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Wide-Bandgap-Halbleiter

Ein Plädoyer für GaN auf Silizium in Mobilfunk-Basisstationen

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Kostensituation und Supply Chain für Basisstationen

Der pauschalen Behauptung „GaN ist schlicht zu teuer für den Einsatz in Basisstationen“, kann bezogen auf GaN on Si und GaN on SiC folgendermaßen widersprochen werden: MACOM GaN (GaN on Si mit herstelleroptimiertem Verfahren) ist auf einem guten Weg, GaN-basierte Bausteine zur Verfügung zu stellen, die Halbleiterkosten gegenüber vergleichbaren LDMOS-Produkten halbieren und in Produktionsstückzahlen zudem deutlich kostengünstiger sind als ähnlich leistungsfähige GaN-on-SiC-Wafer.

In ausgereiftem Zustand dürfte GaN on Si von den siliziumtypischen Kostenstrukturen profitieren, die um den Faktor 100 günstiger sind als die der heutigen GaN-on-SiC-Technologie. Gründe hierfür sind das 200- bis 300-mal langsamere Wachstum der SiC-Einkristalle im Vergleich zu Silizium sowie die Abschreibung und der Energieverbrauch der Fabs. GaN on SiC wird deshalb dauerhaft teurer bleiben und daher für den Mainstream-Einsatz in kommerziellen Basisstationen nicht in Frage kommen.

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Im Gegensatz dazu kann die gesamte Jahresproduktion von MACOM GaN für die gesamte Hochfrequenz- und Mikrowellenindustrie in wenigen Wochen von einer 8-Zoll-Fab übernommen werden. Als Branchenführer hinsichtlich Kostenvorteile, Performance und Technologie für GaN on Si zum Einsatz in HF-Anwendungen kooperiert MACOM mit Partnern bei der Produktion von 6-Zoll-Siliziumwafern, die 2017 auf 8 Zoll umgestellt wird. Hinsichtlich der Fertigungskapazität und der entsprechenden Kostenstrukturen schafft dies die Voraussetzungen für den Mainstream-Einsatz von GaN auf dem Markt für kommerzielle Basisstationen.

In Anwendergesprächen ist vielerorts zu hören „GaN kann nicht die Anforderungen der Basisstations-Industrie an die Supply Chain erfüllen“. Dazu muss man wissen: Das hohe Kostenniveau der SiC-Produktion bringt es mit sich, dass dieses Marktsegment von einer überschaubaren Gruppe von Fabs mit hohem Produkt-Mix und niedrigen Stückzahlen bedient wird, die nicht in der Lage sind, die Nachfrage kommerzieller Anwendungen zu decken (speziell in Spitzenzeiten). SiC ist außerdem ein noch relativ neuer Werkstoff mit einer entsprechend kurzen Nutzungs-Historie in kommerziellen Anwendungen, während Silizium von einer mehr als 60-jährigen Industrialisierung und Entwicklung profitiert hat.

Die Supply Chain für GaN on Si basiert auf einer Vielzahl von Effizienzvorteilen. Die Fähigkeit der Industrie, die Massenproduktion von GaN on Si zu unterstützen, Lagerbestände vorzuhalten und Bedarfsspitzen abzufedern, ist daher fest etabliert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die MACOM-GaN-Technologie ein optimiertes Gleichgewicht zwischen Performance, Kosteneffektivität und Skalierbarkeit der kommerziellen Lieferkette besitzt und sich damit zur bevorzugten Technologieplattform für die kommende Generation von Makro-Basisstationen eignet.

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