最近，越来越多的企业和代工厂联手，合作开发硅基GaN器件，希望凭借低成本，打入手机、国防和5G等通信市场。
意法、MACOM、雷神...
联手推动硅基GaN射频
10月21日，IQE宣布，已开始跟格罗方德（GlobalFoundries）开展长期战略合作，以开发用于移动和无线基础设施的硅基GaN技术。根据公告，格罗方德将使用IQE提供的GaN晶圆，在佛蒙特州伯灵顿的Fab 9工厂生产硅基GaN产品。格罗方德前身是AMD的芯片制造厂，目前是全球第三大晶圆代工厂，仅次于台积电与三星电子。IQE是一家伦敦上市公司，为光子学及其它器件提供半导体晶圆材料。IQE表示，“这次合作标志着格罗方德认可了我们GaN 产品的质量，大批量硅制造对GaN 的性能与成本结构都有益”。除了跟格罗方德合作外，IQE在今年上半年财报中提到，还有几家芯片代工厂对硅基GaN 技术越来越感兴趣，相关的联合开发计划将于 2021 年下半年取得进展，为射频基础设施市场开发多样化、具有成本效益的产品。“三代半风向”了解到，雷神、意法半导体、MACOM等也已进军硅基GaN射频领域。今年5月，雷神发布公告称，将与格罗方德合作开发硅基GaN半导体，双方将为5G通信带来更低成本的GaN产品。根据协议，雷神将会把专有的GaN硅技术和专利授权给格罗方德，而格罗方德将在其Fab 9工厂生产GaN芯片。2018年2月，MACOM与意法半导体达成一项协议，MACOM会在一系列射频应用中使用意法半导体的硅基GaN芯片。在射频GaN行业，SiC基GaN一直是主流技术，但器件成本较高。虽然硅基GaN射频芯片具有巨大的前景，但仍有许多技术问题需要解决，因此目前的市占率也比较低。根据Yole报告，2020年硅基GaN在射频领域的营收不到500万美元，占比不到1%。据“三代半风向”了解，相比SiC基GaN，硅基GaN存在热导率劣优势，前者是后者的3倍。同时，硅基GaN的外延成本也高于SiC基GaN，硅基GaN必须生长5μm厚才能获得良好的质量，SiC衬底只需生长2μm。而且硅基GaN的良率普遍在60%左右，阻碍了规模化发展。另外，硅基GaN也仅限于6 GHz以下的应用，因为器件的增益、效率和输出功率会随着频率的增加而下降。但是根据MACOM总裁兼首席执行官当时的说法，他们经过对化合物半导体工厂进行小幅度的改进，已经证明了硅基GaN的优点，射频性能和可靠性甚至超过了SiC基GaN。而另一个机构——Imec甚至已经构建了一个8英寸无金CMOS兼容平台，实现了基于硅基GaN的低损耗射频器件。随着技术的不断进步，Yole预测，硅基GaN器件市场预计将在 2026 年达到 1.73 亿美元，2020-2026 年复合年增长率为 86%。而除了通信市场外，分析机构Strategy Analytics认为，一旦器件价格突破0.04美元/W（0.26元/W）的障碍，硅基GaN在射频能量市场也将出现重大机遇，潜在的射频能量设备出货量达到数亿件，销售额将达到数十亿美元。
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