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多赛道共同发展的氮化镓,成为5G发展的关键!

海明观察 来源:电子发烧友网 作者:李诚 2022-02-09 09:32 次阅读
电子发烧友网报道(文/李诚)近年来氮化镓威廉希尔官方网站 可谓是站在了发展的上风口,各类相关应用在国内政策的大力扶持下遍地开花。氮化镓同时涵盖了射频与功率领域,具有耐高温、高开关频率、高效的特性,是支撑5G基建、能源互联网、新能源汽车、充电桩、消费类快充快速发展的关键。

在“新基建”5G基站的建设中,氮化镓扮演着一个不可或缺的角色。在5G网络中,其无线电的工作频率最高可达6GHz,而4G LTE网络的工作频率只有2.7GHz,工作频率的升高不仅提高了数据传输的速率,还对发射机的功率效率提出了更高的要求。

氮化镓与传统的Si和GaAs相比拥有着更为优越的性能,多用于射频放大器中,为5G网络提高更低延迟的高速连接,以及应用的高可靠性。在汽车智能化、网联化以及工业自动化等多面大力驱使下,5G基站得以快速普及,氮化镓在射频领域的市场规模也在迅速扩大。据Yole预测,2026年GaN RF市场规模将达到24亿美元(约153.6亿人民币),其中,2026年5G电信GaN RF营收占比将达到41%,约62.7亿人民币。

在氮化镓射频领域中,吸引了不少国际一线半导体厂商的青睐,如Qorvo、Wolfspeed、富士通英特尔等。在国内三安集成、苏州能讯、海威华芯等都有氮化镓射频晶圆产线的布局。
其中,Qorvo、恩智浦、Microchip陆续推出基于氮化镓的5G射频解决的方案,助力5G威廉希尔官方网站 的发展。

Qorvo推出专为5G小基站设计的氮化镓PA

Qorvo作为全球射频方案的龙头企业,在射频芯片领域有着较多的经验积累,并在5G射频领域也取得了多项在性能上的突破。

其中,Qorvo为使得5G无线基础设施具有更高的性能和稳定性,专为5G基站研发出了一系列5G毫米波基站专用的GaN-on-SiC毫米波射频前端模块,奠定了5G基础建设的良好基础。
去年6月,Qorvo还专门推出了面向小型5G基站的高效功率放大器系列产品,以缓解人口稠密的下5G网络覆盖度的问题。
 
图源:Qorvo

上图为该系列产品的详细参数,频率范围在850MHz~3.8GHz均有覆盖,在实际应用中可根据实际应用需求进行不同频率范围的产品选择。该系列产品都具备了提供高功率附加效率的能力,最高可至36%,在一般情况也能保持在30%以上。

其中,QPA9942是一款能高效的小型5G蜂窝基站射频放大器,该放大器工作频率在3.3GHz~3.8GHz,工作功率为4W,可为宽带5G信号提供-50dBc的出色DPD线性化ACPR。当输出功率为+28dBm时,PAE能够保持在36%。

图源:Qorvo

该芯片采用的是5x5mm的SMT封装,并且引脚与QPA9908、QPA9901和QPA9903相互兼容,这也进一步提高了产品电路设计的互通性,缩短产品的开发周期。

在射频应用中,射频模块对静电是相对敏感的,当静电等级达到一定值时会致使无线模块受到永久性的损坏,为避免不必要的信号衰减和损坏,Qorvo在设计阶段就已经为QPA9942集成额了ESD保护,提高终端应用的可靠性。

Microchip专为5G网络设计的GaN MMIC功率放大器

去年6月 21日,Microchip推出了具有高线性度可用于卫星通信终端和5G网络的MMIC氮化镓功率放大器GMICP2731-10。

该放大器采用GaN-on-SiC的制造工艺,将碳化硅与氮化镓的优势融合,以此提供更可靠、高性能的解决方案,提高整体功率的输出,实现更高效的散热。据悉,该功率放大器在27.5 至 31 GHz 的 3.5 GHz 带宽内工作时,可提供10W的输出功率,其功率附加效率为20%,小信号增益为22 dB,回波损耗为15 dB。

图源:Microchip

同时该芯片还采用内平衡结构的内部设计,分别在输入端与输出端配置了一个50Ω的电阻,并在输出端集成了直流阻断电容用以简化系统的设计。

众所周知,通信基站最大的运营成本就是电费,基站功耗的问题是运营商要面对的一大挑战,功耗的问题直接影响着终端产品的落地。为解决产品功耗问题,据Microchip表示,这款采用了GaN-on-SiC制造工艺的放大器与使用GaAs材料的同类型产品相比,在系统功耗和产品重量体积上降低了30%,进而使得产品更加小型化和低功耗,是降低设备运营成本,实现绿色环保的最佳手段,对5G基础建设的发展有着积极的推动作用。

结语

氮化镓无论是在射频领域还是在电源领域,使用了氮化镓的终端产品在系统效率、功率密度、带宽方面与Si材料相比,都有着显著的优势。随着威廉希尔官方网站 的成熟,已经有更多的硅基氮化镓进入市场,氮化镓已成为5G时代不可或缺的原材料,也是各大厂重点布局的一大领域。
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