新材料競逐射頻元件市場！砷化鎵產業接招

精實新聞 2013-06-21 09:46:35 記者 羅毓嘉 報導

砷化鎵(Gallium arsenide)材料在射頻元件市場獨霸多年，無論在功率放大器(PA)或無線開關(switch)均享有龐大市佔率，不過近年來在PA市場面對CMOS晶片競爭、switch產業則有新興的SOS(藍寶石基板矽晶薄膜, Silicon on Sapphire)材料來勢洶洶，砷化鎵產業如何接招、甚至藉由開發更具競爭力的產品應用以鞏固市佔，值得密切注意。

事實上，隨著無線通訊規格不斷提昇，射頻元件(RF)產業對於高線性表現的產品需求亦持續提高。儘管多年來砷化鎵材料在射頻元件領域獨領風騷，不過矽材料陣營亦不甘示弱，透過製程改善等作為意圖自砷化鎵產品手中取回市佔率，近期最具代表性的2種技術當屬CMOS功率放大器與SOS製程的switch。

SOS製程是以藍寶石為絕緣基板，並在其上覆蓋一層矽晶，藉以製作UltraCMOS晶片，因SOS的物理性質可提供開關元件更高的切換速率，對於砷化鎵產業的挑戰不可小覷。

據了解，SOS Switch在傳導過程當中電性損失不僅較低，且藍寶石基板晶圓的製造成本最多可較砷化鎵便宜60-70%，無疑將直接挑戰砷化鎵pHEMT(假晶高速電子移動電晶體)switch的地位。儘管目前以SOS製程生產的switch滲透率仍不高，惟pHEMT在砷化鎵產業當中作為高毛利產品的代表，若地基被SOS產品分食，即可能衝擊到產業獲利能力。

而CMOS和砷化鎵材料在功率放大器的競爭，更是已經纏鬥十幾年。

就物理性質而言，砷化鎵更適合用在高規格、高品質的功率放大器，尤其進入4G時代，砷化鎵所屬的III-V族材料依舊佔了便宜，暫時無需擔心來自CMOS的競爭；不過晶片設計龍頭高通(Qualcomm)的CMOS功率放大器解決方案，2014上半年可望卡位低階智慧型手機供應鏈、下半年年更可能進一步往中階產品揮軍，會否侵蝕到佔PA出貨量相當吃重的市場，仍值得密切注意。

就技術而言，CMOS產品可藉由加裝封包追蹤(Envelope tracking)技術可提昇效能，惟砷化鎵產品亦可增添此一設計、且ET將提高模組成本，CMOS可以討得到多少便宜仍在未定之天；較值得注意的是，砷化鎵射頻元件巨頭Avago於今年4月宣告收購CMOS功率放大器供應商Javelin，切入砷化鎵與CMOS的混合PA研發，似也證實了長線上而言CMOS仍是影響砷化鎵產業成長動能不可忽視的重要因子。