虽然运营商试图推出5G承诺的超高速毫米波,但他们一直受到手机发热和耗电的上行技术的阻碍。Finwave表示,他们的FinFET-on-GaN功率放大器(PA)将解决这个问题,甚至更多。

 

大约十年前,FinFET进入商业市场,颠覆了芯片世界。他们能在高增长的GaN RF和电源市场上做同样的事情吗?刚从隐形模式中走出来的fabless初创公司Finwave认为他们可以做到。该公司的联合创始人和高管最近讲述了他们的计划,以及他们是如何走到今天的。

 

Finwave从PA开始,这种设备在RF信号发出之前将其放大。RF中的PA很关键。信号塔和接入点都使用它们来发送信号,手机也使用它们,作为前端模块的一部分,它们可以增强你发回的信号。当5G发布的时候,人们对其高速毫米波部分非常兴奋,但事实上,5G推出的大部分是所谓的sub-6 GHz以下的快速版本,是4G/LTE之后的下一代技术。

 

但在毫米波技术中,挑战仍然普遍存在。是的,它是超高速的,但它只适用于很短的距离。你必须离毫米波接入点非常近才能使用它,而手机要发回那些极高频率的信号需要很多能量。因此,运营商不得不以高昂的成本推出大量接入点,主要是在城市和体育场馆等地方。

 

用于RF的GaN

 

除了用于LED之外,GaN突然在电源和RF应用中获得了巨大的发展。这在很大程度上是由于起始晶圆的重大发展。你不再需要非常小和非常昂贵的GaN晶圆。该行业已经找到了利用外延的方法,在硅片上放置一层GaN,中间有缓冲层,以缓解两种材料晶体结构的差异。GaN已经在6英寸晶圆上使用了好几年,晶圆厂去年才开始升级到8英寸GaN-on-silicon晶圆。12英寸晶圆也即将来到。因为这些都是硅晶圆,只要对设备进行一些调整,GaN-on-silicon器件就可以在标准的硅晶圆厂中制造,即使是没有跟上领先优势的老晶圆厂。这是一个巨大的成本优势。

 

根据Yole集团的数据,GaN RF设备市场目前以18%的CAGR增长,GaN电源市场以59%的CAGR增长。

 

正确的技术,正确的时间Finwave的故事与这一切有什么关系?如果一切按计划进行,那就是在正确的时间拥有了正确的技术。

 

该公司大约10年前成立,以隐身模式从MIT剥离出来,命名为Cambridge Electronics。联合创始人Tomas Palacios和Bin Lu相信他们可以改变GaN电力市场。他们又取名自FinFET的概念,然后花了数年时间完善其商业可制造性。

 

他们的工作最终引起了Jim Cable的注意,他在RF界有着传奇的地位。上世纪90年代,Cable基于自己的技术突破,创立了一家名为Peregrine Semi的公司,并将其上市。Cable与Peregrine和Soitec的合作帮助地球上的每一部手机都采用了RF-SOI。Cable最终将Peregrine(更名为pSemi)卖给了Murata,他退休前曾在那里工作过一段时间。但这并没有持续多久。他很快就想起了他读过的Placios和Lu的一些文章。

 

Cable说:“这项技术对电源有好处,但在RF领域有更大的用处,简直是杀手级的。”

 

值得注意的是,迄今为止还没有人将GaN FinFET器件商业化:GaN器件都是平面的。从技术上讲,Finwave的FinFET(该公司称之为3DGAN)是一种trigate器件,但流行的科技文化将trigate与FinFET混为一谈。Finwave的创始人最近发表的一篇论文指出,GaN FinFET结构的多栅极鳍通道改善了栅极的可控性,并抑制了短通道效应。但RF的关键是:鳍片的工程设计大大改善了线性度。

 

线性度是RF PA的一大挑战:你需要提高电压来增加信号,以增加你可以触达的距离。但在硅(和SiC)中,电压过高会导致线性度变差,因此噪声更大,功耗更大(高达95%)。然而,在GaN FinFET架构中,Cable发现优秀的线性度意味着有可能将电压提高到极大改善毫米波信号强度的水平。

 

他意识到,Finwave开发的FinFET-on-GaN可以为毫米波带来双赢的结果。在RF前端模块中有了FinFET-on-GaN PA,手机可以处理更多的功率,从而向接入点发射更强的信号。运营商需要安装的接入点会少很多(实际上少20倍),因为每个接入点可以触达更远的距离,处理更多的容量。

 

RF的转捩点

 

Cable向Finwave的两位创始人阐述了自己的想法,他们很快就看到了在迫切需要解决方案的市场中成为市场领导者的机会。2020年,他们决定采纳Cable的建议,将重心从电源转向RF。他们还邀请Cable担任执行董事长兼首席战略官。他同意了。

 

Cable请来了Tom Degnan担任销售和营销执行副总裁,他在Peregrine/Soitec时期曾与Cable共事。(Degnan曾任Soitec USA总裁兼首席运营官。)

 

Degnan指出:“我们已经奠定了良好的基础。我们非常专注。”他说,Finwave已经选择了12家生态系统合作伙伴,包括一家代工合作伙伴。虽然mmWave PA是第一个重点,但在RF世界中还有很多其他的机会。

 

Cable补充道:“我们拥有惊人的吸引力。我们与手机厂商、芯片厂商,甚至运营商都有深入的合作。”

 

2022年7月,Finwave在A轮融资中筹集了1220万美元,并获得超额认购。Soitec(除了silicon-on-insulator晶圆,现在还生产GaN-on-silicon晶圆)是投资者之一。

 

Finwave目前正在根据客户的需求开发产品。我们什么时候能看到第一款Finwave产品上市?该公司的目标是2024年,就在一些分析师预测mmWave部署将出现新的激增的时候。

 

利用大晶圆尺寸和标准的硅芯片制造工艺,高性价比的GaN-on-silicon器件正在RF市场上取得进展。Finwave有一个引人注目的故事,尤其是对mmWave来说。他们的FinFET-on-GaN设备将率先投放市场。他们会兑现所有的承诺吗?时间会证明一切。