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把握2015!全球十大热门技术前瞻 无面板测试仪器设计趋势抬头

导读: 2014年彷佛一眨眼就过去了,然而,工程师们在这转瞬间已经取得了一些重大的成就。

  2014年彷佛一眨眼就过去了,然而,工程师们在这转瞬间已经取得了一些重大的成就。从无面板(faceless)的测试仪器到氮化镓(GaN)与其他新式半导体材料、嵌入式安全、可穿戴式装置、在太空中实现3D列印,以及智慧照明与智慧汽车等,2014年的创新已经让整个科技时代向前进展至一个更新的高度了。

  迈向2015年,我们同样期待更多的创新与进步。我们深入探索在2015年的一些热门技术,这些技术将塑造明年以及未来的重要技术趋势。

  1、氮化镓:新时代的一线曙光?

  随着设计变得越来越复杂,工程师不断寻找更新的半导体材料。氮化镓(GaN)材料在近年来逐渐稳定立足于RF/微波应用,接下来还能用在哪些方面?它又存在哪些局限?

  根据MarketsandMarkets的报告指出,“在2014年至2022年的8年内,整个氮化镓半导体市场的复合年成长率(CAGR)预计为22.2%,而在功率半导体元件市场的CAGR成长更加强劲,预计成长超过60.5%。”

  相较于矽和砷化镓(GaAs),氮化镓在功率密度和功率电平方面更具优势,但本身也存在技术限制。TriQuint基础设施和国防产品研究资深总监DouglasH.Reep指出,GaN功率电晶体能够达到>10W/mm的功率密度以及超过500W功率级,然而,“氮化镓技术的限制就在于其基本材料性能的限制,以及我们思考如何利用它们的创造力。”

  Reep表示,氮化镓的研发经常着重在半导体和封装阶段的热管理。至于高压元件,GaNSystems公司最近发布五款针对高速系统设计最佳化的650VGaN电晶体。这些650V元件具有反向电流的能力、零反向恢复充电以及电源感知等功能。

  然而,目前的技术限制在于保持可靠性的同时也必须提高工作电压,MACOM公司资深技术研究员TimBoles强调必须提高电压偏置才能实现更高的功率附加效率(PAE)和增加功率密度。GaNSystems总裁GirvanPatterson则认为击穿电压是氮化镓的关键。透过在碳化矽上使用氮化镓,该公司已能在实验室中获得超过2,000V的电压。然而,他指出,在当前基于矽的GaN技术结构,击穿电压仍受到垂直击穿的限制。

  此外,还有热量。ElementSix技术公司防御和航空航太业务主管FelixEjeckam提到,氮化镓电晶体目前尚未能达到原始功率密度的最大值,除非热量能从发热结处被成功地释放出来,才能真正改善功率、效率、尺寸/重量和可靠性等参数。

  如今,进行GaN研究工作的人很少将它仅仅看做是矽或砷化镓替代品,而是一种可在新应用中发挥作用的独特材料,特别是在高频率、高电压和高功率密度的应用领域中带来极具研究前景的材料。此外,增强型GaN电晶体表现出高耐辐射性能,从而适用于通讯和科学卫星的功率和通讯系统。

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