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Si/GaAs/GaN/InP PA

时间:12-11 整理:3721RD 点击:
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 11:09:46 2007)  提到:
今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性能,能够使基于GaN的PA能够比其他诸如Si或者GaAs器件高很多的温度下工作。GaN器件的研究,无论是在学术界还是工业界,都达到了空前繁盛的阶段。美国和日本的很多大学及研究机构、商业公司,都投入了非常大的财力物力,希望在GaN市场上抢得先机,譬如UCSB,HRL,TOSHIBA,NEC,Eudyna,Skyworks,RFMD,TriQuint,Anadigics等等。而代表目前GaN PA最高水平的产品,应该是TOSHIBA的14.5GHZ 65.4W GaN HEMT器件,在21.0×12.9mm封装中产生如此高频大功率,无论速调管、行波电子管还是其他固态技术(如GaAs,LDMOS)无法比拟的。GaN PA的主要目标市场包括:(1)无线基站市场;(2)WiMAX市场:WiMAX基站要求功率放大器具备大功率、良好的线性和高效率,这些都是氮化镓技术的优势。美国Nitronex公司和日本Eudyna公司已经能够向市场提供商业化的WiMAX基站器件了,当然这些公司同时也能够提供硅和砷化镓的器件。(3)卫星通讯市场;(4)防务和空间市场:关键的应用包括:相控阵雷达、智能武器、电子对抗系统和军事通讯。对于氮化镓制造商而言,航空及军事市场至关重要,这个市场对性能和可靠性的看重大于成本。这个只要看看美国DARPA和几家军工背景的大公司(如HRL,N-G)的大动作就可见一斑了。另外,GaN在半导体照明应用上也是潜力无限,按下不表。中国大陆对于GaN的研究,据我所知有这么几家:中科院物理所(材料)、中科院半导体所(材料)、中科院微系统所(材料)、中科院微电子所(工艺、器件、电路)、中电55所(工艺、器件、电路)、中电13所(工艺、器件、电路)、西电等。至于达到了什么水平,因为是保密项目,不方便透露,反正与国际水平还有不小的距离。另外说一句,我自己对于GaN最直观的认识是他太经“摔”了,我们几个不同的小组一起在工艺线流片的时候,InP组的同学最郁闷,因为InP材料基本稍微一不小心就碎了;GaAs组的次之,有可能一个清洗步骤中超声波功率稍大,片子就开了;只有GaN组的同学最爽,各个工艺步骤操作都可以“大开大合”,更不不需要担心破碎,甚至故意摔都不会碎,可见GaN材料(蓝宝石或者SiC衬底)的可靠性。以上关于GaN,就这样乱扯一通。
再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因,大家应该都知道:高频,高击穿场强,高线性等。正如大家所想,很多人都想通过改进Si工艺来取代GaAs,好处很显然,比如:“低成本”、更高集成度等。大家一直在努力,但是令人沮丧的是,时至今日还没有任何可量产的Si工艺可以和GaAs相媲美。不过,今年陆续有几家公司的成功给Si的坚定支持者注入了强心剂:Jazz Semiconductor, Axiom Microdevices(AX502),SiGe Semiconductor, Acco Semiconductor,Intel,Peregrine Semiconductor(RF开关)等,感兴趣的朋友可以详查。
关于“低成本”:人们总是认为GaAs的成本大于Si,其实是误解。借用Anadigics副总裁兼CTO黄清亮的话:“硅基材料的支持者们一直都在号称有办法让手机PA从GaAs全面转向CMOS工艺,但他们总是遇到或多或少无法预料的问题。直到现在,无论硅还是硅锗的PA在手机上的应用还是少之又少。虽然购买一片6寸GaAs晶圆需要美金500左右,而8英寸硅晶圆的成本还不到50美金。但是我们可以利用一片6英寸GaAs晶圆上生产5000~1万片PA,单个芯片的成本并没有想象的那么高。12英寸的CMOS工艺已经进入大规模量产,但目前最先进的GaAs晶圆厂依然停留在6英寸时代。之所以没有这么做的原因是由于尺寸增加所带来的成本效益对于PA产品来说并不明显。6英寸硅晶圆可以生产的芯片有限(也许只有50片),8英寸晶圆面积比原来增加1.78倍,除了新增尺寸外,边料利用率的提高也会增加产出。如前所述,6英寸GaAs晶圆的产出大约为5,000~10,000片PA,另外即使转到8英寸生产线,产量也只会提高到8,000~15,000片,两者差别并不是很大。”
关于Si和GaAs的成本争议,再看市场研究公司Strategy Analytics的分析:
One of the oft-repeated arguments from the silicon camp is that GaAs is an expensive, exotic technology that is merely tolerated by end-users as it currently offers the best performance. In targeting the cellular front-end, Jazz and Axiom have focused largely on integration, but cost is also an  integral part of their argument. Axiom cites $1000 for a typical 8 inch 0.13 µm CMOS foundry wafer, comparing it with a 6 inch wafer from a GaAs foundry that it claims could cost as much as $2500. Jazz cites a similar sliding scale for silicon wafers, from around $1000 for CMOS, rising to $2500 depending upon the layers of metallization and extra processes required.
SiGe-based PA foundry wafers on an 8 inch platform also cost around $2500, but the larger size offers almost double the potential device yield. So if we simply compare commercial wafer foundry costs, then clearly GaAs is at a
disadvantage to both silicon and SiGe.
But that's not quite the whole story. It must be remembered that more than 95% of GaAs HBT PA and PHEMT switch manufacturing for cellular handsets is done by integrated device manufacturers (IDMs), such as RFMD, Skyworks,
TriQuint or Anadigics, all of whom own in-house manufacturing facilities. We estimate that the real cost of an internally manufactured HBT PA wafer is closer to $800 – raising a serious question mark over silicon's supposed cost advantage.
Backing up this argument is evidence that GaAs technology is competing successfully against silicon CMOS in ultra-low-cost handsets. TriQuint is in volume production to China's ZTE for Vodafone's ultra-low-cost handsets, for example. (中兴通信,呵呵)
Closer analysis reveals that silicon technologies can actually be significantly more expensive than GaAs when considered for low-volume markets like infrastructure, automotive radar or satellite communications. This emerges when the costs of a mask set are taken into account. We estimate that a GaAs mask set typically costs between $25,000 and $50,000 – compared with between $50,000 and $300,000 (and, in extreme cases, more than $1 million) for silicon processes.
We therefore believe that silicon solutions can only be cost-effective for certain niche applications, typically where leading silicon IDMs can run specialized processes on their conventional high-volume manufacturing lines.
These applications include millimeter-wave radios and automotive radar. The latter market is one example where this model is already being applied by M/A-COM and Infineon, and is an area where SiGe-based solutions will potentially displace GaAs in both long and short-range platforms.
Ultimately, however, GaAs technologies remain the most cost-effective solution for high-power, high-frequency applications, with demand from cellular handsets continuing to be the primary growth engine for the GaAs industry as 3G services expand.
相信大家现在对于这个问题终于有比较透彻的了解了,大家都希望将来Si能取代GaAs,但显然还有比较长的路要走。
另外说到集成度的比较,既然Si无法取代GaAs,那么GaAs能否取代Si呢?--当然,历史不能倒退,用GaAs取代数字Si电路。但是,看看Anadigics和Skyworks正在做些什么:他们的BiFET工艺在单芯片上集成了PAs,LNAs,RF Switches,Filters还有一些偏置控制、逻辑控制功能,比如说全集成的802.11 a/b/g WLAN前端芯片。Well done!说到这里顺便提一下GaAs除了功率应用之外的应用,比如说超高速数模混合电路。Euvis公司有GaAs HBT工艺的4GHz/24bit DDS产品,Rockwell公司有6Gbps/6bit ADC产品,这些产品主要应用在军事中,从技术上来讲,似乎也不一定比Si要好很多,不叙。前面说了很多国外的公司,关于中国大陆做GaAs PA的公司,据我所知只有锐迪科有相关的成熟产品推出。还有两外一家New StartUp的公司在昆山,叫做DAC Semiconductor(德可:www.dacsemi.com),我有师兄今年毕业去了那里。大陆的化合物代工厂也在极速发展之中,55所,13所,中科院微电子所都有标准的化合物工艺线,但目前也仅限于科研应用。真正的代工厂在深圳、昆山、南京。深圳的世纪晶源投资巨大(有政府支持),目前首期已经投产,他的几位核心领导都是我认识的一位前辈在美国的同事,据他说这几个人办事一定能成功,我相信;昆山的就是Anadigics的工厂了;南京的是国芯半导体。也许以后锐迪科,还有别的设计GaAs PA的公司,就可以不去UMS,Win,Knowledge*On等流片了,直接在大陆搞定,期待。这里插播一段八卦:(1)据同学的师兄说,RFMD上海做PA的工资:应届硕士13万起,应届博士17万起,年薪;(2)DAC昆山:应届博士>14K/month。各位做RFIC的同志,可以作为参考。GaAs扯完了。
最后再简单说说InP。InP最突出的优点是超高Ft,UCSB做的InP HBT已经超越600GHz,我们组的InP器件(HEMT,DHBT)目前突破200GHz,代表“国内最高”水平。InP电路主要集中在超高速数模混合电路和光电电路中,比较突出的公司有Inphi、TRW等,其余应
用还有无源毫米波成像,无线光缆等。目前有>19GHz DDS,>20GHz ADC/MUX/DEMUX等成熟产品;N-G公司的300GHz PA做的无源毫米波成像技术几乎可以穿透任何衣物和惰性材料已应用于安全检查,我有幸见到一张成像图片,真的是一览无遗,几近裸体,呵呵;
Giga-beam公司的无线光缆技术也是应用71-76GHz,81-86GHz,92-95GHz的InP PA,实现短距离(1英里)超过10Gbps无线点对点双工保密通信。有兴趣的兄弟可以网上详查。另外,InP在军事上的应用,如跳频通信,相控阵雷达等,也是非常诱人,因此很多国家都投入非常非常非常巨额的经费,我们国家也是如此,呵呵。我们组在做InP DHBT器件,他最要命的地方就是非常脆而外延片又贵得要命,我们为了节省money,通常每次流片都只能用2英寸片子的四分之一,最后好不容易才会得到几个合格的器件,所以做InP工艺真是胆战心惊。
终于彻底扯完了,花费了一个上午的功夫,待会还得去load-pull测试,^-^。因为大多数做微电子的朋友都是和Si打交道,而对于化合物半导体了解较少,所以我早就想结合自己的一些见闻写这么一个东西,希望给大家一个大概的认识,拓宽知识面。当然,我自己也是刚接触不久,所知甚少--有些甚至是错误的认识,仅以此乱七八糟文抛砖引玉,请大家直接批评指正!
参考:
http://www.eetchina.com/ART_8800494023_617687_NT_c2c3b08b.HTM?click_from=RSS
coumpoundsemiconductor.net
http://richard.blogbus.com/logs/11977455.html
rfmd,skyworks,TriQuint,Inphi... web
rfdesign.com
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 11:20:17 2007)  提到:
另外,关于GeSi很不了解,欢迎大家补充。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性能,能够使基于GaN的PA能够比其他诸如Si或者GaAs器件高很多的温度下工作。GaN器件的研究,无论是在学术界还是工业界,都达到了空前繁盛的阶段。美国和日本的很多大学及研究机构、商业公司,都投入了非常大的财力物力,希望在GaN市场上抢得先机,譬如UCSB,HRL,TOSHIBA� 琋EC,Eudyna,Skyworks,RFMD,TriQuint,Anadigics等等。而代表目前GaN PA最高水平的产品,应该是TOSHIBA的14.5GHZ 65.4W GaN HEMT器件,在21.0×12.9mm封装中产生如此高频大功率,无论速调管、行波电子管还是其他固态技术(如GaAs,LDMOS)无法比拟的。GaN PA的主要目标市场包括:(1)无线基站市场;(2)WiMAX市场:WiMAX基站要求功率放大器具备大功率、良好的线性和高效率,这些都是氮化镓技术的优势。美国Nitronex公司和日本Eudyna公司已经能够向市场提供商业化的WiMAX基站器件了,当然这些公司同时也能够提供硅和砷化镓的器件。� ...................
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   totowo (托托巫) 于  (Thu Dec 20 11:47:27 2007)  提到:
写得不错,赞一个
LoadPull在哪儿可以测?
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 12:04:51 2007)  提到:
赞,楼主辛苦了:)
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性能,能够使基于GaN的PA能够比其他诸如Si或者GaAs器件高很多的温度下工作。GaN器件的研究,无论是在学术界还是工业界,都达到了空前繁盛的阶段。美国和日本的很多大学及研究机构、商业公司,都投入了非常大的财力物力,希望在GaN市场上抢得先机,譬如UCSB,HRL,TOSHIBA? 琋EC,Eudyna,Skyworks,RFMD,TriQuint,Anadigics等等。而代表目前GaN PA最高水平的产品,应该是TOSHIBA的14.5GHZ 65.4W GaN HEMT器件,在21.0×12.9mm封装中产生如此高频大功率,无论速调管、行波电子管还是其他固态技术(如GaAs,LDMOS)无法比拟的。GaN PA的主要目标市场包括:(1)无线基站市场;(2)WiMAX市场:WiMAX基站要求功率放大器具备大功率、良好的线性和高效率,这些都是氮化镓技术的优势。美国Nitronex公司和日本Eudyna公司已经能够向市场提供商业化的WiMAX基站器件了,当然这些公司同时也能够提供硅和砷化镓的器件。? ...................
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   hcm (磨刀石) 于  (Thu Dec 20 12:11:36 2007)  提到:
SiC不是很难做吗?
而且很贵
国内有比较成熟的SiC制造技术吗,成品率搞上去才有活路
军品也是要大批量生产才能适应战争需求
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 12:38:33 2007)  提到:
谢谢totowo兄赞
我这里可以测load-pull
Focus Microwave的tuner,微波探针台,安捷伦的源和功率计等
可以测到20GHz
【 在 totowo (托托巫) 的大作中提到: 】
: 写得不错,赞一个
: LoadPull在哪儿可以测?
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   toctory (子欲养而亲不待) 于  (Thu Dec 20 12:40:36 2007)  提到:
哇,赞一个。
这样的帖子太少了,呵呵。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   toctory (子欲养而亲不待) 于  (Thu Dec 20 12:43:37 2007)  提到:
补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   leohart (leo (at) *百十载求是魂*) 于  (Thu Dec 20 12:50:18 2007)  提到:
问下,摔碎了咋办?你们不怕吸入一点就...
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性能,能够使基于GaN的PA能够比其他诸如Si或者GaAs器件高很多的温度下工作。GaN器件的研究,无论是在学术界还是工业界,都达到了空前繁盛的阶段。美国和日本的很多大学及研究机构、商业公司,都投入了非常大的财力物力,希望在GaN市场上抢得先机,譬如UCSB,HRL,TOSHIBA,NEC,Eudyna,Skyworks,RFMD,TriQuint,Anadigics等等。而代表目前GaN PA最高水平的产品,应该是TOSHIBA的14.5GHZ 65.4W GaN HEMT器件,在21.0×12.9mm封装中产生如此高频大功率,无论速调管、行波电子管还是其他固态技术(如GaAs,LDMOS)无法比拟的。GaN PA的主要目标市场包括:(1)无线基站市场;(2)WiMAX市场:WiMAX基站要求功率放大器具备大功率、良好的线性和高效率,这些都是氮化镓技术的优势。美国Nitronex公司和日本Eudyna公司已经能够向市场提供商业化的WiMAX基站器件了,当然这些公司同时也能够提供硅和砷化镓的器件。(3)卫星通讯市场;(4)防务和空间市场:关键的应用包括:相控阵雷达、智能武器、电子对抗系统和军事通讯。对于氮化镓制造商而言,航空及军事市场至关重要,这个市场对性能和可靠性的看重大于成本。这个只要看看美国DARPA和几家军工背景的大公司(如HRL,N-G)的大动作就可见一斑了。另外,GaN在半导体照明应用上也是潜力无限,按下不表。中国大陆对于GaN的研究,据我所知有这么几家:中科院物理所(材料)、中科院半导体所(材料)、中科院微系统所(材料)、中科院微电子所(工艺、器件、电路)、中电55所(工艺、器件、电路)、中电13所(工艺、器件、电路)、西电等。至于达到了什么水平,因为是保密项目,不方便透露,反正与国际水平还有不小的距离。另外说一句,我自己对于GaN最直观的认识是他太经“摔”了,我们几个不同的小组一起在工艺线流片的时候,InP组的同学最郁闷,因为InP材料基本稍微一不小心就碎了;GaAs组的次之,有可能一个清洗步骤中超声波功率稍大,片子就开了;只有GaN组的同学最爽,各个工艺步骤操作都可以“大开大合”,更不不需要担心破碎,甚至故意摔都不会碎,可见GaN材料(蓝宝石或者SiC衬底)的可靠性。以上关于GaN,就这样乱扯一通。
再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因,大家应该都知道:高频,高击穿场强,高线性等。正如大家所想,很多人都想通过改进Si工艺来取代GaAs,好处很显然,比如:“低成本”、更高集成度等。大家一直在努力,但是令人沮丧的是,时至今日还没有任何可量产的Si工艺可以和GaAs相媲美。不过,今年陆续有几家公司的成功给Si的坚定支持者注入了强心剂:Jazz Semiconductor, Axiom Microdevices(AX502),SiGe Semiconductor, Acco Semiconductor,Intel,Peregrine Semiconductor(RF开关)等,感兴趣的朋友可以详查。
关于“低成本”:人们总是认为GaAs的成本大于Si,其实是误解。借用Anadigics副总裁兼CTO黄清亮的话:“硅基材料的支持者们一直都在号称有办法让手机PA从GaAs全面转向CMOS工艺,但他们总是遇到或多或少无法预料的问题。直到现在,无论硅还是硅锗的PA在手机上的应用还是少之又少。虽然购买一片6寸GaAs晶圆需要美金500左右,而8英寸硅晶圆的成本还不到50美金。但是我们可以利用一片6英寸GaAs晶圆上生产5000~1万片PA,单个芯片的成本并没有想象的那么高。12英寸的CMOS工艺已经进入大规模量产,但目前最先进的GaAs晶圆厂依然停留在6英寸时代。之所以没有这么做的原因是由于尺寸增加所带来的成本效益对于PA产品来说并不明显。6英寸硅晶圆可以生产的芯片有限(也许只有50片),8英寸晶圆面积比原来增加1.78倍,除了新增尺寸外,边料利用率的提高也会增加产出。如前所述,6英寸GaAs晶圆的产出大约为5,000~10,000片PA,另外即使转到8英寸生产线,产量也只会提高到8,000~15,000片,两者差别并不是很大。”
关于Si和GaAs的成本争议,再看市场研究公司Strategy Analytics的分析:
One of the oft-repeated arguments from the silicon camp is that GaAs is an expensive, exotic technology that is merely tolerated by end-users as it currently offers the best performance. In targeting the cellular front-end, Jazz and Axiom have focused largely on integration, but cost is also an  integral part of their argument. Axiom cites $1000 for a typical 8 inch 0.13 µm CMOS foundry wafer, comparing it with a 6 inch wafer from a GaAs foundry that it claims could cost as much as $2500. Jazz cites a similar sliding scale for silicon wafers, from around $1000 for CMOS, rising to $2500 depending upon the layers of metallization and extra processes required.
SiGe-based PA foundry wafers on an 8 inch platform also cost around $2500, but the larger size offers almost double the potential device yield. So if we simply compare commercial wafer foundry costs, then clearly GaAs is at a
disadvantage to both silicon and SiGe.
But that's not quite the whole story. It must be remembered that more than 95% of GaAs HBT PA and PHEMT switch manufacturing for cellular handsets is done by integrated device manufacturers (IDMs), such as RFMD, Skyworks,
TriQuint or Anadigics, all of whom own in-house manufacturing facilities. We estimate that the real cost of an internally manufactured HBT PA wafer is closer to $800 – raising a serious question mark over silicon's supposed cost advantage.
Backing up this argument is evidence that GaAs technology is competing successfully against silicon CMOS in ultra-low-cost handsets. TriQuint is in volume production to China's ZTE for Vodafone's ultra-low-cost handsets, for example. (中兴通信,呵呵)
Closer analysis reveals that silicon technologies can actually be significantly more expensive than GaAs when considered for low-volume markets like infrastructure, automotive radar or satellite communications. This emerges when the costs of a mask set are taken into account. We estimate that a GaAs mask set typically costs between $25,000 and $50,000 – compared with between $50,000 and $300,000 (and, in extreme cases, more than $1 million) for silicon processes.
We therefore believe that silicon solutions can only be cost-effective for certain niche applications, typically where leading silicon IDMs can run specialized processes on their conventional high-volume manufacturing lines.
These applications include millimeter-wave radios and automotive radar. The latter market is one example where this model is already being applied by M/A-COM and Infineon, and is an area where SiGe-based solutions will potentially displace GaAs in both long and short-range platforms.
Ultimately, however, GaAs technologies remain the most cost-effective solution for high-power, high-frequency applications, with demand from cellular handsets continuing to be the primary growth engine for the GaAs industry as 3G services expand.
相信大家现在对于这个问题终于有比较透彻的了解了,大家都希望将来Si能取代GaAs,但显然还有比较长的路要走。
另外说到集成度的比较,既然Si无法取代GaAs,那么GaAs能否取代Si呢?--当然,历史不能倒退,用GaAs取代数字Si电路。但是,看看Anadigics和Skyworks正在做些什么:他们的BiFET工艺在单芯片上集成了PAs,LNAs,RF Switches,Filters还有一些偏置控制、逻辑控制功能,比如说全集成的802.11 a/b/g WLAN前端芯片。Well done!说到这里顺便提一下GaAs除了功率应用之外的应用,比如说超高速数模混合电路。Euvis公司有GaAs HBT工艺的4GHz/24bit DDS产品,Rockwell公司有6Gbps/6bit ADC产品,这些产品主要应用在军事中,从技术上来讲,似乎也不一定比Si要好很多,不叙。前面说了很多国外的公司,关于中国大陆做GaAs PA的公司,据我所知只有锐迪科有相关的成熟产品推出。还有两外一家New StartUp的公司在昆山,叫做DAC Semiconductor(德可:www.dacsemi.com),我有师兄今年毕业去了那里。大陆的化合物代工厂也在极速发展之中,55所,13所,中科院微电子所都有标准的化合物工艺线,但目前也仅限于科研应用。真正的代工厂在深圳、昆山、南京。深圳的世纪晶源投资巨大(有政府支持),目前首期已经投产,他的几位核心领导都是我认识的一位前辈在美国的同事,据他说这几个人办事一定能成功,我相信;昆山的就是Anadigics的工厂了;南京的是国芯半导体。也许以后锐迪科,还有别的设计GaAs PA的公司,就可以不去UMS,Win,Knowledge*On等流片了,直接在大陆搞定,期待。这里插播一段八卦:(1)据同学的师兄说,RFMD上海做PA的工资:应届硕士13万起,应届博士17万起,年薪;(2)DAC昆山:应届博士>14K/month。各位做RFIC的同志,可以作为参考。GaAs扯完了。
最后再简单说说InP。InP最突出的优点是超高Ft,UCSB做的InP HBT已经超越600GHz,我们组的InP器件(HEMT,DHBT)目前突破200GHz,代表“国内最高”水平。InP电路主要集中在超高速数模混合电路和光电电路中,比较突出的公司有Inphi、TRW等,其余应
用还有无源毫米波成像,无线光缆等。目前有>19GHz DDS,>20GHz ADC/MUX/DEMUX等成熟产品;N-G公司的300GHz PA做的无源毫米波成像技术几乎可以穿透任何衣物和惰性材料已应用于安全检查,我有幸见到一张成像图片,真的是一览无遗,几近裸体,呵呵;
Giga-beam公司的无线光缆技术也是应用71-76GHz,81-86GHz,92-95GHz的InP PA,实现短距离(1英里)超过10Gbps无线点对点双工保密通信。有兴趣的兄弟可以网上详查。另外,InP在军事上的应用,如跳频通信,相控阵雷达等,也是非常诱人,因此很多国家都投入非常非常非常巨额的经费,我们国家也是如此,呵呵。我们组在做InP DHBT器件,他最要命的地方就是非常脆而外延片又贵得要命,我们为了节省money,通常每次流片都只能用2英寸片子的四分之一,最后好不容易才会得到几个合格的器件,所以做InP工艺真是胆战心惊。
终于彻底扯完了,花费了一个上午的功夫,待会还得去load-pull测试,^-^。因为大多数做微电子的朋友都是和Si打交道,而对于化合物半导体了解较少,所以我早就想结合自己的一些见闻写这么一个东西,希望给大家一个大概的认识,拓宽知识面。当然,我自己也是刚接触不久,所知甚少--有些甚至是错误的认识,仅以此乱七八糟文抛砖引玉,请大家直接批评指正!
参考:
http://www.eetchina.com/ART_8800494023_617687_NT_c2c3b08b.HTM?click_from=RSS
coumpoundsemiconductor.net
http://richard.blogbus.com/logs/11977455.html
rfmd,skyworks,TriQuint,Inphi... web
rfdesign.com
......
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 13:05:22 2007)  提到:
当然怕了,在工艺线整天就和毒气,毒品打交道
譬如InP腐蚀产生的磷烷,活化剂HMDS(又称“断子绝孙气”,因为对男同志...)
工艺线里有比较好的保护措施,比如强有力的排气,排水,良好的密封等等
一般片子碎了都是肉眼可见大小,稍微大的继续流,小点的吸尘器吸起处理
【 在 leohart (leo (at) *百十载求是魂*) 的大作中提到: 】
: 问下,摔碎了咋办?你们不怕吸入一点就...
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性能,能够使基于GaN的PA能够比其他诸如Si或者GaAs器件高很多的温度下工作。GaN器件的研究,无论是在学术界还是工业界,都达到了空前繁盛的阶段。美国和日本的很多大学及研究机构、商业公司,都投入了非常大的财力物力,希望在GaN市场上抢得先机,譬如UCSB,HRL,TOSHIBA� ...................
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 13:05:49 2007)  提到:
低频高功率PA,CMOS器件能做吗?
【 在 toctory (子欲养而亲不待) 的大作中提到: 】
: 补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
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   totowo (托托巫) 于  (Thu Dec 20 13:07:42 2007)  提到:
看你的功率多高
可以到30dBm级别
【 在 gaoz (gaoz) 的大作中提到: 】
: 低频高功率PA,CMOS器件能做吗?
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 13:21:38 2007)  提到:
哦,那也不小了.雷达应用呢,它的PA一般是什么器件?
【 在 totowo (托托巫) 的大作中提到: 】
: 看你的功率多高
: 可以到30dBm级别
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 13:32:03 2007)  提到:
雷达应用一般都是GaAs FET吧,功率要求大
而且一般频率都较高
以后估计会更多用GaN了
【 在 gaoz (gaoz) 的大作中提到: 】
: 哦,那也不小了.雷达应用呢,它的PA一般是什么器件?
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 13:33:18 2007)  提到:
兄台,你的估计太保守了,现在CMOS PA在WiMax上都开始做了,我们实验室已经做了WLAN,LZ的文章确实是对问题比较了解的基础上说的,我知道GaN在Basestation PA上具有很大的优势,已经开始应用了。
【 在 toctory (子欲养而亲不待) 的大作中提到: 】
: 补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
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   HighF (speed) 于  (Thu Dec 20 13:36:37 2007)  提到:
频率低了,电感面积太大,成本不占优势啊
【 在 toctory (子欲养而亲不待) 的大作中提到: 】
补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
: ...................
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 13:37:51 2007)  提到:
NOD,我知道Axiom公司的CMOS PA输出功率可以到2W,现在累计出货量已达到100万片了,也许CMOS PA将来会有出头之日,就连IBM都已经开始大规模上线支持CMOS PA的CMOS foundry了,看来也许会成为一个趋势
【 在 totowo (托托巫) 的大作中提到: 】
: 看你的功率多高
: 可以到30dBm级别
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 13:38:32 2007)  提到:
对于匹配的电感,可以使用bongding wire来做
【 在 HighF (speed) 的大作中提到: 】
: 频率低了,电感面积太大,成本不占优势啊
: 补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
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   HighF (speed) 于  (Thu Dec 20 13:40:30 2007)  提到:
bonding wire做电感是一种实用的技术还是实验室的技术?
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
对于匹配的电感,可以使用bongding wire来做
【 在 HighF (speed) 的大作中提到: 】
: 频率低了,电感面积太大,成本不占优势啊
: 补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
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   totowo (托托巫) 于  (Thu Dec 20 13:42:27 2007)  提到:
不够实用
【 在 HighF (speed) 的大作中提到: 】
: bonding wire做电感是一种实用的技术还是实验室的技术?
: 对于匹配的电感,可以使用bongding wire来做
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   freeG (青年★入学十周年祭) 于  (Thu Dec 20 13:47:42 2007)  提到:
我现在做III-V substrates的,现在其实小批量采购的GaAs的6"晶圆已经远远没有500刀那么贵了。
另外根据我这几年做InP的研磨,抛光和清洗的经验来看,如果是完整的edge rounding的片会比1/4或者1/2之类的片子要坚强的多,我们最最头疼的事情是back side tiny chips,这种东西才是片子BK的最常见问题。
不过,整个化合物半导体研究和市场跟Si比较起来还是差的太多了...毕竟还是特殊用途小规模市场的啊
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,关于GeSi很不了解,欢迎大家补充。
: A� 琋EC,Eudyna,Skyworks,RFMD,TriQuint,Anadigics等等。而代表目前GaN PA最高水平的产品,应该是TOSHIBA的14.5GHZ 65.4W GaN HEMT器件,在21.0×12.9mm封装中产生如此高频大功率,无论速调管、行波电子管还是其他固态技术(如GaAs,LDMOS)无法比拟的。GaN PA的主要目标市场包括:(1)无线基站市场;(2)WiMAX市场:WiMAX基站要求功率放大器具备大功率、良好的线性和高效率,这些都是氮化镓技术的优势。美国Nitronex公司和日本Eudyna公司已经能够向市场提供商业化的WiMAX基站器件了,当然这些公司同时也能够提供硅和砷化: 氐钠骷� ...................
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 13:50:03 2007)  提到:
超过1W的CMOS-PA什么结构的呀?但靠降低输出阻抗,电流太大了吧.是采用功率合成器结构吗?
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
: NOD,我知道Axiom公司的CMOS PA输出功率可以到2W,现在累计出货量已达到100万片了,也许CMOS PA将来会有出头之日,就连IBM都已经开始大规模上线支持CMOS PA的CMOS foundry了,看来也许会成为一个趋势
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 13:50:08 2007)  提到:
弱问一下,因为我是搞电路设计的,对工艺不了解,为什么CMOS不提供via接地儿GaAs可以呢?能不能简单解释一下,谢谢
【 在 freeG (青年★入学十周年祭) 的大作中提到: 】
: 我现在做III-V substrates的,现在其实小批量采购的GaAs的6"晶圆已经远远没有500刀那么贵了。
: 另外根据我这几年做InP的研磨,抛光和清洗的经验来看,如果是完整的edge rounding的片会比1/4或者1/2之类的片子要坚强的多,我们最最头疼的事情是back side tiny chips,这种东西才是片子BK的最常见问题。
: 不过,整个化合物半导体研究和市场跟Si比较起来还是差的太多了...毕竟还是特殊用途小规模市场的啊
: ...................
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   totowo (托托巫) 于  (Thu Dec 20 13:54:11 2007)  提到:
我只知道IBM的SiGe BiCMOS也提供Through Wafer Via
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
: 弱问一下,因为我是搞电路设计的,对工艺不了解,为什么CMOS不提供via接地儿GaAs可以呢?能不能简单解释一下,谢谢
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 13:54:15 2007)  提到:
是啊,我们也做过用bond wire做匹配
感觉确实不太实用,主要是太难精确控制
【 在 totowo (托托巫) 的大作中提到: 】
: 不够实用
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 13:59:35 2007)  提到:
Intel的技术决策总监Paolo Gargini着重强调:半导体行业已经开始脱离全Si材料的技术路线,到2015年III-V晶体管将横空出世。
其实都是道听图说这些“大人物”怎么怎么说,我看我们这些“小人物”,看看这些所谓“趋势”就可以了,还是要埋头做好手中当下的东西才是上策。
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
: NOD,我知道Axiom公司的CMOS PA输出功率可以到2W,现在累计出货量已达到100万片了,也许CMOS PA将来会有出头之日,就连IBM都已经开始大规模上线支持CMOS PA的CMOS foundry了,看来也许会成为一个趋势
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 14:04:01 2007)  提到:
是的,我也有感觉,前些日子做了一个,感觉不太成功,但是现在好多都这么做的,我觉得还要对bongding wireless的建模之类的问题多做研究。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 是啊,我们也做过用bond wire做匹配
: 感觉确实不太实用,主要是太难精确控制
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 14:07:51 2007)  提到:
另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
不知道人家为什么就可以搞定
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
: 是的,我也有感觉,前些日子做了一个,感觉不太成功,但是现在好多都这么做的,我觉得还要对bongding wireless的建模之类的问题多做研究。
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 14:10:53 2007)  提到:
人家用机器人的手焊,我们拿人手焊,这就是差别,不过一般实验室都是人工的
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
: 我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
: 他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
: ...................
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 14:13:02 2007)  提到:
人家的封装模型和制造失配小?
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
: 我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
: 他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
: ...................
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   athoma (激情2007) 于  (Thu Dec 20 14:17:26 2007)  提到:
之前所里一个老师带回来日本NEC的PA产品,所有的匹配全是靠蹦线实现,而且蹦的鬼斧神工,最后的那个PA面积极小...
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
: 我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
: 他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
: ...................
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   athoma (激情2007) 于  (Thu Dec 20 14:19:49 2007)  提到:
似乎是有道所谓的背金工序...
【 在 totowo (托托巫) 的大作中提到: 】
: 我只知道IBM的SiGe BiCMOS也提供Through Wafer Via
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   jungmmic (看热闹) 于  (Thu Dec 20 15:04:37 2007)  提到:
可以做但是标准CMOS工艺不会去这样做。
1.衬底减薄。现在的CMOS sub通常在600um,要做Via hole需要将sub减薄到100um
2.成本。GaAs Viahole用的是背面大面积镀金,而且需要做干法刻蚀。
3.成品率
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
: 弱问一下,因为我是搞电路设计的,对工艺不了解,为什么CMOS不提供via接地儿GaAs可以呢?能不能简单解释一下,谢谢
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Thu Dec 20 15:20:42 2007)  提到:
谢谢,good rp
【 在 jungmmic (看热闹) 的大作中提到: 】
: 可以做但是标准CMOS工艺不会去这样做。
: 1.衬底减薄。现在的CMOS sub通常在600um,要做Via hole需要将sub减薄到100um
: 2.成本。GaAs Viahole用的是背面大面积镀金,而且需要做干法刻蚀。
: ...................
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   seafire (业精于勤) 于  (Thu Dec 20 15:32:39 2007)  提到:
没错,我们做背孔、背金工艺就是用ICP刻蚀
做之前GaAs衬底要先减薄到100um
GaAs衬底的散热性能不好,做背孔背金除了接地、微带线的考虑之外
也可以当作散热通路
【 在 jungmmic (看热闹) 的大作中提到: 】
: 可以做但是标准CMOS工艺不会去这样做。
: 1.衬底减薄。现在的CMOS sub通常在600um,要做Via hole需要将sub减薄到100um
: 2.成本。GaAs Viahole用的是背面大面积镀金,而且需要做干法刻蚀。
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   flowingtime (似水流年) 于  (Thu Dec 20 15:46:34 2007)  提到:
弱问下 PA到底是什么的缩写?
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   gaoz (gaoz) 于  (Thu Dec 20 16:14:37 2007)  提到:
Power Amplifier
【 在 flowingtime (似水流年) 的大作中提到: 】
: 弱问下 PA到底是什么的缩写?
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   chip (日本人为什么还不死光!) 于  (Thu Dec 20 19:16:53 2007)  提到:
re!确实对于化合物半导体估计版上的大多数网友都没机会接触,有这种文章了解一下真好,呵呵
关于InP好象在做光通信方面比较不错,最近看到的的>80Gb/s的serdes好象都是InP做的,知道原因吗?比如相对SiGe有什么优势?
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   windtauear (windtauear) 于  (Thu Dec 20 20:13:32 2007)  提到:
但是cmos工艺本身的进步带来击穿电压的降低,这个对pa来说是致命的...
【 在 toctory (子欲养而亲不待) 的大作中提到: 】
: 补充一下我得观点,我觉得CMOS由于技术上的优势,在900MHz以下的频率,对效率要求不是特别变态,而且对线性度有所要求(而且这样得要求属于可以通过反馈控制来补偿)的领域,随着设计水平的进步,CMOS工艺会有相当得优势。更后面得未来可能到2G以内的频率CMOS都会有所优势。
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   chip (日本人为什么还不死光!) 于  (Thu Dec 20 20:17:10 2007)  提到:
只降特征尺寸不降电源电压就就可以基本维持ft增长同时对击穿电压影响比较小了
【 在 windtauear (windtauear) 的大作中提到: 】
: 但是cmos工艺本身的进步带来击穿电压的降低,这个对pa来说是致命的...
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   perspective (远见卓识) 于  (Thu Dec 20 23:33:42 2007)  提到:
大功率器件用Bondwire和Moscap做内匹配。
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
: 我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
: 他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
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   bbbbbbbbb (Lord of 8g) 于  (Thu Dec 20 23:39:18 2007)  提到:
我摔过一个GaAs的大片子。。。好后怕。。。还好老板没怎么批评
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
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   HighF (speed) 于  (Fri Dec 21 01:01:09 2007)  提到:
企业的试了多次的吧?咱们实验室的一般不能这次不行下次再试试,没钱
【 在 RFbeginner (RFbeginner) 的大作中提到: 】
人家用机器人的手焊,我们拿人手焊,这就是差别,不过一般实验室都是人工的
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 另外,除了控制之外,不知道可靠性是否过关?
: 我曾经拆过一个富士通内匹配放大器,
: 他里面确实是用Bond wire做了匹配,成熟产品了
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   HighF (speed) 于  (Fri Dec 21 01:02:47 2007)  提到:
no, 击穿电压的本质在击穿场强。不降电压影响还是很大的。关键的在于tox的减小。
【 在 chip (日本人为什么还不死光!) 的大作中提到: 】
只降特征尺寸不降电源电压就就可以基本维持ft同时对击穿电压影响比较小了
【 在 windtauear (windtauear) 的大作中提到: 】
: 但是cmos工艺本身的进步带来击穿电压的降低,这个对pa来说是致命的...
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   chip (日本人为什么还不死光!) 于  (Fri Dec 21 02:16:53 2007)  提到:
不降电源电压还减少tox干吗...现在一些foundry的数字工艺就是不减少vth直接缩尺寸,但是由于电源电压也降低,所以速度上没有优势,但是功耗和面积的成本就降下来了。如果要是不降电源电压不减少tox只减少特征尺寸就可以保持ft继续提高,同时击穿电压不显著下降了,呵呵
【 在 HighF (speed) 的大作中提到: 】
: no, 击穿电压的本质在击穿场强。不降电压影响还是很大的。关键的在于tox的减小。
: 只降特征尺寸不降电源电压就就可以基本维持ft同时对击穿电压影响比较小了
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   gateway (全面建设小康社会) 于  (Fri Dec 21 07:57:40 2007)  提到:
几个补充
在民用方面,GaAs是前途黯淡,砷化物和磷化物的新排放标准出来,估计大部分产品就要
退出历史舞台了,替代者是基于GaN的新型器件;
GaN器件的可靠性还有大量的工作要做,不是说禁摔就是可靠性好;
今年IEDM上 InP的截止频率已经超过1THz了
小鬼子是业界的领跑者,大家共同努力吧,任重道远
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
: ...................
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   RFbeginner (RFbeginner) 于  (Fri Dec 21 10:16:49 2007)  提到:
每次流片,你会拿到一些样片,这个样品你可以随便bonding
【 在 HighF (speed) 的大作中提到: 】
: 企业的试了多次的吧?咱们实验室的一般不能这次不行下次再试试,没钱
: 人家用机器人的手焊,我们拿人手焊,这就是差别,不过一般实验室都是人工的
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   wobniar (此时相望不相闻) 于  (Fri Dec 21 11:42:56 2007)  提到:

【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 今天在EETChina上看到关于Si和GaAs PA的文章,结合自己的一些了解,谈一下这几种材料的PA,希望对大家有用。
: 无疑,在高频功率器件中,GaAs(包括HBT,MESFET,HEMT等)技术是最成熟的。最在微波大功率应用上,一直就是GaAs的天下,不叙。现在又有了非常强有力的竞争对手:GaN。作为宽禁带半导体的杰出代表,GaN具有更高的饱和电子迁移率和击穿场强,而且还具备非常高的热传导性
: 再说一下Si和GaAs PA。GaAs在微波大功率应用的领导地位无需多言了,咱们看看离我们最近的应用:手机PA。“几乎”所有的手机PA(包括RF开关等)都是GaAs工艺,最大的手机PA供应商是RFMD(拆开Nokia看看,^-^),其他还有Skyworks,TriQuint等。之所以用GaAs不用Si的原因
: ...................
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   wobniar (此时相望不相闻) 于  (Fri Dec 21 11:44:45 2007)  提到:
fffft
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 当然怕了,在工艺线整天就和毒气,毒品打交道
: 譬如InP腐蚀产生的磷烷,活化剂HMDS(又称“断子绝孙气”,因为对男同志...)
: 工艺线里有比较好的保护措施,比如强有力的排气,排水,良好的密封等等
: ...................
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   Abzero (hehe) 于  (Sat Dec 22 13:13:21 2007)  提到:
不是FET,是HEMT
GaN的可靠性还有很长的路要走,同时GaN外延,衬底都在发展,
相信突破时间不会太长,但要真正实用化,没有5年到10年还是
不行的。雷达不可能用FET,那是民品,频率,功率都上不去,肯定
要用外延材料的,但成本上升很快,目前国内GaN 还是在做研究,不是
很成熟,还有大量的研究需要去做,总体感觉还是国家投入不够,经费
不足,这包括GaAs,InP器件投入也很弱
【 在 seafire (业精于勤) 的大作中提到: 】
: 雷达应用一般都是GaAs FET吧,功率要求大
: 而且一般频率都较高
: 以后估计会更多用GaN了
: ...................
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   Abzero (hehe) 于  (Sat Dec 22 13:14:20 2007)  提到:
3寸InP的国内能小批量供应了么
【 在 freeG (青年★入学十周年祭) 的大作中提到: 】
: 我现在做III-V substrates的,现在其实小批量采购的GaAs的6"晶圆已经远远没有500刀那么贵了。
: 另外根据我这几年做InP的研磨,抛光和清洗的经验来看,如果是完整的edge rounding的片会比1/4或者1/2之类的片子要坚强的多,我们最最头疼的事情是back side tiny chips,这种东西才是片子BK的最常见问题。
: 不过,整个化合物半导体研究和市场跟Si比较起来还是差的太多了...毕竟还是特殊用途小规模市场的啊
: ...................
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   Abzero (hehe) 于  (Sat Dec 22 13:17:22 2007)  提到:
GaAs,InP做的激光器,探测器,微电子器件比GeSi性能要强上很多,
不是一个级别的
【 在 chip (日本人为什么还不死光!) 的大作中提到: 】
: re!确实对于化合物半导体估计版上的大多数网友都没机会接触,有这种文章了解一下真好,呵呵
: 关于InP好象在做光通信方面比较不错,最近看到的的>80Gb/s的serdes好象都是InP做的,知道原因吗?比如相对SiGe有什么优势?
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   Abzero (hehe) 于  (Sat Dec 22 13:18:40 2007)  提到:
GaN在X波段还有优势,100G以上优势不大,所以毫米波波段必定还是InP
的天下
【 在 gateway (全面建设小康社会) 的大作中提到: 】
:  几个补充
:  在民用方面,GaAs是前途黯淡,砷化物和磷化物的新排放标准出来,估计大部分产品就要
:  退出历史舞台了,替代者是基于GaN的新型器件;
: ...................
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   seafire (业精于勤) 于  (Sun Dec 23 12:03:01 2007)  提到:
对于SiGe我真的很不了解
所以深层次的原因我搞不明白
似乎InP相对于SiGe的优势还是在频率上面:
Compared to SiGe, InP
heterojunction bipolar transistors (HBTs) have 3.5:1 higher collector electron velocity and 10:1 higher base electron diffusivity. Consequently, at the same scaling generation InP HBTs would have 3:1 greater bandwidth than SiGe HBTs. Today the maturity of advanced silicon processes has enabled
SiGe HBTs to be fabricated with 100-nm emitter junctions with minimal extrinsic parasitics, while efforts to similarly scale InP HBTs have just begun. With that, SiGe HBTs have demonstrated simultaneous 300 GHz and 350 GHz and 102 GHz static frequency dividers, while InP DHBTs have obtained simultaneous 450 GHz and 490 GHz, 176 GHz power amplifiers with 5-dB power gain, and 150 GHz static frequency dividers. Consequently, the two technologies today have comparable bandwidth, with SiGe offering much higher levels of integration. Improved bandwidth and integration of InP HBTs therefore requires great consideration be given to scaling laws and limits, and the requirements placed upon transistor design for wide-band circuits must be clearly understood, where the ensuing fabrication processes
must provide high yield at 100-nm scaling.
出处:Zach Griffith, Transistor and Circuit Design for 100-200GHz ICs
IEEE JSSC 2005
见附件。
【 在 chip (日本人为什么还不死光!) 的大作中提到: 】
: re!确实对于化合物半导体估计版上的大多数网友都没机会接触,有这种文章了解一下真好,呵呵
: 关于InP好象在做光通信方面比较不错,最近看到的的>80Gb/s的serdes好象都是InP做的,知道原因吗?比如相对SiGe有什么优势?

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