氮化鎵–實現(xiàn)5G的關(guān)鍵技術(shù)

1/82016年1/8氮化鎵–實現(xiàn)5G的作者：DavidSchnaufer和BrorPeterson，QorvoMpsm為。5G預(yù)定在2020年進行商業(yè)發(fā)布，預(yù)計可以提供所有這些顯以下圖表說明了5G的幾個目標(biāo)，包括更高的功率、高達(dá)100GHz的頻率范圍以及更高的效率。實現(xiàn)這些5G目邁向邁向5G之路頻譜全球移動數(shù)據(jù)流量2T2R和4T4R單頻50%效率帶寬手機和3.4-100GHz未來頻段44個頻段50+個頻段80%效率60%效率70%效率(每月艾字節(jié))雙頻三頻寬帶2/82016年2/8漏極效率漏極效率(%)氮化鎵的優(yōu)異特性在上一篇季度文章中，我們討論了電信行業(yè)專注于提高能源效率以實現(xiàn)“綠色”通信的各種方法。我們探討了MIMO、波束形成和小型蜂窩是如何提高效率并使電信網(wǎng)絡(luò)整體更環(huán)保的。同時我們還強調(diào)了有多少網(wǎng)絡(luò)能源消耗來自RF鏈。RF鏈5G目標(biāo)和“綠色”網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)？RFGaNPA如下圖所示，在基站收發(fā)臺(BTS)生態(tài)系統(tǒng)中引入GaN后，前端效率大幅提升，使其成為適合高功耗和低功耗應(yīng)用的一項全新DonhertyDonherty功率放大器在回退8dB時的效率GaN效率SiLDMOS效率GaN進入BTS市場領(lǐng)域提升了效率，進而大幅節(jié)約電力和能源。GaN具有優(yōu)異的特性，包括高功率密度、高功率附加效率(PAE)、高增益以及易于實施阻抗匹配，可提高RF鏈的3/82016年3/8最大工作頻率最大工作頻率(GHz)5G和GaN4GLTE網(wǎng)絡(luò)的擴建趨于成熟，但是要縮小與5G的差距，還需要進行多次升級。目前我們正處于5G定義和概念驗證階段，但是像Verizon這樣的公司正在加快時間表以實現(xiàn)專注于固定無線接入的早期部署。早期的5G試驗開始于2013年，現(xiàn)在經(jīng)常會有早期試驗和近期實驗中的數(shù)據(jù)發(fā)布出來。那些在毫米波、大規(guī)模MIMO天線陣列和波束形成方面提供可觀結(jié)果的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)進入預(yù)商用開發(fā)階段。所有的基站OEM已進入產(chǎn)品試用模式。像高通、英特爾這樣的公司正在測試支持5G的調(diào)制解調(diào)器，例如在28GHz頻段工作的X50調(diào)制解調(diào)器。Qorvo和NanoSemi已針對適用于大規(guī)模MIMO應(yīng)用的GaN設(shè)備的超寬帶線性化為了滿足多樣的5G要求，GaN制造商需要提供跨越寬頻率和功率水平范圍的多個變體。有了多個GaN工藝可供選擇，設(shè)計人員可以將GaN技術(shù)與應(yīng)用進行最優(yōu)匹配。以下圖表說明了Qorvo在這個領(lǐng)域的能力。QorvoQorvoGaN技術(shù)5G/下一代準(zhǔn)5G/4.5G工作電壓(V)4/82016年4/8正如Qorvo的DougReep在前一篇文章中提到的，GaN將取代傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料用于5G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，例如要求更高頻率、緊密集成和最低實施成本的小型蜂窩。他還繼續(xù)表明，低電壓GaN所提供的效能將不可避免地進入手機GaN和汽車應(yīng)用?？偠灾瑩碛袕V泛的GaN技術(shù)選擇將意味著更多的應(yīng)用需求得到滿足。使使用GaN滿足5G應(yīng)用需求5G建議5Gsub-6GHz5G毫米波大規(guī)模MIMO/波束形成?超寬頻段線性化?小尺寸封裝/高功率密集化?高度線性化?DAS如今，GaN被大量應(yīng)用于小型蜂窩和BTS市場領(lǐng)域，并在2016年繼續(xù)呈上升勢頭。GaN出貨量在2016年預(yù)計達(dá)到近3億美元，遠(yuǎn)超過2015年的1.5億美元。小型蜂窩、分布式天線系統(tǒng)(DAS)和遠(yuǎn)程無線電頭5/82016年5/8年數(shù)據(jù)來源：《化合物半導(dǎo)體數(shù)據(jù)來源：《化合物半導(dǎo)體》未利用的頻譜、高吞吐量和低延遲目標(biāo)的激勵因素正在吸引開發(fā)人員向更高的毫米波頻段遷移。毫米波頻譜頻段提供的帶寬是目前4G頻段(<4GHz)的10至30倍，而網(wǎng)絡(luò)容量與可用的帶寬成正比。6/82016年6/8GaNGaN為5G提供單片前端解決方案更高的功率密度小尺寸小型化和輕松集成0.15毫米GaNHEMTPD:~2800mW/mm尺寸縮小82%，4倍功率密度GaN技術(shù)降低了設(shè)計的復(fù)雜性高頻商業(yè)市場取得成功的必要條件0.15毫米pHEMTPD:~800mW/mm0.25毫米pHEMTPD:~650mW/mm波頻段的應(yīng)用需要高度定向的波束形成技術(shù)(波束形成將無線電信號聚焦成強指向性的波束，從而提高功率并G不斷推動著5G標(biāo)準(zhǔn)的定義。但明天，我們的日常生活將隨處可見低于1毫秒的延遲和極高的容量。無論結(jié)GaN5G應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)。7/82016年7/8關(guān)于作者DavidSchnauferDavidSchnaufer是Qorvo的技術(shù)營銷通信經(jīng)理。David在Qorvo工作了15年。2013年到2015年，David擔(dān)任Qorvo高級濾波器部門產(chǎn)品營銷經(jīng)理。2013年以前，David曾任戰(zhàn)略營銷、全球應(yīng)用工程高級經(jīng)理和全球客戶質(zhì)量工程經(jīng)理。他獲得了鳳凰城大學(xué)MBA學(xué)位、貝爾蒙特大學(xué)工商管理學(xué)士學(xué)位和電