全球射頻GaN器件代工廠巡覽

GaN已經(jīng)在大部分高功率軍事應(yīng)用中占據(jù)強(qiáng)有力的穩(wěn)固地位，,并已占領(lǐng)一些有線電視和蜂高基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)，但是LDMOS目前仍占據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)市場(chǎng)的絕大部分份額但這種情況可能很快就會(huì)改變，因?yàn)镚aN性能與LDMOS基本相當(dāng)甚至更勝重心轉(zhuǎn)移到6英寸碳化硅基GaN上：MACOM公司也宣布將嘗試在成本較低的CMOS生產(chǎn)線上生產(chǎn)8英寸硅基GaN;(法國(guó)OMMIC已實(shí)現(xiàn)6寸線的硅基GaN·且2017年將此外·GaN在高功率應(yīng)用市場(chǎng)上還在挑戰(zhàn)G結(jié)果·總體情況北美有幾家GaN的代工廠(其中一家在加拿大)·歐洲有兩家·還有被稱作是最大的不受管制類化合物半導(dǎo)體制造廠家提供化合物半導(dǎo)體的代工服務(wù)·而且這兩家公司都對(duì)外宜布說(shuō)他們的6英寸GaN生產(chǎn)線已投產(chǎn)或正在建設(shè)Torance的GCS公司拒絕提為本項(xiàng)調(diào)查提供工藝信息·因?yàn)镚CS是典型的受ITAR(國(guó)際武器貿(mào)易條例)控制的公司·他們確實(shí)為一些公司提供射頻GaN的制造服務(wù)。還有幾個(gè)專用的RFGaN制造商，像雷聲(Raytheon)·MACOM和Qorvo根據(jù)我電壓V晶圖尺寸(英寸)有3無(wú)66直5有2無(wú)4NationalResearthCeu5有37t3E.GaN(開發(fā))3無(wú)3D006GH(并發(fā))1無(wú)3UntedMonolhieSamkendu57有4有有4有46有446有4表一：七家公司提供的RF射頻制造工藝的完整列表。最大功率密度范圍為6至8W/mm·其中Wolfsped公司提供的50V0.4μmG50V3工藝可高達(dá)8W/mm-6W/mm或更大的其它高功率密度工藝可從BAESystems-FaunhoferNationalReseachCounadlWIN和Wofsped獲得。運(yùn)行頻率最高的工藝是Fraunhofer的GaN10,其0.1pm器件工作在94GHz,以及OMMIC的D006GH(開發(fā)中),其60nm器件工作到100GHz幾家代工廠的效率超過(guò)60%,包括BAEFraunhoferWolfspeed.UMS和WIN。大多數(shù)工藝都包合碼板或作為一個(gè)選項(xiàng)提供·所有調(diào)查的鑄造廠使用3或4英寸晶圓·有兩家計(jì)劃很快改為6英寸品圓。BAESystems在2000年收購(gòu)了LockheedMartnSanders公司的設(shè)施。它們基于碳化硅襯底的GaN工藝可獲得最佳熱性能·被用于要求高性能的軍事應(yīng)用(以及某些雙用逾的商業(yè)市場(chǎng)·當(dāng)它們的工藝和或設(shè)計(jì)專長(zhǎng)正好適合時(shí))。2005年，這個(gè)應(yīng)用于軍事應(yīng)用的方法由DARPA在寬能隙半導(dǎo)體射頻項(xiàng)目中首次確定為可用的初始版本的工藝當(dāng)前的晶片尺寸為4英寸·到2014年·它們發(fā)布了基于6英寸晶圓的MMIC功率放大器(PA)高產(chǎn)量工藝流程·使用其場(chǎng)板(FP)GaN工藝2·目前正籌劃到2017年發(fā)布一個(gè)6英寸晶圓基的“無(wú)場(chǎng)板”(NFP)產(chǎn)品BAE公司的0.2μm場(chǎng)板工藝，最初開發(fā)時(shí)間為2005到2008年，現(xiàn)在成為了一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工藝·市場(chǎng)上已經(jīng)有很多公司都能提供·它們更新的NFP工藝性能高且價(jià)格低廉這包括高達(dá)50GHz時(shí)的高功率、高增益和高效率·采用2mil厚的晶片，可以在每個(gè)源下放置小過(guò)孔實(shí)現(xiàn)低電威接地。這與輸出電容(Cds)減少了的元件相結(jié)合·使寬帶放大器可提高增益和功率附加效率(PAE)-NFP工藝的140V典型BVgd具有PA設(shè)計(jì)中對(duì)時(shí)高電壓的高度耐受性·以及低噪聲放大器(LNA)的高Pin生存能力·6英寸的NFPGaN工藝成本將更低，并可利用BAE運(yùn)行6英寸PHEMT工藝達(dá)10年以上的經(jīng)驗(yàn)。到100GHz范圍的三種工藝：1)相極長(zhǎng)度0.5um,工作電壓50V,頻率范圍高達(dá)6GHz;2)0.25um,28V·頻率達(dá)20GHz;3)0.1μm,15V,頻率達(dá)94GHz=0.藝的效率為65%功率密度為6W/mm·0.5um和0.25μm工藝制作于4mi厚的晶片上帶50um的過(guò)孔而0.1μm工藝則在3mil厚晶片上帶30um的過(guò)孔。Faunhofer率NationalResearchCouncilofOMMIC(Limeil-BrévannesWINSemiconductors(TaoYuanCity,Ta單元在6GHz、偏置28V和100mA/mm時(shí)測(cè)得的效率大于50%。線性增益為17dB。在15GHz,該工藝的性能大于12dB線性增益和4.2W/mm,效率高于40%。NP45Wolfspeed(Durham,N.工作模式Fraunhofer的所有SiC工藝包括所有的背面加工處理，包括客戶要求的金屬通孔·他們提供全面的檢測(cè)(直流、小信號(hào)和負(fù)載牽引圓片數(shù)據(jù)圖),以及全套的MMIC的檢測(cè)他們?yōu)榇蠊β侍匦蕴峁┛焖贄l狀功率封裝NRC提供晶圓測(cè)試，但其他檢測(cè)還有之后的封裝服務(wù)不提供OMMIC提供晶圓測(cè)試服務(wù)，外觀檢驗(yàn)(商用和太空級(jí))、還有為太空項(xiàng)目所作的大量驗(yàn)收測(cè)試(LAT)和品圓驗(yàn)收測(cè)試(WAT)·所有的設(shè)計(jì)都能夠進(jìn)行QFN(達(dá)到30GH工作)或者是直接封裝·他們也為太空器件提供氣密外封裝服務(wù)，,同時(shí)在中國(guó)國(guó)內(nèi)有配套的四川益豐電子具備后端劃片丶測(cè)試服務(wù)并且為這些制造廠商提供信息?？杉嫒軦DS系統(tǒng)的PDK套件們預(yù)計(jì)在2016年年底能開發(fā)出來(lái)。弗勞恩霍夫有安捷倫(Keysight)PDK系統(tǒng)，為微帶線服務(wù)；有接地共面?zhèn)鬏斁€·為A對(duì)GaN500工藝，NRC既提供Roc模型，也提供在ADS系統(tǒng)上的Angelov模型·對(duì)GaN150工藝，只提供Root模型·而對(duì)于0.15μm的E-GaN工藝則沒(méi)有模型提供因?yàn)槠湓蛿?shù)量很少UMS的GH25工藝的PDK套件是可以與微波辦公室和ADS兼容的·他們包括非線性、面向功率生成而設(shè)計(jì)的量化熱-電模型。為L(zhǎng)NA設(shè)計(jì)的線性模型，的冷FET模型、還有為MMIC設(shè)計(jì)的無(wú)源元件。他們的PDK套件包括增加的DRC(數(shù)字版圖糾正)和為三維電磁仿真設(shè)計(jì)的3D視圖穩(wěn)懋半導(dǎo)體設(shè)計(jì)套件是能夠用在ADS和NI/AWR平臺(tái)上的包括自適應(yīng)和最優(yōu)非線性模型微信號(hào)和噪聲負(fù)載牽引數(shù)據(jù)模型穩(wěn)懋半導(dǎo)體運(yùn)用基于互聯(lián)網(wǎng)的工具——WebDRC提供24小時(shí)設(shè)計(jì)檢查工作·他們既通過(guò)Cadence也通過(guò)ADS和AWR的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行設(shè)市場(chǎng)機(jī)遇GaN現(xiàn)在和GaAs器件的發(fā)展類似，期望GaN的市場(chǎng)能夠成熟起來(lái)，讓其可做的器件變得多起來(lái)，特別是在高功率市場(chǎng)方面。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代和成本的降低，預(yù)測(cè)GaN些性能上表現(xiàn)得比GaAs和S