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MACOM专注于硅基氮化镓,将持续重点投入
录入时间:2018/3/29 16:26:51

MACOM专注于硅基氮化镓,将持续重点投入

           ——专访MACOM无线产品中心资深总监成钢先生

MACOM是一家高性能模拟射频、毫米波、微波和光电解决方案的领先供应商,近年来一直在大力发展氮化镓产品。本刊记者就此在电子设计创新大会(EDICON China 2018)上采访了无线产品中心资深总监成钢先生。

氮化镓有哪些特点?可以制造哪些器件

氮化镓具有高禁带、高电压、高功率、高带宽的特点。在射频微波领域,可以采用传统工艺的产品理论上都可以使用氮化镓。近期主要是大功率放大器、大功率开关、限幅器等跟功率相关的高频应用。长期来看,在低功率应用方面,比如低噪声放大器、手机放大器,氮化镓也是可以工作的。

氮化镓技术现在是否已经成熟?还有哪些可以改进的空间

我们觉得氮化镓技术已经达到相当成熟的状态。像对可靠性和一致性要求比较高的基站已经应用氮化镓产品。另外,像军用雷达和一些大功率的工业应用中也出现了氮化镓。像我们公司的硅基氮化镓在军用通信上也有很广泛的应用。实际上氮化镓在90年代就已经出现,并进入了美国的军用电台,在海湾战争和沙漠风暴里面都有使用。我们的氮化镓产品累计的使用量超过100万片,还没有发生过一片的召回或退回。说明它的成熟度已经满足了最严酷的环境,已经可以普遍应用了。

如果说改进的空间,我觉得还是有几方面可以做的。一是它的成本相对于现在主流的硅基产品,如LDMOS或双极型晶体管,还是比较高的,这个会阻碍它扩展新的市场。我们希望通过工艺进步和产量扩大来降低成本。在工艺方面,当然还有发展的空间。氮化镓的一些工艺参数还没有达到目前最先进的一些工艺的水平,这限制了它的一些工作特性,包括频段、带宽。如现在基站上用的氮化镓还不能支持更高的频率,如28G、39G这样的毫米波频段。

硅基氮化镓和炭化硅基氮化镓的成本是不是都已经降到了可以大规模商用的程度

对于硅基氮化镓,我们可以很负责任地说已经达到了可以大规模商用的程度。但是对碳化硅基氮化镓,就要具体分析了。有个别厂家的生产规模可能已经非常大,就可以支持规模应用。但是我们看到大部分碳化硅基氮化镓的成本结构还不能支持大幅度降价,限制了其在市场上的规模应用。

MACOM是何时进入氮化镓领域的在这个领域的投资规模有多大?

MACOM进入这个市场相对是比较早的,基本上在90年代初、在美国军方对氮化镓感兴趣的时候,我们就开始了对氮化镓的投入。那个时候基本上是碳化硅基氮化镓。2014年我们花大价钱收购了美国Nitronex公司的全部业务,包括其拥有的大量硅基氮化镓专利。我们认为,在大规模民用市场上,它的成本和性能的平衡会带来更好的表现。当然要把氮化镓扩展到基站和工业应用上,则需要更多的持续投入。最近我们和ST签署了一个战略性投资协议。可以让我们利用ST比较成熟的CMOS工艺来制造氮化镓。与ST的这个合作我们会有大量的投入,具体数字我不太方便透露,但是应该说是相当大的,每年数千万美元是必须的。

MACOM有非常多的产品线,氮化镓产品线在公司里处于什么样的地位?

MACOM始终把硅基氮化镓作为一个主要的战略方向。在射频应用方面,我们把氮化镓放到了射频能量产品和基站产品线里面。射频能量应用包括ISM应用、射频加热等。针对基站的应用和针对工业的应用虽然原理上有所不同,但是对功率的需求有共同点。所以我们把硅基氮化镓作为公司的一个核心技术,它可以适用到很多领域。微波射频产品线是我们公司最主要的一个产品线。氮化镓又是这个产品线最主要的核心技术平台,所以氮化镓是MACOM会长期重点投入的一个方向。

MACOM的氮化镓产品有何优势

最主要的优势是在性能上面。相对于LDMOS产品,我们的硅基氮化镓产品的能量效率有差不多5.5-10%的优势,也与碳化硅基氮化镓产品的射频能量效率相当。另外,我们的产品的线性度是优于碳化硅基的产品的。这使得它非常适合基站的复杂数字信号调制,在达到同样的线性要求时,我们的产品在效率上的妥协就会相对较少一点。所以线性度是我们在性能上的另外一个优势。

当然成本也是非常清楚的一个优势,成本优势主要来自于高功率密度。氮化镓的功率密度比LDMOS或普通硅基产品高4到5倍。因此,同样尺寸的晶圆产出的器件就比LDMOS高4到5倍,这对降低成本是非常有帮助的。同时硅基和碳化硅基氮化镓的功率密度是相同的,但是碳化硅基氮化镓的材料特性不支持八吋及以上的晶圆,现在主流的产品都在四吋上。而MACOM和ST即将发布八吋晶圆的硅基氮化镓产品,这对成本的降低是决定性的。长期来看,硅基氮化镓的成本优势会越来越明显,会低于现在所有主流的射频器件。

MACOM现在还关注碳化硅基氮化镓吗是否还在研发

我们开始时做的是碳化硅基氮化镓,后来又做硅基氮化镓。因为我们内部有这两种工艺,在做了比较以后,我们判断硅基氮化镓产品在所有应用,甚至一些国防或者要求比较高的应用中从性能上完全可以取代碳化硅基氮化镓。所以我们已经在去年这个时间把所有碳化硅基氮化镓产品线关停了。所有原来用碳化硅基氮化镓的产品都已经转到硅基氮化镓上来了。

谈一下MACOM的氮化镓产品近几年的全球销售情况,尤其是在中国市场的表现如何

我们的产品的使用面是比较宽的,在各个细分市场上我们这两年做了大量的工作,为很多客户做了design in的工作,也得到了一些比较正面的反应。在中国市场,我们和所有主流基站厂商和射频能量应用供应商都有一些项目合作。在基站应用上面,我们已经实现了批量发货。不光是传统的4G LTE市场我们已经实现了量产和和发货,还包括新的5G市场,当然这个市场现在主要是试验局为主。我们第一个发布了3.5GHz的MCM模块,来支持中国移动的5G试验局。


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