,,

第三代半導體引領5G全面升級基站技術

（2024年11月23日更新）

5G 有足夠的理由去追求。CCS Insight 的預測，到2023 年，5G 用戶數量將達到10 億；2022 年底，5G蜂窩基礎設施將承載近15%的全球手機流量。

芯片采購網專注于整合國內外授權IC代理商現貨資源，芯片庫存實時查詢，行業價格合理，采購方便IC芯片，國內專業芯片采購平臺。

能效高，尺寸緊湊，成本低，功率密度高，線性高G 基礎設施對射頻半導體器件的硬性要求。對于第三代半導體技術，特別是氮化鎵（GaN），5G 開始商業化是一大好處。與硅、砷化鎵、鍺甚至碳化硅器件相比，GaN 器件Trinamic代理適用于1-110 GHz涵蓋移動通信、無線網絡、點對點、點對點多點微波通信和雷達應用的高頻通信應用。整合這些優點，GaN 已被證明非常適合5G 取代4個基站功率放大器G 以及前幾代無線基礎設施的廣泛應用LDMOS(金屬氧化物半導體橫向擴散)。與LDMOS 相比，GaN 使系統實現更高的功率密度，有助于降低基站的尺寸，并使用不太復雜的冷卻硬件。GaN 在5G 頻譜中更高的能效性能可以降低位/秒的運行成本和環境影響。同樣，GaN 更適合高濕度、多塵、極熱和功率波動的工作環境，對性能的負面影響很小。

Filippo Di Giovanni(意法半導體汽車及分立器件產品部)

就寬帶性能、功率密度和能效而言，硅LDMOS和GaAs 以傳統技術為統技術遠遠落后于GaN(高電子遷移率晶體管)技術，無論襯底是硅還是硅SiC，都是如此。正是這項技術滿足了5G 應用嚴格的散熱要求，確保節省印刷電路板空間，滿足大規模要求MIMO 安裝天線陣列的要求。多功能節省基站空間GaN芯片和多片模塊取代了分立設計。

此外，5G 新頻段射頻信號和數據處理硬件導致功耗增加，使5G 從電網容量到機柜尺寸、備用儲電系統、功率密度和電力電子設備的冷卻能力，基站的整個供電系統都不堪重負。例如，能效和功率密度高于其他功率半導體技術，GaN 再次成為5G 熱點的最大受益者之一。

另一方面，5G 電信設備供應商的要建立大規模生產和多廠供應的彈性供應鏈。GaN 典型的技術III-V 從晶圓廠到量產方法的制造工藝和過渡期是關鍵。生長在碳化硅襯底上GaN 底部供應緊張的方法可能會困擾硅基GaN 這一需求可以通過合理的性能折衷來滿足。意法半導體決定開發，以避免任何可能的材料供應問題GaN 使用硅襯底而不是碳化硅。

5G 時代不僅宏基站密度會更高，需要功率密度更高的基站收發臺，還會有更小的網絡單元(皮基站和飛基站)，增加網絡容量，擴大網絡覆蓋范圍。當然，主要目標是減輕宏基站的負擔。5G 商業還改變了射頻信號頻段和信號收發方式。目前，我們看到的大多數移動通信頻率是3 GHz 以下和3 GHz 至6 GHz（低于6 GHz）然而，以前被認為不適合移動通信的新頻段已經開始出現，例如，高于24 GHz 高頻毫米波。物聯網、V2V（車間通信）、自動駕駛、遠程醫療、智能制造等新興應用刺激了對更高比例和更短延遲的需求，迫使基站制造商使用基于多輸入和多輸出的新架構來處理大量信號MIMO(多輸入多輸出)天線。預計基站有源天線波束成形技術將繼續提高頻譜利用率。在5G 在開始商業化的過程中，安裝小型蜂窩天線的部署將促進的市場RF GaN 需要設備。大規模MIMO 基站中5G 信號處理電路功耗的設計師會更加注重半導體能效，然后尋求幫助GaN 供應商開發性能更高的產品。

(本文來源《IC2022年6月，代理雜志