中国粉体网讯 由于氮化镓半导体在低功耗、小尺寸等方面具有独特的优势，近年来在功率器件市场大受欢迎。无论是在功率，还是RF应用领域，它都代表着高功率和高性能应用场景的未来，将在很大程度上替代砷化镓和LDMOS。
然而，其居高不下的成本使得氮化镓技术的应用受到很多限制。于是，碳化硅基氮化镓与硅基氮化镓器件的出现为氮化镓半导体技术发展注入了新的活力。到2026年，RF GaN器件市场预计将超过24亿美元。目前GaN-on-SiC（碳化硅基氮化镓）和GaN-on-Si（硅基氮化镓）之间的的技术和生产竞争已经出现。
碳化硅基氮化镓主导，硅基氮化镓紧跟
在RF GaN行业，一切都是从碳化硅基氮化镓技术开始的，它在20多年前即已推出，现已成为RF功率应用方面LDMOS和GaAs的有力竞争者。除了军用雷达领域的深度渗透，它还是华为、诺基亚、三星等电信原始设备制造商（OEM）5G大规模MIMO基础设施的首选。随着全球加速5G部署，碳化硅基氮化镓有望在不久的将来取代硅基LDMOS在射频市场的主导地位。据Yole预计，到2026年，GaN射频市场将达到24亿美元，2020-2026年复合年增长率为18%。其中，碳化硅基氮化镓射频市场预计达到22亿美元以上，预测期内复合年增长率为17%。
作为一个主要挑战者，硅基氮化镓商用仍在起步阶段，有望提供经济高效和可扩展的解决方案。尽管截至2021年第二季度其市场容量很小，但硅基氮化镓PA（功率放大器）凭借大带宽和小尺寸吸引了智能手机OEM。随着创新厂商的重大技术进步，一些低于6GHz的5G手机型号很可能很快采用，无疑将是硅基氮化镓的一个里程碑。
两条技术路线，谁能在5G时代胜出
碳化硅基氮化镓结合了碳化硅优异的导热性和氮化镓高功率密度和低损耗能力，衬底上的器件可在高电压和高漏极电流下运行，结温将随RF功率缓慢升高，RF性能更好，但价格明显高于硅基氮化镓。
硅基氮化镓生长速度较快，较容易扩展到8英寸晶圆；受限于衬底，目前仍是4英寸和6英寸晶圆，8英寸还没有商用。
碳化硅基氮化镓引领商用
目前业界超过95％商用RF GaN器件在采用碳化硅基氮化镓工艺。在RF应用方面，Cree（Wolfspeed）实力最强，Cree在RF领域主要走碳化硅基氮化镓路线，2019年5月，它在美国北卡罗莱纳州扩建了一座先进自动化8英寸碳化硅晶圆工厂及一座材料超级工厂，以此提升其碳化硅晶圆尺寸和市占率，并将碳化硅基氮化镓先进磊晶（Epitaxial）技术进一步应用于功率及RF元件。
硅基氮化镓的后来之势
英特尔和MACOM是目前最活跃的RF GaN专利申请者，主要聚焦硅基氮化镓技术路线。
2018年，MACOM和意法半导体（ST）合作将硅基氮化镓引入主流RF市场和应用，ST6英寸平台的制造规模、供应安全性和波涌产能与MACOM硅基氮化镓RF功率产品组合可满足主流消费、汽车和无线基站项目需求。MACOM在ST制造的硅晶圆上开发GaN器件，硅基氮化镓的预期突破性成本结构和功率密度将使4G/LTE和大规模MIMO5G天线成为可能。合作提高了硅基氮化镓产能，通过扩大晶圆供应支持5G无线网络建设，实现硅基氮化镓的成本优势、规模经济和产业化，满足全球5G网络建设的需求。在扩大MACOM货源的同时，ST也可以在手机、无线基站和相关商业电信基础设施应用以外的RF市场制造和销售自己的硅基氮化镓产品。
不管是碳化硅基氮化镓，还是硅基氮化镓，整个行业都在加速从4英寸到6英寸，甚至8英寸的演变，率先发生的应该是比较成熟和已经大规模商用的碳化硅基氮化镓技术。此外，头部企业也在探索金刚石基氮化镓器件技术。
参考来源：
[1]立厷.RF应用：碳化硅基PK硅基氮化镓
[2]高规格的痛苦面具，GaN-On-SiC的未来.集微网
[3]碳化硅基PK硅基氮化镓：谁是半导体应用的赢家？.维科网
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