SiC上沉积的GaN最新技术

2012-02-12 15:02:39来源: 互联网
为什么GaN可以在市场中取得主导地位?简单来说,相比LDMOS硅技术而言,GaN这一材料技术,大大提升了效率和功率密度。约翰逊优值,表征高频器件的材料适合性优值, 硅技术的约翰逊优值仅为1, GaN最高,为324。而GaAs,约翰逊优值为1.44。肯定地说,GaN是高频器件材料技术上的突破。

  为了充分发挥GaN技术的优势,我们在SiC衬底上沉积GaN, 应用低热阻材料进行封装。借助SiC的低热阻特性,通过把GaN热阻降到最低,能充分发挥GaN耐高温的特点—这是射频功率器件的重要参数。

  我们即将发布的是高电子迁移率晶体管,能充分发挥GaN固有特性的功率管:高电子漂移速度。这些功率管是耗尽型器件,即器件总是在开启状态,不需要加压偏置。负的栅压偏置会把功率器件关断。这一负压偏置并不容易设计,但我们不仅提供器件,还提供解决方案,我们已有参考偏置电路,可以在器件的设计过程提供给客户。

  两种材料的混合

  从合成半导体角度, 意识到现在我们所讨论的是两种材料(SiC和GaN)的混合非常重要。SiC用作衬底,充分发挥了这一材质优良的温度传导性。GaN用作结,提高了效率和功率密度,另一方面也把频率提高到了LDMOS不能达到的范围。

  在射频功率器件中,虽然是水平沟道,但电流会从衬底流向源极。因此,需要降低LDMOS器件衬底的阻抗。多数供应商用硅衬底制作8英寸(200mm)的晶圆。相反,很少供应商应用SiC材质,使用的供应商也正在由3英寸向4英寸的转化过程中。因此,现阶段SiC成本较高。但是这一成本提高,在性能优势上增加的优势更大:温度传导性5倍提高,电气失效方面9倍以上的提高?

  在GaN外延层上构建结区,是GaN这一异质结构器件的特点,带来了电子漂移速度和击穿场强方面的优势。最大电子漂移速度(表征电子移动性的另一参数)为硅材质的三倍, 结果是更的低Rds(on)和更小的栅长,因此也能工作在更高的功率密度下。

  GaN更好的电子移动性和击穿场强,给需要低阻抗、高电压的应用市场开辟了新道路。在功率器件领域,我们将看到,比使用硅技术的LDMOS击穿场强高两倍,Vds偏置电压更高的GaN技术将得到应用。GaN的另外一个优势是能承受更高的温度。我们GaN 器件额定的最高工作温度是250 ℃, 而LDOMS为225℃。

  GaN作为射频器件材料的优势是突出的,毋庸置疑的。需要证明这一点,请参考表1中,LDMOS和GaN 两种材料的效率、功率密度对比。

  从生产角度上来讲,仅做了非常少的流程改动,在CMOS工厂环境下就集成了LDMOS硅技术。这对于每年消耗数千个晶圆和数以百万计器件的市场来说,非常必要,而且也通过大规模经营达到了经济节约。如今,GaN只能在特定的工厂里进行流片生产,掩模数量也有限,要达到大规模经营经济还需要几年时间。

  我们专注于给市场带来种类更齐全的产品。这也给客户提供了测试GaN是否适合各种应用的机会。但我们并不止步于GaN测试,今年我们将全面发布这一技术,提供系列产品和应用支持,帮助客户将GaN用于大规模生产中。

  CLF1G0530-50是恩智浦发布的第一个GaN产品。型号中,C代表使用的是GaN技术,F代表陶瓷封装,1G代表第一代GaN技术,0530代表工作频率从500~3000MHz,50代表50瓦P1dB功率的器件。这一命名方式也将沿用于我们以后发布的系列产品中。紧随其后,我们将发布100瓦和150瓦无内匹配的500~3000MHz宽频带产品,也将逐步完善并发布一些特定频率的型号。

  通信基站是射频功率器件最大的市场应用,典型工作频率从各种低于1,000MHz的GSM应用,到2,700MHz的WCDMA、LTE应用,还包括直到3,800MHz的Wimax应用。近期,射频功率放大器已经从传统的AB类转换到了性能显著的Doherty结构。Doherty为混合功放,包括主功放和辅助功放两个功能部分,牺牲部分线性去取得了效率的提高,但是通过与数字型号处理技术的结合--数字预矫正技术的结合,基站设计可以同时取得高效率与高线性。

  在2011年6月巴尔的摩的IMS/MTTS展会上,我们展示了2.7GHz的GaN Doherty演示板,应用三个无内匹配的宽频带GaN器件,取到了比LDOMS更优的功率密度和效率,也得到了业界的广泛关注。针对基站应用,下一步是增加匹配设计,预计2012年上半年将可以商用。

  在这里非常有必要提到SiGe,另一广泛关注的半导体技术。SiGe有区别于GaN的独特优势。然而, GaN的优势表现在它是最适合制作射频功率器件的材料,而SiGe的优势表现在如果应用于射频混合信号方案,它相比GaAs而言成本优势更加明显。

关键字:SiC  GaN

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0212/article_14204.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
SiC
GaN

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved