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半导体两大原材料浅析
- 发布日期:2024-11-19 07:13 点击次数:174 半导体原料经历了三个发展阶段:第一阶段是以硅(硅)和锗(锗)为代表的第一代半导体原料;第二阶段是砷化镓(GaAs)、磷化铟(磷化铟)和其他化合物。第三级主要由氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硒化锌(ZnSe)等宽带半导体材料组成。第三代半导体原材料具有较大的带宽、较高的击穿电压、良好的耐压和耐高温性能,因此更适合制造高频、高温和大功率射频元件。化合物开始从第二代半导体原料中出现。这些化合物因其优异的性能而被广泛应用于半导体领域。例如,GaAs在高功率传输领域具有优异的物理性能优势,广泛应用于手机、无线局域网、光纤通信、卫星通信、卫星定位等领域。氮化镓具有低传导损耗和高电流密度的优点,可以显著降低功耗和散热负载。可应用于变频器、调压器、变压器、无线充电等领域。碳化硅因其在高温、高压、高频等条件下的优异性能而被广泛应用于交流-DC变换器等功率转换器件中。明天的星空GaN氮化镓是未来发展潜力最大的化合物半导体。与GaAs和磷化铟等高频工艺相比,氮化镓元件具有更高的输出功率。与低密度聚氧乙烯和碳化硅等功率技术相比,氮化镓具有更好的频率特性。大多数6千兆赫以下的蜂窝网络将使用氮化镓组件,因为低密度聚氧乙烯无法承受如此高的频率,GaAs不是高功率应用的理想选择。此外,因为更高的频率会降低每个基站的覆盖范围,所以需要安装更多的晶体管,从而推动氮化镓市场快速扩张。GaN组件的产值目前约占整个市场的20%,Yole估计,到2025年,这一比例将升至50%以上。氮化镓HEMT已经成为未来大型基站功率放大器的候选技术。目前,估计全世界每年将建造大约150万个新基站。未来,5G网络将补充覆盖面积更小、分布更密集的微型基站,这将刺激GaN组件的需求。此外,国防市场是过去几十年GaN发展的主要驱动力,并已用于新一代空中和地面雷达。手机的基石——GaAsGaAs作为最成熟的化合物半导体之一,是智能手机组件中功率放大器的基石。据StrategyAnalytics数据显示,全球GaAs组件市场(包括IDM工厂组件产值)2018年总产值将达到88.7亿美元,创历史新高,市场集中度高,Qorvo占市场份额的26%。由于GaAs具有载波聚合和多输入多输出技术所需的高功率和高线性度,GaAs仍将是6千兆赫以下频带的主流技术。此外,GaAs在汽车电子和军事领域也有一定的应用。结论是,这些ⅲ-ⅴ族化合物半导体器件具有优异的高频特性,长期以来被认为是空间科学和技术中无线应用的首选。随着商用宽带无线通信和光通信需求的爆炸性增长,化合物半导体工艺技术在高频、高功率、低噪声无线产品和光电元件中的应用越来越广泛。与此同时, 电子元器件采购网 在物联网的趋势下,它也从手持无线通信扩展到5G基础设施和光通信技术的发展。作为高级射频专家,Qorvo在这一领域进行了深入研究。Qorvo手机部门高级销售经理赵大卫(David Zhao)此前在接受媒体采访时指出,5G要求更高的功放线性度,因此耐压高的GaAs技术是首选。砷化镓芯片倒装芯片技术已被快速反应堆广泛采用。与传统砷化镓引线键合封装相比,倒装工艺使模块更薄、更一致。通过匹配SOI、互补金属氧化物半导体和声表面波/BAW倒装芯片工艺,具有更小尺寸和更多功能的SiP射频模块成为可能。总结:砷化镓和氮化镓MMIC芯片作为手机生产中的重要器件,自20世纪90年代中期以来,已经取代了射频和微波领域中的低性能硅基集成电路,成为无线通信行业中不可或缺的集成电路元件。由于硅器件制造难度较大,中国以前没有成熟的制造商。所需射频功率芯片(GaAs MMIC、甘肃MMIC)主要依赖进口,这是中国半导体工业和通信产业发展的主要障碍,尤其是5G技术有待推广应用。在国家政策和资金的大力支持下,经过多年的技术积累和发展,在砷化镓(GaAs)和氮化镓(氮化镓)等材料以及GaAs MMIC和氮化镓MMIC等芯片的重大突破基础上,北京比亚迪于2018年投资10亿元人民币,在北京建设了每月2万片6英寸砷化镓单片集成电路(GaAs MMIC)的大规模生产线。海特投资14.2亿元建设了4万GaAs MMIC和3万氮化镓MMIC的6英寸生产线,这两条生产线将于2019年初投产,以满足国内5G等市场对GaAs MMIC和氮化镓MMIC芯片的迫切需求,扭转中国依赖进口的不利局面。砷化镓(GaAs)和氮化镓(氮化镓)作为当今新兴的半导体技术,已经成为光存储、激光打印、高亮度发光二极管和无线通信领域不可比拟的重要和关键器件,特别是5G基站(移动通信、无线网络、点对点和点对多点通信)、手机和军事工业,尤其是在高频、大功率和高温环境下。作为光电子和宽带隙半导体材料领域耀眼的新星,GaAs在5G通信、物联网、有机发光二极管、太阳能电池等技术中的应用代表了当前和未来的发展方向之一。作为一种潜在的光电子材料,它不仅从生产到应用都很成熟,而且在稳定性、良好的性价比和深加工后的产品价值方面具有10倍的放大系数。未来,市场也将保持9%的年增长率。氮化镓应用尚未开发,但它们可以在更高频率、更高功率和更高温度下工作。它们在光存储、激光打印、高亮度发光二极管和无线基站等领域的应用前景备受关注,是高亮度发光二极管、蓝色激光器和功率半导体领域的热门材料。
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