5G穩(wěn)步起飛，GaN的成長好時機到了

在今年的 CES 上國內(nèi)多家手機廠商發(fā)布了 5G 手機，從而將 5G 技術(shù)再次推向高潮，全球?qū)?5G 的呼聲越來越高，中國、英國、韓國、美國都已經(jīng)開始部署 5G 基站，并展開測試。在 5G 無線網(wǎng)絡(luò)中，功率是一個至關(guān)重要的因素。如果工程師想不增加面積持續(xù)提升功率，只能提高功率密度。

當現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)桎梏時，人們很容易想到通過更先進的材料實現(xiàn)更高的技術(shù)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(shè)計空間的同時滿足更高的功率要求。

MACOM 中國銷售總監(jiān)孟愛國先生

基站大量建設(shè)，GaN 產(chǎn)品市場看漲
在 5G 應(yīng)用中，大范圍的 5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋要求運營商部署更高功率和運行頻率的設(shè)備。目前通訊基站使用的砷化鎵器件已經(jīng)無法滿足在高頻下保持高集成度。但是網(wǎng)絡(luò)運營商不希望提高信號塔設(shè)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(shù)需求，顯然會成為網(wǎng)絡(luò)運營商的首選。在基站應(yīng)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(jiān)孟愛國先生，他表示，“預計 2019 年中國將建設(shè) 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(shù)級增加?！?/p>

據(jù)國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會天津院表示，2016 年射頻功率半導體（＞3W）市場規(guī)模接近 15 億美元，預計 2020 年將達到 26 億美元，其中電信基礎(chǔ)設(shè)施（包含基站、無線回傳）射頻功率半導體將占據(jù)一半的市場份額。5G 基礎(chǔ)建設(shè)大范圍鋪開后，GaN 器件數(shù)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(fā)展。

中國的半導體市場對于全球的芯片供應(yīng)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(fā)展會進一步擴大。國內(nèi)華為、中興等設(shè)備上已經(jīng)采用了 MACOM 的產(chǎn)品。

篤定 GaN-on-Si 產(chǎn)品研發(fā)，在該領(lǐng)域做成唯一
對于寬禁帶產(chǎn)品而言，物理屬性表現(xiàn)好，尤其是 SiC 和 GaN 材料的器件，其中 SiC 適合高功率應(yīng)用，GaN 適合高頻率應(yīng)用。這兩種產(chǎn)品 MACOM 原來都有，后來轉(zhuǎn)向?qū)Ｗ⒂?GaN-on-Si（硅基氮化鎵）器件研發(fā)，其產(chǎn)品效率更高，有助于開發(fā)商設(shè)計和部署更小、更輕的基站硬件；網(wǎng)絡(luò)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(shù)與模塊驅(qū)動設(shè)計相結(jié)合，便能夠設(shè)計并部署更小、更輕的產(chǎn)品。就拿功放散熱來說，MACOM 的 GaN 產(chǎn)品在 2.6GHz 時，功放效率可以做到 60%，而 LDMOS 產(chǎn)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(chǎn)品良率，生產(chǎn)周期來看，不管產(chǎn)能還是成本，MACOM 都占有優(yōu)勢?？赡芎芏嗳藭氲?，為什么其它公司沒有來做 GaN-on-Si？孟愛國解釋，“主要是技術(shù)壁壘問題，MACON 是 GaN-on-Si 技術(shù)領(lǐng)域首家開發(fā)公司及專利申請人，目前持有該知識產(chǎn)權(quán)的專屬權(quán)?！?/p>

當筆者問只有一家公司來做 GaN-on-Si 產(chǎn)品是不是不利于生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)時，孟愛國表示，“我們對自己的技術(shù)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(xiàn)可為數(shù)據(jù)速率、范圍和能效設(shè)定新標準的天線和無線電設(shè)計?！?/p>

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