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氮化鎵的卓越表現:推動主流射頻應用實現規模化、供應安全和快速應對能力
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射頻半導體技術的市場格局近年發生了顯著變化。

數十年來,橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)技術在商業應用中的射頻半導體市場領域起主導作用。如今,這種平衡發生了轉變,矽基氮化鎵(GaN-on-Si)技術成為接替傳統LDMOS技術的首選技術。

與LDMOS相比,矽基氮化鎵的性能優勢已牢固確立——它可提供超過70%的功率效率,將每單位面積的功率提高4到6倍,並且可擴展至高頻率。同時,綜合測試資料已證實,矽基氮化鎵符合嚴格的可靠性要求,其射頻性能和可靠性可媲美甚至超越昂貴的碳化矽基氮化鎵(GaN-on-SiC)替代技術。

矽基氮化鎵成為射頻半導體行業前沿技術之時正值商用無線基礎設施發展的關鍵時刻。矽基氮化鎵相比於LDMOS技術的性能優勢已經過驗證,這推動了其在最新一代4G LTE基站中廣泛應用,並使其定位為最適合未來5G無線基礎設施的實際促技術,其轟動性市場影響可能會遠遠超出手機連接領域,而將涉足運輸、工業和娛樂應用等領域。

展望未來,基於矽基氮化鎵的射頻技術有望取代舊式磁控管和火花塞技術,充分發揮烹飪、照明和汽車點火等商用固態射頻能量應用的價值和潛力,我們相信上述應用的能源/燃料效率以及加熱和照明精度將在不久的將來發生質的飛躍。

製造和成本效益的突破
鑒於5G基礎設施擴建將以前所未有的節奏和規模進行,人們越來越關注矽基氮化鎵相對於LDMOS和碳化矽基氮化鎵的成本結構、製造和快速應對能力以及供應鏈的靈活性和固有可靠性。作為新一代無線基礎設施獨一無二的出色半導體技術,矽基氮化鎵有望以LDMOS成本結構實現優異的氮化鎵性能,並且具備支援大規模需求的商業製造擴展能力。

MACOM和意法半導體今天聯合宣佈將矽基氮化鎵技術引入主流射頻市場和應用領域的計畫,這標誌著氮化鎵供應鏈生態系統的重要轉捩點,未來會將MACOM的射頻半導體技術實力與ST在矽晶圓製造方面的規模化和出色運營完美結合。我們預計這項協議在擴大MACOM供應來源的同時,還將促進擴大規模、提高產能和成本結構優化,從而加速矽基氮化鎵技術在大眾市場的普及。

對於無線網路基礎設施,這次合作有望使矽基氮化鎵技術經濟高效地部署和擴展到4G LTE基站以及大規模MIMO 5G天線領域,其中天線配置的絕對密度對功率和熱性能具有極高的價值,特別是在較高頻率下。經過適當開發,矽基氮化鎵的功率效率優勢將對無線網路運營商的基站運營費用產生深遠影響。MACOM估計,採用0.1美元/千瓦時的平均能量率模型時,僅將一年內部署的新大型基站轉換為MACOM矽基氮化鎵技術一項便可節省超過1億美元的費用。

新時代
矽基氮化鎵從早期研發到商業規模應用的發展歷程無疑是一次最具顛覆性的技術革新過程,為射頻半導體行業開創了一個新時代。通過與ST達成的協議,MACOM矽基氮化鎵技術將獲得獨特優勢,能夠滿足未來4G LTE和5G無線基站基礎設施對於性能、成本結構、製造能力和供應鏈靈活性的要求,在固態射頻能量應用領域擁有無限潛力。矽基氮化鎵提供的射頻解決方案具有LDMOS和碳化矽基氮化鎵競爭技術無法匹敵的價格/性能指標,而這僅僅是冰山一角。
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