GaN成PA主流技术 Qorvo是最大赢家？

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。

厂商相机而动，Qorvo恐成最大赢家

伴随RF功率组件发展趋势日渐明朗，各家大厂开始有所动作、抢争新世代科技的主导权：主流LDMOS供货商包括恩智浦（NXP）、安谱隆（Ampleon）、英飞凌（Infineon）等，正尝试透过外部代工获取GaN技术；传统GaAs厂商亦纷纷开始着重投资在此，少部分已成功将产能转进GaN、在市场拔得头筹；至于纯GaN供货商如科锐（Cree ）旗下之Wolfspeed，一方面为LDMOS大厂供应相关组件、壮大市场，一方面则努力确保自身在GaN技术发展的领先地位。

据Yole指出，待GaN组件成为主流，掌握GaN市场的厂商将取代LDMOS主力厂商，成为RF功率市场领导者--现阶段除Wolfspeed，该领域领导厂商几乎都是由GaAs厂商转进。 就近期包括Infineon收购Wolfspeed受阻于美国政府、和康电讯（M/A-COM）与Infineon间的诉讼等相关事件来看，该领域的竞争似乎也日趋白热化。而在背后还隐藏着一哥射频大玩家——Qorvo。

作为射频领域的专家，Qorvo 预测， 8GHz 以下砷化镓仍是主流， 8GHz 以上氮化镓替代趋势明显。砷化 镓作为一种宽禁带半导体，可承受更高工作电压，意味着其功率密度及可工作温度更高，因而具有高功率密度、能耗低、适合高频率、支持宽带宽等特点，包括Qorvo在内的几个业界先驱已经在GaN上投入了巨额资金研究。

GaAs、 Si-LDMOS、 GaN 方案面积对比（source：Qorvo）

Qorvo表示，由于GaN具有高功率密度、宽频性能、高功率处理、输入功率稳定、减少零件尺寸和数量等特点，让其受到功率放大器和无线基础设施等市场的青睐。

据测试显示，GaN可以在一个微小的面积上发射很大的功率，且单位面积上收到的热度是GaAsDE 的十倍以上，因非常适合于5G正在追逐的毫米波频段。

我们需要清楚一点，GaN器件并不是一种新东西，它其实一早就被应用到军事雷达和有线电视等相关设施。但受限于成本问题，过去才一直没有被推广到民用领域。但在经过了Qorvo和Macom这些企业的努力，GaN材料的成本和制造成本开始下降。

如Qorvo早前宣布将其重心转移到6英寸SiC基GaN上，这些都有效的提高了其成本竞争优势。不过我们也要看到，其带来的功耗问题，也需要厂商去解决。

Qorvo无线基础设施产品部总经理Sumit Tomar认为，LDMOS器件物理上已经遇到极限，这就是氮化镓器件进入市场的原因。而基站应用需要更高的峰值功率、更宽的带宽以及更高的频率，这些因素都促成了基站接受氮化镓器件。但是GaN在进入手机的过程中，碰到了一些阻碍。Qorvo方面表示，氮化镓器件工作在低电压环境、必须设计新封装形式以满足散热要求和成本太高是制约GaN器件走向手机的关键。