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滿足5G基地台高頻需求 砷化鎵SoC勢在必行

文‧陳妤瑄 發布日期:2017/06/03 關鍵字:CMOSGaNpHEMTSmall Cell功率半導體

為滿足5G基地台高頻需求,拉高整合層級的砷化鎵製程將是勢在必行。由於功率表現上的優勢,砷化鎵顯然在4G功率放大器(PA)市場,透過與CMOS製程的角力,奪得一片天。但朝向未來的5G,在功率表現上更具優勢的氮化鎵製程,卻開始緊追在後。因此,促使砷化鎵逐步達成one-chip解決方案的SoC,藉此高效率地滿足5G基地台的高頻需求,將會是砷化鎵與氮化鎵產生差異的關鍵。

穩懋半導體技術處長王文凱指出,現階段來看,「價格」仍是砷化鎵製程難以完全取代CMOS製程的原因,具有價格優勢的CMOS製程,能掌握諸多對功率較不講究的應用市場。這恐怕是砷化鎵製程永遠也無法超越CMOS製程之處,因此該公司相當重視在5G高頻基礎建設(Infrastructure)的發展,主要的原因在於,若沒有回程線路(Backhaul)的網路,即便手機有再多的mmWave功能,也是沒有用的。

由於砷化鎵製程在價格上的致命傷,若要在智慧型手機等消費性產品上與CMOS製程拼出高下,顯然不是智慧之舉。因此從5G基礎建設著手,也就成為業界在推展砷化鎵製程上的一大方向,即便這樣的發展,往往在一般消費性市場較不顯著,但現已是推動功率半導體大步向前的一大動能。

王文凱進一步表示,小型基地台(Small Cell)是我們希望未來砷化鎵製程所能著墨之處,主要的原因在於其在價格上的容忍度,相較於手機應用是比較高的,且其並不是可攜式裝置,必須在建築物上插電(Plug-in),對功率表現度的要求也比較高。

就整體市場來看,砷化鎵若要在高整合度的CMOS製程,與高功率表現度的氮化鎵(GaN)製程之間,發揮所長,其勢必得透過製程與封裝,持續將整合度的層級拉高。

王文凱進一步指出,相較於氮化鎵製程,砷化鎵較有機會做到one-chip解決方案,因氮化鎵若要達到此類型的解決方案,所須耗費的時間非常長,這也就讓砷化鎵很有潛力成為僅次矽,達成SoC的唯一製程。因此,在功率上優於CMOS製程、在整合度上優於氮化鎵的砷化鎵,也就能在5G的中功率裝置上,發揮出相當的價值。

王文凱也透露,多數人對砷化鎵製程的印象,停留在手機的假晶高速電子移動電晶體(pHEMT),不過事實上,GaAs pHEMT如今在電信營運商所部署的基站Backhaul已扮演相當重要的角色,且頻率達到90GHz以上,這包含了數據中心裡的光纖(Fiber)、基地台上運用微波方式來傳遞訊號的天線等,都是GaAs pHEMT的應用範疇。

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