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发表于 2024-2-23 11:48:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
GaN器件分类
GaN被誉为“半导体材料的华丽家族”,基于优异的特性,其被制备成了许多种类的器件。按照功能来划分,主要的GaN材料器件包括LED、激光等光电器件,以及电力电子和微波射频器件。
从衬底材料划分,可分为硅基GaN、SiC基GaN、蓝宝石基GaN等器件。
从芯片架构划分,可分为常开型(D-Mode)器件、常关型(E-Mode)器件以及垂直型器件。

GaN器件分类领域
GaN电力电子器件具有击穿电场强度高、耐高温工作、高频高效等优势,是实现“绿色能源”的核心器件,通常工作电压为600V-900V,可在10kW及更高范围内作为高功率密度的电力电子转换器,应用范围包括消费类产品、服务器、通讯和工业电源、伺服驱动器、电网转换器、电动汽车车载充电器和直流/直流转换器等。
GaN射频器件已成功应用于众多领域,以国防应用(军用雷达/电子对抗/航天等)和无线通讯(基站)设施为主,其他包括卫星通信、民用雷达、有线宽带和射频能量等领域。国防军事与航天应用市场仍然是拉动GaN微波射频器件市场规模的主要驱动力,而5G基站建设是影响GaN微波射频器件市场规模变化的主要因素。
对于GaN HEMT器件而言,制造工艺与硅器件类似,主要工艺包括:清洗、光刻、刻蚀、金属沉积、镀膜、注入、退火等。通常包括以下步骤:外延生长AlGaN/GaN异质结材料;当生长完成之后,依次进行源、漏欧姆接触、器件隔离、表面钝化,栅槽刻蚀、栅金属蒸发、保护钝化、互连开孔和互连金属蒸发等一系列关键工艺。


GaN的材料特性使射频器件在功率密度、外形尺寸、击穿电压、热导率、工作频率、带宽和效率方面具有优势。在过去的十几年中,GaN已经成为一种越来越重要的射频应用技术,GaN技术的进步正在推动无线系统向前发展。
国防应用和5G通信是GaN射频器件的两大主要“战场”。在2007年至2013年期间,大约85%的射频GaN器件的营收来自国防应用。从2007年到2019年,来自国防的GaN营收增长了75倍。2013年开始,射频GaN器件营收增长急剧上升,新的增长点来自基站设备,相关制造商开始设计评估GaN射频器件的可靠性和性能特点。2014年基站的GaN射频营收曾超过了国防应用。
基站应用的增长,使得GaN射频需求不止局限在国防应用,而GaN射频技术的进一步成熟,使得它将被广泛用于5G商业通信,也让GaN成为军用航空、空中交通管制、气象服务、飞机到卫星通信、电子战、太空探索等导航和安全系统的电信和雷达的支柱。
目前,市场上比较成熟的产品为SiC基GaN射频器件,包括:
·面向雷达应用的UHF、L、S、C、X、Ku、K、Ka波段功率放大器;
·面向通信基站应用的Sub-6GHz功率放大器和毫米波功率放大器;
·以及面向射频能量的45GHz功率晶体管。
未来技术的重点发展趋势包括面向5G移动通信基站和终端应用的低成本、高性价比的硅基GaN功率放大器和面向国防大功率高性能应用的金刚石基GaN功率放大器。

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