射频技术GaN最新动态追踪

氮化镓（GaN）基半导体已经投入商用好多年了。GaN技术已大规模进军许多电力电子设备应用，更日益深入射频/微波/毫米波应用。作为一种半导体，GaN具有高电子移动性和高带隙基准源的特性，它非常坚固，并且可以通过分层和外延生长（绝缘体技术半导体）在多种技术中实现应用。其中就包括碳化硅GaN（GaN-on-SiC）、硅GaN（GaN-On-Si）、GaN-On-GaN，甚至是钻石GaN。这些各种各样的绝缘基底展示出一系列性能、可靠性、功率密度，也显示出价格和其他制造/设计问题。因此，GaN技术能够满足大量应用的需求。

到目前为止，GaN在射频技术中最常见的应用就是作为功率放大器（PA）。然而，一些公司也开发出了GaN低噪音放大器、混合器、二极管、交换器、电阻器和其他射频组件。行业当前的普遍认知是，GaN设备倾向于设计用于高频和高功率应用案例。这是因为GaNs的成本高于其他高频半导体技术——比如硅和砷化镓（GaAs），但是其高功率性能要好得多。

比如说，在一些高频、宽带宽及超过6 GHz的高功率应用中，想要达到更加可靠且高效的单一GaN PA性能的话可能就需要用到一些GaAs或者Si PA。在其他案例中，GaN也在高频和宽带宽应用——比如传感和测试及测量仪器中——取代了GaAs和磷化铟（InP）。

因其所具备的这些特性，GaN设备已深入传统技术主导的市场，比如横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）Si Pas和行波管放大器（TWTAs）。这些应用包括高频和高峰脉冲功率应用案例，比如雷达、雷达干扰器和Ka波段（27 GHz 至40 GHz）卫星通信。由于GaN设备具有多功能性，因此GaN放大器也用于商业无线应用，比如正在进行中的6 GHz 以下4G/5G部署和5G毫米波基础设施建设。

GaN放大器和其他设备用于处理来自近直流电至几十吉赫的频率。近年来，有关人员也对运行至超过100 GHz甚至太赫兹（THz）的GaN设备进行了一些研究。但由于大多数主流应用仍低于6 GHz，所以GaN设备的最大市场就是在这些应用中取代高功率放大器（HPAs）。除此之外，国防、航天航空、卫星通信和传感应用也在大踏步迈向毫米波GaN Pas。

鉴于这些应用案例的多样性，我们难以准确预测GaN技术的市场增长和渗透力，但是市场调查公司普遍认为，GaNs在2020年代的年增长率大于10% CAGR。另外，对GaN研究和开发的投入程度也构成了预测GaN技术在某些市场中的增长和渗透力的挑战。这一研究的主要领域是开发用于现代无线通信的高功率附加效率（PAE）GaN Pas。而随着新5G及其他无线通信技术的兴起，它们所使用新的调制方案和技术为Pas带来了额外的设计约束，比如对高频率、高功率和宽带宽的需求。

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