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GaN(氮化鎵)射頻器件市場分析

發(fā)布時(shí)間:2010-06-04 來源:電子元件技術(shù)網(wǎng)

機(jī)遇與挑戰(zhàn):
  • 氮化鎵將逐漸替代以往的晶體管技術(shù)以及某些特定應(yīng)用中的真空管
  • 氮化鎵晶體管技術(shù)最有可能的長期客戶是國防市場和衛(wèi)星通信市場
市場數(shù)據(jù):
  • 預(yù)計(jì)國防市場的價(jià)值將2012年達(dá)到4000萬美元
  • 衛(wèi)星通信市場的估值在100萬美元

氮化鎵并非革命性的晶體管技術(shù),這種新興技術(shù)逐漸用于替代橫向擴(kuò)散金屬氧化物硅半導(dǎo)體(Si LDMOS)和砷化鎵(GaAs)晶體管技術(shù)以及某些特定應(yīng)用中的真空管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,氮化鎵(GaN)的優(yōu)勢(shì)在于更高的漏極效率、更大的帶寬、更高的擊穿電壓和更高的結(jié)溫操作,這些特點(diǎn)經(jīng)常作為推動(dòng)其批量生產(chǎn)的重要因素,但在價(jià)格、可用性和器件成熟度方面還需加以綜合考量。

氮化鎵(GaN)適合的應(yīng)用有:

1. 無線通信應(yīng)用
  • LTE(長期演進(jìn),0.7到2.6GHz)
  • 3G BTS [基站] (0.8到2.7GHz)
  • Wi-MAX (2.3 to 5GHz)
2. 國防應(yīng)用
  • 雷達(dá)
  • 電子對(duì)抗
3. 數(shù)據(jù)廣播應(yīng)用
  • 有線電視(CATV)(小于1GHz)
  • 衛(wèi)星通信(13GHz到14GHz)
  • 甚小孔徑終端(VSAT)(12GHz到40GHz)

氮化鎵(GaN)器件市場預(yù)計(jì)在2007年會(huì)到達(dá)1600萬美元,其中的70%用于研發(fā)項(xiàng)目和技術(shù)評(píng)估。國防項(xiàng)目占其市場總額的11%,這在很大程度上歸因于美國國防部(DOD)或者美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)的合同,以及歐洲航天局(ESA)的研發(fā)合同。整體市場有望在2008年翻一番。

樂觀人士預(yù)計(jì),到2012年,這一市場將增至1.7億美元,主要因?yàn)椋?br />
• 氮化鎵(GaN)全面進(jìn)入3G基站市場,取代橫向擴(kuò)散金屬氧化物硅半導(dǎo)體(Si LDMOS)。
• 國防市場保持熱度并繼續(xù)為新的氮化鎵(GaN)研發(fā)項(xiàng)目提供資金
• Wi-MAX產(chǎn)業(yè)廣泛采用氮化鎵(GaN)技術(shù),隨著2010年LTE網(wǎng)絡(luò)推出,這一情況進(jìn)一步加強(qiáng)。

這種預(yù)測(cè)基于一個(gè)錯(cuò)誤的假設(shè),即橫向擴(kuò)散金屬氧化物硅半導(dǎo)體(Si LDMOS)和砷化鎵(GaAs)技術(shù)的發(fā)展停滯不前。在民用市場,橫向擴(kuò)散金屬氧化物硅半導(dǎo)體(Si LDMOS)在價(jià)格和性能上可能會(huì)對(duì)氮化鎵(GaN)造成強(qiáng)有力的挑戰(zhàn),例如LTE和CATV市場,如果Wi-MAX繼續(xù)限定在3.5GHz子頻譜上,那么氮化鎵(GaN)在Wi-MAX市場前景黯淡。對(duì)于甚小孔徑終端(VSAT)應(yīng)用,砷化鎵(GaAs)在價(jià)格和性能上可能會(huì)對(duì)氮化鎵(GaN)造成強(qiáng)有力的挑戰(zhàn)。這些因素相結(jié)合,可能令2012年氮化鎵(GaN)市場的樂觀預(yù)計(jì)下降達(dá)50%。

氮化鎵(GaN)晶體管技術(shù)最有可能的長期客戶是國防市場和衛(wèi)星通信市場。這兩個(gè)市場目前正在全球資助研發(fā)項(xiàng)目,并且愿意支付額外經(jīng)費(fèi),確保氮化鎵(GaN)擁有更成熟的半導(dǎo)體技術(shù),從而獲得可靠的益處。預(yù)計(jì)國防市場的價(jià)值將2012年達(dá)到4000萬美元,而衛(wèi)星通信市場的估值在100萬美元。

公布的氮化鎵(GaN)器件性能

在MTT-S國際微波研討會(huì)(IMS 2008)上,許多公司都宣布經(jīng)過證實(shí)的性能記錄,作為當(dāng)今器件基準(zhǔn):

這些記錄是:

1. RFMD推出了400W、2.9到3.5GHz的氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT),用于雷達(dá)系統(tǒng)中的批量發(fā)射機(jī)。該公司宣稱其在200C結(jié)溫下的可靠性為1E6小時(shí),特別適合用于替換行波管的固態(tài)設(shè)計(jì)。

2. 東芝推出了一系列50W X頻帶窄帶器件,其工作頻率在8到12GHz的頻帶范圍內(nèi)。東芝還推出了用于衛(wèi)星通信的50W Ku頻帶器件,采用14.0GHz到14.5GHz 的頻帶。東芝宣稱其2010年產(chǎn)品研發(fā)路線圖包括推出一個(gè)150W C頻帶器件,一個(gè)100W X頻帶器件,一個(gè)100W Ku頻帶器件和一個(gè)10W Ka頻帶器件(18到 42GHz)。

3. 松下宣布針對(duì)未來毫米波通信系統(tǒng)的接收機(jī)開發(fā)氮化鎵(GaN)集成電路(IC)。已經(jīng)開發(fā)出的放大器IC可在26GHz頻率下達(dá)到22dB的增益,在如此之高的頻率上,這個(gè)增益值創(chuàng)造了氮化鎵(GaN)類IC的世界記錄。

4. CREE公司宣稱實(shí)現(xiàn)了最高的漏極效率,即在500MHz到2.5GHz范圍內(nèi)對(duì)于90W的器件漏極效率可達(dá)55%。

來自CREE、Nitronex、RFMD和Eudyna這些關(guān)鍵廠商的現(xiàn)成商業(yè)器件性能可靠,并且針對(duì)低頻(小于6GHz)的國防應(yīng)用或窄帶無線通信應(yīng)用經(jīng)過優(yōu)化。有了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合技術(shù),例如MILMEGA公司使用的技術(shù),它們展現(xiàn)出將來有能力在X頻帶和Ku頻帶建設(shè)高功率固態(tài)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu),類似于目前在L、S和C頻帶。
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