射频GaN市场机遇及Foundry代工厂巡览

司外也能够生产Si基GaN的公司，但我们并没有发现OMMIC公司提供类似代工厂的Si基GaN生产服务。

所有的相关制造厂商都在关注3、4英寸的GaN晶圆，但随着需求的不断提升，也有很多打算将重心转移到6英寸的GaN晶圆生产上。一些公司已经宣布会在接下来的一到两年内，计划转到6英寸生产上。这是因为转到6英寸上利用率会更高，成本会稍降。举个例子：据BAE系统公司估计，若从4英寸晶圆生产转到6英寸晶圆生产（见图一），每平方毫米成本将会从3美元降到1.5美元。这是因为其可用面积会增加一倍。

（图7 六英寸Si基GaN）

（图8 OMMIC公司6英寸晶圆）

四、制造工艺概览
总体上，大部分制造厂商提供2到3个标准工艺：
n  0.5微米，高偏置（40到50V），主要瞄准高功率、频率低于约8GHz的器件；
n  0.25微米，中偏置（28到30V），主要瞄准更高频率（大概达到18GHz）的器件
n  更小的栅长（大概0.15微米），主要瞄准毫米波器件（频率达到100GHz）

（表一 七家公司提供的RF射频制造工艺的完整列表）
 
五、可靠性

（图9 晶圆目检工序）

1.BAE系统公司其可靠性测试比较严格，军用GaN单片微波集成电路（MMIC）均强制性实施了可靠性评价。所有工艺流程均被测试，来满足苛刻的要求。而且其测试是在不同工作温度下进行的，其激活能的估计和平均无故障时间的计算都是在实际工作的温度下进行计算的。0.18μmNFP工艺测试数据：MTTF（平均无故障工作时间）：10⁷小时（200℃、30V）。

2.Fraunhofer公司的测试：对GaN50、GaN25工艺采取直流、高温反偏（high temperature reverse bias HTRB）和在2、10GHz工作下的测试。对GaN10工艺只测试了10GHz工作模式。

3.NRC报道称GaN150的可靠性测试还在进展中。GaN800工艺过程的MTTF：2.5×10⁷小时（200℃）。

4.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。

5.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。

6.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。

7.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。

六、后道服务

（图10 DIE SAW工序）

1.BAE系统公司提供晶圆片上测试和晶圆切割、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。

2.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。

3.NRC提供晶圆测试，但其他检测还有之后的封装服务不提供。

4.OMMIC提供晶圆测试服务，外