(SiP),以减少射频组件的数量——尽管这种办法将会增加封装成本。

浅析适用于射频微波等高频电路的半导体材料及工艺

半导体材料是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在 1mΩ·cm~1GΩ·cm 范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。按种类可以分为元素半导体和化合物半导体两大类,元素半导体指硅、锗单一元素形成的半导体,化合物指砷化镓、磷化铟等化合物形成的半导体。随着无线通信的发展,高频电路应用越来越广,今天我们来介绍适合用于射频、微波等高频电路的半导体材料及工艺情况。

SiP技术在5G时代的新机遇

各大手机厂商相继发布5G手机,5G手机的销量超预期,基于毫米波技术的5G手机对SiP的需求量增大。对于整机厂来说,采用成熟的SiP方案可以简化手机的设计和制造流程,节省成本,并缩短开发时间,加快机型的商业化时间,成为成本和抢占市场先机竞争的利器。