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2019作为5G关键年, GaN(氮化镓)或成市场发展新动力

2019-01-25 10:41:19 来源:半导体器件应用网 作者:王静荷

【大比特导读】在去年12月6日,我国三大运营商的频谱划分已经尘埃落定。而就在今年,工信部也决定发放临时招牌,5G正式进行预商用,并且预计2020年商用。无疑今年是5G的关键年。而第三代半导体材料GaN作为5G基站的关键材料或将涌现新活力。

       在去年12月6日,我国三大运营商的频谱划分已经尘埃落定。而就在今年,工信部也决定发放临时招牌,5G正式进行预商用,并且预计2020年商用。无疑今年是5G的关键年。而第三代半导体材料GaN作为5G基站的关键材料或将涌现新活力。

  2019年5G有多关键呢?5G预商用的一年,基站将进行大规模建设。中信建投在一份研报中预计,2019年中国将新建开通5G基站10万站左右,预计全球在30万~40万站左右。在这样的宏观目标下,半导体也将迎来了新的机遇。

  之所以基站需要如此大规模的建设,主要原因是5G的频谱高,基站的覆盖面就相应变小,相对于4G,5G的建设需要更多的小基站才能消除盲区。并且频谱作为稀缺资源,要提高频谱利用率,主要的技术方式是增加基站和天线的数量,对应 5G 中的关键技术应为大规模天线阵列( Massive MIMO)和超密集组网( UDN)

2019作为5G关键年, GaN(氮化镓)或成市场发展新动力

       5G要求更高的数据传输速率,发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复,该技术已经在较新的4G / LTE基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速,高功率和高电压,这些只有使用GaN技术才能实现。诸如GaN助力运营商和基站OEM等实现了5G sub-6-GHz和mmWave大规模MIMO的目标。

  GaN可以说为5G sub-6-GHz大规模MIMO基站应用提供了众多优势:1、在3.5GHz及以上频率下表现良好,对比其他产品优势明显。2、GaN的特性能转化为高输出功率,宽带宽和高效率。采用Doherty PA配置的GaN在100 W输出功率下的平均效率达到50%至60%,明显降低了发射功耗。3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模MIMO系统可以更紧凑。4、可在较高的工作温度下可靠运行,这意味着它可以使用更小的散热器。

  根据Strategy Analytics的数据,预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。

  Efficient Power Conversion的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow讨论5G时也说道:“基站中的包络跟踪需要高速,高功率和高电压,这些只有使用GaN技术才能实现。今天,这是GaN晶体管最大的市场之一,并将在未来几年保持这一地位。"

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       GaN系统销售和营销副总裁Larry Spaziani也有相似的想法:启动5G网络所需的功率晶体管革命来自氮化镓。

  在有关GaN的技术层面,日本多家公司已在出售2~3英寸GaN衬底。在GaN外延片方面,美国科锐(Cree)公司、英国IQE等多家公司可以提供射频器件用SiC衬底上GaN外延片,未来几年内仍将是军用GaN射频器件的主流材料。Si衬底上GaN外延片由于具有较高的性价比,被认为LED及民用GaN电子器件的理想技术路线之一,目前4~6英寸的Si衬底上GaN外延片已经实现量产,8英寸外延片也已被多家科研机构和公司报道。

  同时在我国,也形成了具有自主知识产权的氢化物气相外延(HVPE)技术,实现了2英寸自支撑GaN衬底小批量供货;在GaN外延方面,成功生长出高质量的4英寸SiC衬底上GaN HEMT器件外延片。

  在现今GaN在稳步地走入更加光明的市场,也有不少参与者加入了这个队列。除了在硅基氮化镓领域耕耘多年的MACOM,还有EPC(宜普电源转换公司)、GaN System、Transphorm、Navitas等初创公司,以及英飞凌、安森美、意法半导体、松下和TI等行业巨头也参与了竞争。

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