Höchstfrequenz-Halbleiter:
GaN auf die Überholspur bringen
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Vorzüge und Anwendung der GaN-Technologie
Um diesen Wechsel zu ermöglichen, sind zwei Dinge notwendig: Erstens müssen die technischen Vorzüge der GaN-Technologie (Leistungsdichte, Wirkungsgrad und Bandbreite) vollständig in die Anwendungspraxis überführt und auf Silizium-Substraten klar demonstriert werden. Zweitens muss eine skalierbare, stabile Lieferkette etabliert werden, um in große kommerzielle Märkte vorzudringen. Hier im Detail:
- 1) Zum Entwicklungsstand der GaN-Technologie: GaN auf Si zeigt inzwischen mindestens die achtfache Leistungsdichte der vorherrschenden GaAs-Technologie. Der Wirkungsgrad wurde von etwa 45 % auf 70 % gesteigert. Die Leistung von GaN auf Si entspricht inzwischen der von erheblich kostspieligeren GaN-auf-SiC-Substraten.
- 2) Die Etablierung einer zuverlässigen und stabilen Lieferkette umfasst zwei entscheidende Schritte in der Produktionskette. Der erste ist die Einrichtung einer kosteneffizienten und skalierbaren Versorgung mit GaN-Materialien, insbesondere mit Epitaxial-Wafern (epi). Der zweite Schritt ist die Verarbeitung dieser Wafer in Silizium-Chipfabriken mit hohem Durchsatz.
In diesem Zusammenhang hat beispielsweise die Firma Macom vor Kurzem eine Vereinbarung mit IQE, dem weltweit größten Lieferanten von GaAs-epi-Komponenten, bekannt gegeben. Man kann davon ausgehen, dass es eine Fülle an technologischen Varianten für Nischenanwendungen geben wird, einschließlich GaN auf SiC. Die Verwendung von GaN auf SiC wird sich allerdings aufgrund der Kostenstruktur des Substratmaterials auf Nischenanwendungen in kleiner Stückzahl beschränken.
Kostenstruktur soll an die von GaAs herangeführt werden
Eines der letzten verbleibenden Hindernisse für die breite Verwendung von GaN wird überwunden sein, sobald die Kostenstruktur für GaN mit der von GaAs gleichzieht und diese schließlich unterschreitet. Bei Kostengleichheit werden vorherrschende Technologien in den leistungsstärksten Anwendungen immer durch überlegene Technologien ersetzt.
Macom hat sich die großflächige Entwicklung von GaN für Volumen-Märkte vorgenommen und bietet mittlerweile Produkte für die HF- und Mikrowellenindustrie mit GaN auf Si und GaN auf SiC, mit Kunststoff-, Keramik- und Substrathalteroptionen für Anwendungen mit gepulsten und Dauerträger-Signalen.
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Hinsichtlich der Lieferkette soll auch die bekannt gegebene Zusammenarbeit des Unternehmens mit IQE für neue Fertigungskapazitäten sorgen und die Kostenstruktur verbessern.
Hochleistungs-Verstärker für das S-Band
Macom hat eine neue Reihe von S-Band-GaN-Verstärkern im Surface-Mount-Gehäuse entwickelt, die für zivile Flugsicherungs-, Wetterradar- und militärische Radaranwendungen optimiert sind.
Die Verstärker sind in verschiedenen Gehäusen und Leistungsstufen erhältlich: Verfügbar sind Typvarianten mit 30 W und 85 W (Peak) , ergänzt um eine 350-W-Version (Bild) auf Aluminium. Die 30-W- und 85-W-Hybridverstärker messen 7 × 7 mm2 bzw. 14 × 24 mm2, während die 350-W-Version nur 51 × 23 mm2 misst.
| Parameter | Einheit |
MAPG- 002729- 350L00 |
MAMG- 002735- 085L0L |
MAMG- 002735- 030L0L |
|---|---|---|---|---|
| Ausgangsleistung (typisch) | W | 400 | 95 | 45 |
| Verstärkung | dB | 11,5 | 25 | 25,5 |
| Wirkungsgrad | % | 50 | 50 | 55 |
Die verschiedenen Typvarianten der neuen S-Band-GaN-Verstärker von Macom
GaN: Pluspunkte auch in Spannungswandlern
Der Halbleiter Galliumnitrid ermöglicht aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften erhebliche Energieeinsparungen in elektronischen Systemen. Die Elektronischen Buateile auf Basis von GaN sind energieeffizienter, leistungsfähiger und mit weniger Kühlaufwand zu betreiben als die herkömmlich eingesetzten Silizium-Komponenten. Unter der Projektleitung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF entwirft nun eine Forschergruppe eine neue Gneration von Spannungswandlern.
Nach Unterlagen der Fa. Macom
- GaN auf die Überholspur bringen
- Vorzüge und Anwendung der GaN-Technologie
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