进击的 GaN

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GaN 有多少种?应该选择哪一种?这实在不好回答,尤其对那些存在选择恐惧症的人来说,而 Brent Dietz 则给出了他的见解。
 
氮化镓 (GaN)是一种半导体技术,可以为各种高能耗型 RF 系统提供高电流和高电压功能。共有多少种?让我们来算一算:
  • 硅基氮化镓(GaN-on-silicon 或 GaN-on-Si)
  • 碳化硅氮化镓(GaN-on-silicon carbide 或 GaN-on-SiC)
  • 金刚石氮化镓 (GaN-on-diamond)
  • 蓝宝石氮化镓 (GaN-on-sapphire)
  • 绝缘体氮化镓 (GaN-on-insulator)
  • 氮化镓氮化镓(GaN-on-GaN)
以及我喜欢的带连字符名称——六方氮化硼氮化镓(GaN-on-hexagonal boron nitride 或 GaN-on-h-BN)
 
如果不使用连字符,不仅几乎无法写出 GaN 产品名称,而且您甚至都无法定义 GaN 产品。毕竟,这是一种宽带隙或 III-V 半导体! 
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甚至连 GaN 的应用也都使用了连字符:
  • 智能电网 (Smart-grid)
  • 混合电动汽车 (Hybrid-electric car)
  • DC-DC转换器 (DC-DC converter)
  • 点对点基础设施 (Point-to-point infrastructure)
  • 高可靠性网络 (High-reliability networking)
  • 电池供电应用 (Battery-operated appliance)
  • 场效应晶体管 (Field-effect transistor, FET)……
 您可以从此看出为什么一些公司会将 GaN 视为双赢 (win-win)。
 
GaN-on-Si 与 GaN-on-SiC
无论您选择哪种 GaN,我们对高功率密度的承诺始终如一,尽管一些产品可能会比另一些更加出色。在 GaN 社区中,关于 GaN-on-Si 与 GaN-on-SiC 的讨论一直非常激烈,大家一直在争论哪种技术更胜一筹。
 
出乎意料的是,散热是其中一个争论要点。GaN 可能用于需要较高输出功率的应用中,因此,会生成大量的热量。为确保最佳性能和使用寿命,一些 GaN 设备要求通过有效的路径将热量从工作设备的表面排出。在 Qorvo,我们相信拥有出色散热属性的碳化硅 (SiC) 能够用作散热通道的材料。正如我们的 For Dummies® GaN 技术一书(福利第一波——氮化镓 For Dummies® 中文版点击就送!)中所述:
 
“GaN 通常是高温下在异质基板(RF 应用中为碳化硅,电源电子应用中为硅)上产生。GaN-on-SiC 方法结合了 GaN 的高功率密度功能与碳化硅出色的导热性和低 RF 损耗。这就是 GaN-on-SiC 成为高功率密度 RF 应用合并选择的原因所在。”
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GaN-on-SiC 器件也更适合恶劣的海陆空环境。GaN-on-SiC 的 RF 功率密度比基于砷化镓 (GaAs) 的 RF 放大器高出 5 倍至 6 倍。其功能经过验证,非常适合基础设施、国防和航空应用,如雷达、电子战、通信、导航及类似应用。GaN-on-SiC 让客户可以灵活减少电路板空间和系统成本,同时提高系统性能。
 
展望未来,GaN-on-SiC 可以用来支持下一代无线网络的部署,但 GaN-on-Si 也不是不可能的。最终选择取决于所需的功率密度和成本。尽管任何一方都不愿屈服,但大规模生产证明 GaN-on-SiC 方案可以在更小的封装中提供高功率密度。随着我们向 5G 时代迈进,GaN-on-SiC 将成为最快捷的方式。
 
GaN-on-Si、GaN-on-SiC……
也许有人会问:“我们难道不能同时使用这两种 GaN 吗?”
而我会说:“进击吧,GaN!”愿最佳的 GaN 技术取得胜利。
 
关于作者:
 
Brent Dietz
Director of Corporate Communications,Qorvo
Brent 已在高科技行业工作了三十多年,见识过形形色色的工程技术,他的主要工作是通过报导和非技术性分析让公众了解技术极客的世界。这项工作充满了挑战——要简化描述而不扭曲事实。Brent 做到了这一点,凭借他独有的幽默感,一次又一次同读者分享高价值的见解。
 
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