GaN技术三大优势，剑指5G！

5G欲来风满楼，各路技术豪杰纷纷拿出杀手锏战5G。在各路技术中，GaN技术逐渐展露头角，由于5G频率高，使得高性能高功率密度射频器件成为"刚需"，恰巧GaN器件又同时满足以上两个条件，所以市场对GaN器件的需求也不断升温。当然，GaN能在射频应用中能脱颖而出，当然不止以上两点优点，快来和Qorvo一起看看GaN究竟是如何成为射频行业的"抢手货"的吧~

先来看GaN的结构：

GaN 化合物由镓原子和氮原子排列构成，最常见的是纤锌矿晶体结构。纤锌矿晶体结构（如下图所示）呈六方形，通过两个晶格常数（图中标记为 a 和 c）来表征。

GaN 晶体结构

在半导体领域，GaN 通常是高温下（约为 1,100°C）在异质基板（射频应用中为碳化硅 [SiC]，电源电子应用中为硅 [Si]）上通过金属有机物化学气相淀积 (MOCVD) 或分子束外延 (MBE) 技术而制成。

GaN-on-SiC 方法结合了 GaN 的高功率密度功能与 SiC 出色的导热性和低射频损耗。这就是 GaN-on-SiC 成为高功率密度射频应用合并选择的原因所在。如今，GaN-on-SiC 基板的直径可达 6 英寸。

GaN-on-Si 合并的热学性能则低得多，并且具有较高的射频损耗，但成本也低很多。这就是 GaN-on-Si 成为价格敏感型电源电子应用合并选择的原因所在。如今，GaN-on-Si 基板的直径可达 12 英寸。

那么，为何 GaN 在射频应用中优于其他半导体呢？

相比 Si 和 GaAs 等其他半导体，GaN 是一种相对较新的技术，但它已然成为某些高射频、大功耗应用的技术之选，比如需要长距离或以高端功率水平传输信号的应用（如雷达、基站收发器  [BTS]、卫星通信、电子战 [EW] 等）。

GaN-on-SiC在射频应用中脱颖而出，原因如下：

• 高击穿电场：由于 GaN 的带隙较大，GaN 具有较高的击穿电场，这使得 GaN 设备的工作电压可远远高于其他半导体设备。当受到足够高的电场作用时,半导体中的电子能够获得足够动能来打破化学键（这一过程被称为碰撞电离或电压击穿）。如果碰撞电离未得到控制，则可能会降低器件性能。由于 GaN 器件可以在较高电压下工作，因此可用于较高功率的应用。
• 高饱和速度：GaN 上的电子具有很高的饱和速度（在极高电场下的电子速度）。当结合大电荷能力时，这意味着 GaN 器件能够提供高得多的电流密度。射频功率输出是电压与电流摆幅的乘积，所以，电压越高，电流密度越大，则实际尺寸的晶体管中产生的射频功率就越大。简言之，GaN 器件产生的功率密度要高得多。
• 出色的热属性：GaN-on-SiC 器件表现出不同一般的热属性，这主要因为 SiC 的高导热性。具体而言，这意味着在消耗功率相同的情况下，GaN-on-SiC 器件的温度不会变得像 GaAs 器件或 Si 器件那样高。器件温度越低才越可靠。

阻碍GaN技术发展的最大问题可能就是成本，氮化镓的历史成本结构决定了它成本不菲，这减慢了其成为主流应用的速度，但是随着技术的不断成熟，相信在不远的将来氮化镓必将迎来量产的时代。

Qorvo在GaN on SiC上的优势 

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论坛下载地址：

【Qorvo专版】《氮化镓射频技术For Dummies》

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