我们很难想象在不久的将来，硅上GaN能代替蓝宝石上GaN用于高端市场，除非有了技术突破。如果近来在开发自支撑型GaN技术能继续进展下去，同时GaN晶片材料开始转向大面积，那么谁还会反对在这种本征平台上制备高功率LED呢?

　　GaN无线/射频领域就像LED一样，科研人员正在对几种不同类型衬底的优势展开激烈的辩论，硅又一次被看作是一种促进这个市场的低价平台。然而这个环节当中性能是成功的主要动力。

　　注重器件的性能使得SiC上GaN成为唯一的入选者，因为它是唯一能满足市场需求的复合型材料。硅上GaN材料继续在提升当中，对大部分国防应用来说它的增益和热性能不够好，并且很难见到这种类型的晶体管在性能上有所提升，使它能与最高水平的SiC上GaN晶体管匹敌。

　　图1:IQE的GaN方案包括SiC上GaN、硅上GaN以及用来制备IQE射频产品的蓝宝石上GaN外延片。

　　当然，SiC上GaN的世界并非完全美好，有关衬底质量的问题纠缠该项技术多年了。但在过去的18个月里，通过提高材料的一致性和重复性，问题得以解决。今天SiC所遇的最大挑战是成本，一块3英寸的半绝缘(SI)SiC比Si(111)的价格要高上20倍。

　　一些供应商通过转向更大尺寸的衬底来降低材料的成本，比如，美国衬底供应商Cree和II-VI公司首当其冲。到2010年，它们将制备出很高质量的100mm GaN晶片，并使得单位面积的成本低于3英寸的同类物质，未来人们需要支付的成本将低于这个水平。但是，这是否意味着SiC的售价将最终达到与硅等同的地步，答案不确定;还有，真的有必要这样吗?

　　硅上GaN的性能低劣，这也是它在许多商业的射频应用(特别是雷达)中失利的原因。然而，硅上GaN的研究人员能否在SiC上GaN的价格下降到一定程度之前，开发出一种更具成本优势的硅上GaN器件，使得器件质量能突然得到提升并达到领先水平。

　　虽然我们无法弄清哪种方案更靠前，很明显提高硅上GaN器件的性能所花的时间更长，而从成本上来说，SiC上GaN更有可能成为一个更有力的竞争者，这是规模经济和经验曲线进展之后的必然结果。

　　硅上GaN可能在面向新兴市场的无线/射频产品中发挥重大作用，具有适当性能的低成本器件才能随着市场的发展应运而生。这个思路很寻常，有许多这样的例子，低规格、高经济效益的产品能弥补市场的空白，甚至产生或替代一个原先由高规格高成本产品主导的市场。

　　此外，未来硅上GaN在功率电子市场上的潜力巨大。在此，颠覆现有技术才能获得成功，硅正在逐步地克服来自另一种新兴的宽禁带技术(SiC)的威胁。尽管硅打低价牌，而SiC对器件的高性能做出承诺，硅上SiC被认为兼具了两者的长处。

　　在功率电子市场，虽然成本是首要因素，若只提供能降低成本的技术，并不能保证成功，这是由于从一种类型的器件转向另一种会产生相关的经济损耗问题。

　　因此，新的技术必须以某种形式体现出明确而引人注目的价值所在，比如功能获得明显的改良。由于硅上GaN具备了较高的效率、较小的尺寸、较强的可靠性以及长期与硅晶体管集成的可能性，它有潜力完成上述任务。

　　图2:硅上GaN晶体管的生产成本远比SiC上GaN的要低，即便如此，低劣的器件性能阻碍了硅上GaN晶体管向当今国防应用市场迈进。

　　Yole Developpement预测，GaN功率电子市场仍处于胚胎时期，当市场开始壮大时，它们有机会在价值35亿的功率电子市场分得一杯羹。无疑，对这类器件的投资不可或缺。这里存在一个问题，就是GaN功率器件的进展是否快到足以和SiC或一种新兴先进的硅技术相抗衡。

　　IQE正在继续开发其硅上GaN、SiC上GaN以及蓝宝石上GaN技术，目标是适量的生产并展开适当的开发活动，为相关市场提供最合适的技术。

　　作者简介

　　Bedwyr Humphreys是IQE集团GaN产品的业务发展总监，他的电子邮箱是BHumphreys@IQEP.com。他致谢IQE射频研发总监Shiping Guo、IQE销售和业务发展总监Ivan Eliashevich，感谢他俩对这篇文章提供的帮助。