SiGe和GaAs工艺对比

GaAs工艺中也可以像传统的Si工艺一样集成无源和有源器件，但GaAs在某些方面会比Si工艺有优势，尤其是高频应用。

• 更高的电子迁移率意味着可以支持更高的工作频率；
• 未掺杂的GaAs具有半绝缘特性，意味着无源器件有更高的Q值，器件间的隔离度也天然更高；
• 绝大多数GaAs都支持通孔接地，这有利于RF应用中减小接地电感；
• 由于衬底掺杂，SiGe工艺包含更多的高损耗无源器件，例如螺旋电感和电容。同时无源器件与有耗衬底之间的电容耦合也会导致电路性能恶化；
• 此外，SiGe工艺的金属互联通常是铝（Al），而GaAs则几乎只有金（Au），铝的电导率比金低，因此无源损耗更高，故GaAs的螺旋电感Q值比Si工艺高得多。
• 从终端产品角度来看，这意味着SiGe芯片需要更多的片外元件，则电路板需要更多空间，故成本更高。
• SiGe的异质结（HBT）工艺比GaAs的pHEMT或MESFET工艺的NFmin更高，这是由于 HBT的B-E结引入的散粒噪声（shot noise），而pHEMT或MESFET则没有。
• 正常工作时，SiGe HBT的B-E结电流约为C-E电流的1/beta倍，这意味着B-E结的二极管是导通的，因此会产生更多的噪声；而GaAs FET的低噪放应用中正常工作时的G-S偏置电压通常是低于二极管的开启电压的。
• 而且，SiGe HBT的NFmin会随着C极电流增大而迅速增大，而GaAs的pHEMT或MESFET则在较宽电流范围内NFmin都保持较低值，因此GaAs更容易在NF、OIP3、偏置电流之间保持平衡。
• 通常SiGe HBT的线性度在1015mA偏置电流时最高，而GaAs FET则在26mA偏置电流时线性度最高（这是在假定3V供电、晶体管尺寸相当时的典型值）。
• 对于无线功放（PA）应用，理想的器件选择是具有很高的线性度、低压工作时有较高的效率、只需要简单的偏置控制。此外，工艺必须具备足够高的击穿电压才能容忍较大的电压驻波比（VSWR），并能够处理更高的热功耗。通常热功耗限制了给PA添加更多其他RF功能，因此PA的集成度最多做到中等水平。GaAs/AlGaAs HBT工艺具备以上特性，因此是相比于MESFET和SiGe的最佳工艺。
• 尽管SiGe HBT在前端LNA应用中的确具备良好的NF和线性度，但它不具备PA应用中所需要的高耐压特性。
• 通常GaAs工艺的强项是基于集总元件、带状线或者共面波导设计的MMIC来集成各种RF功能，这使其成为微波多功能集成器件的首选。
• Si工艺具备的优势是可将双极型vwin 功能与超大规模CMOS相集成，因此为D/A转换和混合信号应用提供机会。

下表概括了几种不同工艺的优缺点：