在今年的CES上國內多家手機廠商發布了5G手機，從而將5G技術再次推向高潮，全球對5G的呼聲越來越高，中國、英國、韓國、美國都已經開始部署5G基站，并展開測試。在5G無線網絡中，功率是一個至關重要的因素。如果工程師想不增加面積持續提升功率，只能提高功率密度。
當現有技術出現桎梏時，人們很容易想到通過更先進的材料實現更高的技術指標，GaN進入人們的視線。GaN是直接寬帶隙半導體材料，屬于第三代半導體，具備良好的導熱率、抗輻射能力、擊穿電場和電子飽和速率。與硅組件相比，GaN可以在尺寸和能耗減半的條件下輸送同等的功率。由此便可以提高功率密度，幫助客戶在不增大設計空間的同時滿足更高的功率要求。
基站大量建設，GaN產品市場看漲
在5G應用中，大范圍的5G網絡覆蓋要求運營商部署更高功率和運行頻率的設備。目前通訊基站使用的砷化鎵器件已經無法滿足在高頻下保持高集成度。但是網絡運營商不希望提高信號塔設備的尺寸，GaN射頻功率放大器具有高功率、高增益和高效率，更能適配5G基站的技術需求，顯然會成為網絡運營商的首選。在基站應用中GaN器件的增量會有多大？筆者在今年的EDICON上采訪了MACOM中國銷售總監孟愛國先生，他表示，“預計2019年中國將建設20－30萬臺5G基站，按照一個基站64T 192路功放計算，大概需要10億顆，估計明年的量會更大，2021年－2022年會呈指數級增加。”
據國家新材料產業發展戰略咨詢委員會天津院表示，2016年射頻功率半導體（＞3W）市場規模接近15億美元，預計2020年將達到26億美元，其中電信基礎設施（包含基站、無線回傳）射頻功率半導體將占據一半的市場份額。5G基礎建設大范圍鋪開后，GaN器件數量將以80％的年均復合增長率增長。這也印證了GaN市場將迎來飛速發展。
中國的半導體市場對于全球的芯片供應商來說都舉足輕重。同樣孟愛國也表示，MACOM中國的市場營收占全球的三分之一，隨著5G的發展會進一步擴大。國內華為、中興等設備上已經采用了MACOM的產品。
篤定GaN－on－Si產品研發，在該領域做成唯一
對于寬禁帶產品而言，物理屬性表現好，尤其是SiC和GaN材料的器件，其中SiC適合高功率應用，GaN適合高頻率應用。這兩種產品MACOM原來都有，后來轉向專注于GaN－on－Si（硅基氮化鎵）器件研發，其產品效率更高，有助于開發商設計和部署更小、更輕的基站硬件；網絡運營商致力于提供盡可能多天線以達到目標容量，而將GaN－on－Si器件技術與模塊驅動設計相結合，便能夠設計并部署更小、更輕的產品。就拿功放散熱來說，MACOM的GaN產品在2.6GHz時，功放效率可以做到60％，而LDMOS產品的效率只有40％－50％。
而且MACOM是唯一一家研究GaN－on－Si的公司，擁有多項專利，從工藝的復雜程度，產品良率，生產周期來看，不管產能還是成本，MACOM都占有優勢。可能很多人會想到，為什么其它公司沒有來做GaN－on－Si？孟愛國解釋，“主要是技術壁壘問題，英飛凌曾經也計劃研發GaN－on－Si產品，但是沒辦法繞過技術壁壘最后放棄了。”
當筆者問只有一家公司來做GaN－on－Si產品是不是不利于生態系統的建設時，孟愛國表示，“我們對自己的技術很有信心，我們的功率晶體管、MMIC和PA專為主流5G基站部署而量身定制，將實現可為數據速率、范圍和能效設定新標準的天線和無線電設計。”
設為首頁 
