芯思想 | 全球射频GaN器件代工厂巡览
进展中。GaN800工艺过程的MTTF:2.5×107小时(200℃)。 OMMIC的测试:外壳80℃、直流电下工作2000小时无明显变化,其源漏电压12V,电流200mA/mm,和在200℃下工作的结果相同。其他的可靠性测试还在进行中。 UMS进行测试的科目有:存储、高温反向偏压、高温寿命和直流寿命,以及射频递进应力和射频寿命测试。以上的测试确保产品能够达到200℃下至少工作20年。这类质量鉴定测试是在单位基元上进行测试的,特别是那些有分离器件和有更大栅长的MMIC上。 稳懋半导体则为客户提供了全套的测试鉴定报告,包括四个温度的平均无故障工作时间结果。 Wolfspeed已经完成了超过1000亿小时的外场工作测试,在测试时间内,其FIT(Failure in time 工作时间失效率)失效率低于每十亿器件小时5个失效(包括分立GaN晶体管和集成电路)。这一公司在近期宣布,他们的GaN射频功率晶体管通过了NASA的卫星和太空系统可靠性标准。其器件还符合NASA的EEE-INST-0021级可靠性测试。 后道服务 BAE系统公司提供晶圆测试和晶圆切割、芯片的挑选和检查。还有些客户给提供初级封装。例如,他们提供在热膨胀系数匹配垫片上烧结芯片,或者再封装到封装壳体中。 Fraunhofer的所有SiC工艺包括所有的背面加工处理,包括客户要求的金属通孔。他们提供全面的检测(直流、小信号和负载牵引圆片数据图),以及全套的MMIC的检测。他们为大功率特性提供快速条状功率封装。 NRC提供晶圆测试,但其他检测还有之后的封装服务不提供。 OMMIC提供晶圆测试服务,外观检验(商用和太空级)、还有为太空项目所作的大量验收测试(LAT)和晶圆验收测试(WAT)。所有的设计都能够进行QFN(达到30GHz工作)或者是直接封装。他们也为太空器件提供气密外封装服务,,同时在中国国内有配套的四川益丰电子具备后端划片、测试服务。 UMS提供的售后服务范围很广而且比较灵活,包括晶圆片上噪声和功率测试。并且帮忙进行外表检测、挑选和封装。 稳懋半导体为GaN客户提供高电压直流产品测试,切割和检查服务。 Wolfspeed提供切割、晶圆上直流、交流探针测试和固定的直流/交流特征化测试。 EDA软件 BAE系统公司的软件系统服务是一家一家做的。他们为客户提供专属软件设计服务。这家公司拥有一个自主研发的Angelov非线性模型,在设计时提供所有需要的器件模型,并且为这些制造厂商提供信息。可兼容ADS系统的PDK套件们预计在2016年年底能开发出来。 弗劳恩霍夫有安捷伦(Keysight)PDK系统,为微带线服务;有接地共面传输线,为ADS系统(ADS数据记录)服务,还包括所有自动陈列的功能。 对GaN500工艺,NRC既提供Root模型,也提供在ADS系统上的Angelov模型。对GaN150工艺,只提供Root模型。而对于0.15μm的E-GaN工艺则没有模型提供。 OMMIC的PDK可联网使用,其ADS版本是最新的32位和64位,可满足NI/AWR微波办公室设计系统。64位NI/AWR设计正在研发中。所有的套件设计都在全温度下提供非线性模型和噪声模型。这家公司也提供DRC和LVS的查询服务。他们雇佣了一个团队,跟踪用户需求,并提供多层圆片设计(多层掩膜)服务,每一过程每年要启动4次,因为其原型数量很少。 UMS的GH25工艺的PDK套件是可以与微波办公室和ADS兼容的。他们包括非线性、面向功率生成而设计的量化热-电模型。为LNA设计的线性模型,为开关和二极管设计的冷FET模型、还有为MMIC设计的无源元件。他们的PDK套件包括增加的DRC(数字版图纠正)和为三维电磁仿真设计的3D视图。 稳懋半导体设计套件是能够用在ADS和NI/AWR平台上的,包括自适应和最优非线性模型,微信号和噪声、负载牵引数据模型。稳懋半导体运用基于互联网的工具--WebDRC,提供24小时设计检查工作,他们既通过Cadence也通过ADS 和AWR的平台来进行设计的确认。 Wolfspeed提供基于ADS系统和NI/AWR的微波办公室PDK。 市场机遇 GaN现在和GaAs器件的发展类似,期望GaN的市场能够成熟起来,让其可做的器件变得多起来,特别是在高功率市场方面。随着技术的更新换代和成本的降低,预测GaN将会为功率放大器提供最好的价值功能,找到最优的平衡。现在在军民融合的大潮下,性能的要求更加凸显:发射功率、效率、线性度、频率、带宽、工作温度……GaN在这些性能上表现得比GaAs和Si更好。例如,在军事器件中,GaN改善了尺寸、重量和功率(SWaP),并且将继续融入这些系统中。 多数GaN供应商将基站和卫星市场视为短期内的主要的增长方向。至于毫米波,5G也是一个巨大的机遇,目前GaN在宽频带、高
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