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最新一代的LDMOS和GaN射频功率器件的出现宣告磁控管时代的结束吗?

2016/11/30 12:09:40      材料来源:化合物半导体

跨越磁控管时代

最新一代的LDMOSGaN射频功率器件的出现宣告了磁控管时代的结束吗?

固态射频器件是一种可控性更好的射频功率和加热源。

当固态射频功率业界的目光正锁定在将LDMOS和GaN器件用于微波基站的功率放大器上时,这个大有前途的市场为功率器件制造商提供了丰富的想象空间。

你家里的微波炉现在都是靠磁控管产生微波来将里面的食物煮熟。

但是改用固态射频功率源的话,就能够让你对传输到炉内各个位置的微波能量实现更为精确的控制。除了可以简单地控制微波能量水平之外,根据实际的情况以及微波炉内的食物的大小和种类,这种微波能量的输送还可以通过调节频率来达到最佳化。

家用电器的OEM厂商,例如E.G.O. Elektro-Gerätebau和 Whirlpool都注意到了上述优点,在去年年底,这些公司与业界元件制造商通力合作成立了一个射频功率联盟(RFEA)。

一些小型的、但正在成长中的联盟,包括MACOM和最近从NXP衍生出来的Ampheon等公司,正打算制订新的标准来推动固态射频功率源的发展。。

正如RFEA执行主任Klaus Werner告诉《化合物半导体》杂志那样:“我们正在研究我们的技术发展路线图,并且要专注讨论我们产业发展中的热点”。

那么固态射频微波炉到底是什么样的呢?根据Werner所述,固态射频产生和传统微波的生成在原理上是一样的,都是采用固态射频功率放大器和信号调制。

但是,射频功率并没有被输送到天线来传输数据,而是通过波导传送到微波炉里来加热食物。

事实上,在今年年初,NXP半导体公司发布了一款它的‘聪明型’固态射频微波炉的概念验证款,该微波炉可以精确地控制在什么时候、什么地方、用多大能量来加热食物。

正如Werner所强调的那样:“我也想看到Whirlpool 和 E.G.O. Elektro-Gerätebau明年能在市场上销售固态射频功率微波炉,我已知道了某些公司正打算在2016年发布这种产品”。

Werner补充道:“这种第一代的固态微波炉在价格上不会对磁控管产品产生优势,但是它会给顾客提供更好的微波可控性”。

小体积并且高效率

这种第一代固态微波炉的核心部件是LDMOS射频晶体管,它对于将固态射频功率源推向市场起着非常重要的作用。

令人捧腹可笑的是,Werner过去曾把固态射频器件描述成‘野兽’,但是他强调了更小、更有效率的最新一代LDMOS器件能将固态射频功率器件的性能提升到可以进入消费应用市场中。

举个例子,NXP已经发布了很多种工作在2.45GHz到915MHz之间的射频功率器件,而且它最近衍生的公司,Ampleon希望能从其中得到回报。

正如这家新公司的多元市场和射频功率的业务副总裁,Rob Hoeben所说的那样:“我们曾经不遗余力的去设计和制造基于磁控应用的晶体管,现在它在现有的基站应用市场上有着很大的发展潜力”。

他补充道:“很多习惯于采用传统磁控元件的客户现在都希望在它们的设计中应用固态功率源。我们希望这一市场会成长起来,这样对大家都有利”。

Ampleon公司的Rob Hoeben说道:“至少在未来五年内,射频功率源在应用价格上的敏感性将使LDMOS得地位要好过任何GaN技术”。

Hoeben相信:LDMOS晶体管,而不是硅上GaN或者SiC上GaN,将会在这一新的市场中占有一席之地。

他说:“我们同时拥有LDMOS和SiC 上GaN这两种可供选择技术,但是在射频功率应用上,我们只考虑LDMOS技术”,“顾客对产品的需求是在一定的价格水平上能保持产品在性能上的稳定和高质量。但是,无论是价格还是性能,任何形式的GaN器件目前都还无法做到这一点”。

他进一步说道:“至少在未来五年内,,射频功率源在应用价格上的敏感性将使LDMOS得地位要好过任何GaN技术

正如他所指出的那样,这位副总裁对变化是持开放态度的,公司目前向基站和航空航天应用提供了大量的GaN器件,但会‘保留对这种选择的开放性’。

他说道:“在过去的二十年里,LDMOS已经历了好几代的技术变革,但是如果硅上GaN能持续的降低制造成本,再考虑到它的功能表现的话,这种技术还是有优势的”。

他还补充道:“我们是IC设计公司,所以我们可以考虑每件事情” 。

Wener对SiC上GaN也抱有同样的观点,简单说来:“目前我没有看到SiC上GaN出现在射频功率领域,该业界里的人士只对器件的重复性和可靠性感兴趣,至于器件的效率(SiC上GaN的优势),他们觉得这还不是个大的问题”。

但是,RFEA的执行主任对SiC上GaN有着不同的看法:“如果这项技术可以在8寸晶圆上应用的话,那么它的成本就会接近LDMOS,到时候我们就会手握一项伟大的技术”。


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