性能优势
在评估氮化镓的技术轨迹和市场潜力时,必须充分肯定其基线技术优点,这也是将其与传统半导体技术区分开来的优势。
就砷化镓 (GaAs) 和 LDMOS 而言,它们的性能特性(以功率、效率、带宽及热稳定性来衡量)都足以满足其目标应用。而在其最明显的缺陷当中,值得一提的是,砷化镓只能提供有限的功率输出(低于 50W),而 LDMOS 受限于较低频率(低于 3GHz)。
正当砷化镓和 LDMOS 在功率和频率上显现出缺憾之时,氮化镓却在这两个指标上彰显出了卓越的性能,同时,它还具备某些附加的技术优势。氮化镓的原始功率密度比当前砷化镓和 LDMOS 技术的高很多,且支持将器件技术扩展到高频应用。氮化镓技术允许器件设计师在保持高频率(比 LDMOS 的频率高出 10% 以上)的同时实现宽带宽。如果加以适当利用,这种频效差量能够在系统层面上对商业应用产生巨大的影响。
成本竞争
如今,氮化镓的性能优势在射频和微波行业众所周知。但是氮化镓的历史成本结构决定了它成本不菲,这减慢了其成为主流应用的速度。
然而,这种情况将不再持续,客户对氮化镓的看法和期望正不断调整演变。考虑到固有的功率密度优势和向 8 英尺基底扩展的可能性,第四代氮化镓(如图2)有望制造出在绝对 $/W 上比 LDMOS 更具成本效益的基于氮化镓的器件,更不用说其在系统层面上的优势;在量产层面上,第四代氮化镓能够提供比性能相仿但更加昂贵的碳化硅基氮化镓晶圆低得多的成本。更重要的是,行业发展已为硅基氮化镓在商业化规模量产、库存维护、适应需求激增等方面打下了坚实的基础,缓解了供应短缺的担忧。只要碳化硅基氮化镓继续依赖耗时、高成本的制造工艺,这种担扰就将持续下去。