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IT世界|5G时代，PA大战开始

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5G基站对功率放大器芯片和其他射频设备的需求不断增加 ， 使不同公司和技术之间开始激烈PK 。
功率放大器是提高基站射频功率信号的关键部件 ， 它基于两种有竞争力的技术 ， 硅基LDMOS或射频GaN（GaN） 。 GaN是一种III-V技术 ， 其性能优于LDMOS ， 是5G高频需求的理想选择 ， 但GaN价格昂贵 ， 并在制造过程中存在一些挑战 。 LDMOS虽也有一些局限性 ， 但它并不会消失 。
5G是一个快速发展但复杂的市场 ， 在供应链的一部分 ， 设备制造商在工厂制造功率放大器之类的射频芯片 ， 从那里设备被运送到基站供应商进行集成 。 所谓的宏基站是一个位于蜂窝塔台上的系统 ， 它在广域范围内提供射频无线覆盖 。
上一代3G基站的功率放大器件一般是基于LDMOS的 ， LDMOS是一种成熟且价格低廉的技术 ， 在4G基站市场占据了先机 。 随着时间的推移 ， GaN功率放大器开始替代LDMOS ， 在4G领域取得了重大进展 。 功率放大器是在基站和其他系统中将低功率射频信号转换为高功率信号的小型电路 。
基于GaN的功放在5G领域也越来越受欢迎 ， 与4G一样 ， 中国的基站供应商正在采用基于GaN的功放设备 ， 以在中国初步部署5G系统 ， 而其他基站供应商也在效仿 。
这里有几个原因：5G是一种比现在的4G更快的下一代无线技术 ， 目前正在两个不同的领域部署——Sub-6GHz和毫米波（28GHz及以上） 。 一般来说 ， 在较高的频率下 ， LDMOS能量不足 ， 这就需要GaN 。 与LDMOS相比 ， GaN具有更高的功率密度和更宽的工作频率范围 。
“5G基础设施中对密集、小型天线阵列的需求导致了射频系统中功率和热管理方面的关键挑战 。 随着宽带性能、效率和功率密度的提高 ， GaN器件为解决这些挑战提供了更紧凑解决方案的潜力 。 ”Lam Research战略营销董事总经理David Haynes说 。
不过 ， LDMOS不会消失的 。 一些移动运营商正在为5G部署低频和高频频段 。 LDMOS适合于较低频段 。 因此 ， GaN和LDMOS都将在5G中找到一席之地 。 “在macro stations ， GaN在华为4G LTE基础设施设备中广泛采用后 ， 逐渐从LDMOS手中抢占市场份额 ， ”Yole Dédevelopement分析师Ezgi Dogmus说 。 “在5G的6GHz以下频段 ， 我们看到LDMOS和GaN在低功率有源天线系统中的激烈竞争 。 GaN正在需要大带宽容量的频段中采用 。 ”
不管怎样 ， 这个数字是惊人的 。 据Yole称 ， 到2025年 ， GaN射频市场的总规模将从7.4亿美元增加到20亿美元以上 ， 复合年增长率为12% 。 电信基础设施和军用雷达是射频GaN的主要驱动力 。 IBS CEO Handel Jones则表示 ， 中国在2019年建成13万个5G基站 ， 计划在2020年再安装50万个 。 Jones说 ， 到2024年 ， 中国的目标是部署600万套系统 。 日本、韩国、美国等也在大力推进5G 。
数字并不能说明全部情况 。 RF-GaN市场还包括如下几项注意点：
GaN晶体管栅极长度在1μm ， 目前有些正在开发90nm及以下工艺 。
RF-GaN供应商正在从100毫米扩展到150毫米晶圆尺寸 ， 以降低成本 。
大多数RF-GaN器件使用碳化硅（SiC）衬底 ， 几家供应商正在为RF-GaN开发有竞争力的硅衬底 。
美国和中国正在进行一场贸易战 ， 许多美国芯片供应商被禁止向华为销售产品 。
基站的演进
今天的无线网络围绕着4G-LTE标准 ， 它的工作频段从450MHz到3.7GHz 。 4G速度快且复杂 ， 它包括40多个频段 ， 再加上2G和3G频段 。
4G LTE网络由三部分组成——核心网络、无线接入网络（RAN）和终端用户设备（如智能手机） 。 由移动运营商运营 ， 核心网络处理网络中的所有功能 。
RAN由巨大的蜂窝塔组成 ， 这是基站所在的地方 。 RAN基本上是一个中继系统 ， 在一个给定的区域内有大量的基站 。
基站本身由两个独立的系统组成 ， 即建筑基带单元（BBU）和远程无线电头（RRH） 。 位于基站上的BBU处理射频处理功能 。 它是基站和核心网之间的接口 。


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