江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

IT世界|5G时代，PA大战开始( 三 )


GaN制造高电子迁移率晶体管（HEMTs） ， GaN是材料 ， HEMT是器件结构 。 GaN-HEMT是一种具有源、栅和漏极的横向器件 。 电流从源极流向漏极 ， 由栅极控制 。
和LDMOS一样 ， 射频GaN也被用来开发功率放大器芯片 。 例如 ， 在最近的一篇论文中 ， 住友描述了一种基于GaN的宽带Doherty放大器的开发 ， 两级放大器由一个用于载流子部分的GaN晶体管和用于峰值部分的两个晶体管组成 ， 每一个晶体管都有一对180瓦的GaN芯片 。
GaN并不是新晋者 ， 它可以追溯到20世纪70年代 ， 当时RCA设计了一种基于GaN的LED 。 20年前 ， 美国资助了用于军事/航空航天应用的GaN的开发 ， GaN还用于有线电视放大器、LED和功率半导体 。
2014年 ， 当华为在其4G基站中安装了基于GaN的功率放大器时 ， RF-GaN市场开始起步 。 当时 ， LDMOS主导着这片土地 ， 但很快就改变了 。 NXP射频产品发布和全球分销经理Gavin Smith说：“在最初的4G推出和部署过程中 ， LDMOS技术是主要技术 ， 确实也主导了市场 。 随着4G开始逐渐衰落 ， GaN技术开始为下一代基础设施进行测试和尝试 。 我们看到了技术需求和需求的这种转变 ， 并开始改变策略 ， 准备好部署LDMOS和GaN联合解决方案的5G部署 。 ”
与此同时 ， 华为等公司一直在中国安装5G基站 。 与4G一样 ， 中国的原始设备制造商也在采用基于GaN的功率放大器 ， 而其他基站原始设备制造商也纷纷效仿 。
“LDMOS在5G FR1的高频段是极限了 ， 现在选择的是GaN on SiC 。 ”UMC旗下Wavetek的CTO Barry Lin说 。 “GaN器件的优点之一是具有高导带的高导带和宽的射频通信带宽 。 GaN on SiC RF适用于48V Doherty放大器 ， 以实现5G基站大功率放大器的高效率、高耐用性 。 ”
所以LDMOS不会消失 ， 中国的一些运营商正在部署低频5G频段 ， LDMOS可能在这方面发挥作用 。
当行业迁移到成熟的毫米波5G网络时 ， 运营商也可能部署一系列小型基站 。 对于小型电池 ， 有几种技术正在发挥作用 。 Lin说：“GaN on Si射频已经被证明是一种非常适合28V或48V小电池功率放大器的候选器件 。 GaN器件可以提供非常宽的频带 ， 高效率 ， 低噪声性能 ， 适合未来的MMIC TRX和功率放大器在毫米波段的5G FR2应用 。 ”
量产GaN
第一波5G基站已经部署完毕 ， 现在 ， 设备制造商正在开发新的基于GaN的功率放大器芯片 ， 希望抓住下一波5G基站部署浪潮 。 Cree、Fujitsu、Mitsubishi、NXP、Qorvo、Sumitomo等公司在RF GaN设备市场上展开竞争 。 Yole分析师Ahmed Ben Slimane说：“此外 ， 在美中贸易战之后 ， 众多中国企业正试图在内部开发用于5G基础设施的GaN RF ， 而一些美国公司的市场份额有所下降 。 ” 。
在最近的IMS2020会议上 ， 一些公司提交了关于RF-GaN下一步发展方向的论文 。 其中：
Fraunhofer 演示了一个工作在200GHz以上的G波段GaN功率放大器 。
NXP展示了一种效率为65%的300W GaN功率放大器 。
Qorvo披露了其最新的90nm GaN工艺 ， GaN晶体管的PAE峰值为51% 。
HRL研制出梯度沟道GaN-HEMTs ， PAE为75% 。
射频GaN继续改进 ， 但相对昂贵 。 提高效率是另一个挑战 ， 动态电阻往往是不容易控制的 。
为了降低成本 ， 射频GaN厂商正在采取迁移到更大尺寸的晶圆、改善晶圆厂的工艺流程等措施 。
如前所述 ， GaN-HEMT是一种具有源极、栅极和漏极的横向器件 ， 根据Qorvo的说法 ， 门沟道长度决定了设备的速度 ， 沟道越小速度越快 。
电压随栅极长度而变化 ， Qorvo 5G基础设施部门主管James Nelson说：“当采用更小的栅极几何结构时 ， 就不能摆动那么大的电压 ， 这就限制了你的功率 。 ”
在射频GaN中 ， 最先进的栅极长度为90nm ， 供应商主要销售的产品栅极长度为0.15μm至0.5μm 。


推荐阅读


上一篇：阿狸先森|中国电信厦门分公司完成福建省首个隧道场景下3.5GHZ 5G 8T8R设备+贴壁天线试验

下一篇：选择遗忘|对马斯克来说，镍比黄金更珍贵