GaN 与 LDMOS 大对决：射频领域的技术风云与未来走向

发布时间：2025-03-13 13:38:39

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

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在科技飞速发展的当下，半导体技术领域的每一次突破都能引发行业的变革。其中，氮化镓（GaN）和横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）在射频和功率应用方面备受瞩目，它们之间的 “较量” 与发展，成为众多电子领域从业者关注的焦点。

GaN 作为新兴的半导体材料，近年来在射频和功率应用中迅速崛起。GaN 器件涵盖射频器件和电力电子器件，产品种类丰富，从射频领域的 PA、LNA、开关器、MMIC，到电力电子领域的 SBD、各类 FET 等，广泛应用于基站卫星、雷达、无线充电、电源开关等诸多市场。按工艺划分，GaN 器件又分为 HEMT、HBT 射频工艺和 SBD、Power FET 电力电子器件工艺两类。它的出现弥补了传统技术的不足，结合了 GaAs 的高频性能和 Si 基 LDMOS 的功率处理能力，展现出强大的竞争力。

5G 时代的到来，更是为 GaN 技术提供了广阔的舞台。5G 网络需要大规模 MIMO 和 Sub-6GHz 部署，以及毫米波频谱的运用，这对射频技术提出了更高的要求。GaN 技术在 sub-6GHz 5G 应用中优势明显。在频率方面，它在 3.5GHz 及以上频率表现出色，而 LDMOS 在这些高频下则面临挑战。GaN 具有高击穿电压、高电流密度、高过渡频率、低导通电阻和低寄生电容等特性，这些优势使其能实现高输出功率、宽带宽和高效率。采用 Doherty PA 配置的 GaN 在 100 W 输出功率下平均效率可达 50％ - 60％，大大降低了发射功耗。而且，GaN PA 的高功率密度使得其尺寸更小，占用 PCB 空间少，还能使用 QFN 塑料封装，降低成本。同时，GaN 在高频和宽带宽下的高效率，让大规模 MIMO 系统更紧凑，可在较高温度下可靠运行，减少了散热器的使用，进一步实现了更紧凑的外形设计。这些优势促使基站和网络 OEM 逐渐将 PA 从 LDMOS 技术转换到 GaN 技术。

然而，这并不意味着 LDMOS 就失去了市场。LDMOS 在射频功率放大器设计中有着深厚的根基，以其低失真、高效率、高输出功率、高可靠性和低成本等优点，在众多领域占据重要地位。在雷达应用方面，LDMOS 表现突出。高功率放大器常用于国防、航空航天和气象雷达等，从早期到现在，多种有源器件半导体技术被用于放大不同频率的信号。LDMOS 作为一种较新的技术，广泛应用于高线性通信以及宽带 CW 放大器，尤其适合 L 波段脉冲应用和长脉冲、高占空比应用，其极低的每瓦特热阻赋予了它出色的 VSWR 耐受特性。尽管与 GaN HEMT 相比，LDMOS 在功率效率上稍显逊色，且 GaN HEMT 是耗尽型器件，在使用上存在一定限制，但在特定的应用场景下，LDMOS 依然是可行的选择。例如恩智浦的 MRFX 系列高功率产品，基于 65-LDMOS 技术，就展现出了该技术的独特优势。

在实际应用中，选择 GaN 还是 LDMOS，需要综合考虑多种因素。波形类型、频率、带宽和输出功率水平等都是决定因素。在 S 波段及以上，SIC 基的 GaN HEMT 通常是最佳选择；而在其他情况下，则需要在成本与性能之间寻找平衡。

LDMOS 不会因为 GaN 的出现而被淘汰。虽然 GaN 来势汹汹，在 5G 等新兴领域取得了显著的成绩，但 LDMOS 凭借自身的优势，在特定的应用场景中依然有着强劲的需求。未来，这两种技术将依据不同的应用需求，在各自的领域发光发热，共同推动射频和功率应用领域的技术发展，为电子行业带来更多的创新与进步。

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