利用GAN技术扶持5G

在 Qorvo , 我们正在密切跟踪 5G 标准。 特别令人兴奋的一件事是, 5G 可能包含用于高数据带宽连接的 毫米波(mmW) 功能。 随着 PC 板位空间越来越有限,随着 5G 环境的频率增加, 硝酸铵技术对RF 应用的吸引力更大。

The Path Toward 5G

与GAA、硅或其他传统半导体材料相比,GaN将真正开始在5G网络应用中发光,例如高频和大小受限制的5G网络应用小单元格如下图所示,随着标准向5G的演变,无线网络增强将推动许多技术进步。

图1:通向5G的道路

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更多了解新出现的5G标准:

理解5G：对未来移动技术进步的展望

GSMA Intelligence（2014年12月）

IEEE通信学会关于5G的最新进展

IEEE COMSOC博客

5G竞赛：我们所知的移动未来之争

TechRepublic（2014年12月）

最终,当我们达到新兴的mmW标准时,GAN将明显优于当今的技术。 GAN提供更高的电力密度,这带来若干好处:

缩小尺寸

更低的电流消耗

更高的系统效率

我们已经看到GAN的好处4G基站对于5G公司来说,GAN公司在高频范围内工作的能力使它能够从基地站发展到小细胞应用,并最终发展到移动设备。

Going Beyond Infrastructure: Moving GaN into Mobile Handsets

开发了第一批GAN应用软件高能军队使用例如雷达或反简易爆炸装置,最终进入商业基地基地台和电视有线电视这些应用的典型操作电压在28至48伏之间。

然而,在手持装置中,平均电压范围为2.7至5伏。要在这些低电压水平上操作GAN,我们需要在不同的设备类别上工作。我们已经开始在替代材料中查看GAN装置,以便在低电压下高效运行。

GaN Developments for 5G at Qorvo

如下图所示,Qorvo目前拥有广泛的生产释放GaN铸造工艺,用于5G应用产品:

更高的电压，更低的频率：随着频率的降低，我们发挥了0.25µm的高压技术，或QGaN25HV。这种QGaN25HV使我们能够使用0.25µm的高增益器件移动到48伏和功率效率。QGaN25HV非常适合5G基地基地台 随着它们向6GHz移动。在较低的4G频率下-和S波段，我们的最高功率密度0.5µm技术的工作功率高达每毫米10瓦。

高频应用：我们目前的GaN工艺组合包括0.15µm，或150纳米，用于更高频率的技术。我们的0.25µm技术非常适合从X波段到Ku波段的应用。这种0.25µm技术还提供了高效的功率放大器功能。

但移动 5G 耳机 GAN 流程呢? 随着高频度标准(Ka波段或毫米W)的出现,低压 GAN 流程将需要进一步开发。

图2 科尔沃的GAN技术路线图

寻址打包和GaN的热挑战和5G

实现5G GaN的最后一块拼图涉及先进的封装技术和热管理。用于高度可靠军事应用的GaN器件传统上可用于陶瓷或金属封装；然而，商用5G网络基础设施和为了与现有的硅LDMOS竞争，手机将需要更小、成本更低的塑料包覆封装或塑料封装中的GaAs器件。类似地，手机将专注于低成本模块，包括混合了其他技术的GaN，类似于今天的产品，但它们也需要高度紧凑、高效的毫米波材料和设备。

基础设施面临的挑战将是开发在解决热管理问题的同时保持射频性能的封装。GaN的更高功率密度——从3到5和高达GaAs的10倍，呈现出非常坚韧的热性能和机械问题提交给子系统包设计者。

我们的工程师总是平衡三个要求:RF性能、热管理和低成本。 Qorvo拥有塑料超模包,加NA热管理能力增强,包括安装在包件底部的热传播器。

我们的塑料包装产品也符合严格的环境标准，如JEDEC的温度、湿度标准和偏差遵从性。这为我们的客户提供了保证，我们的产品将在其5G应用中具有长期可靠性，无论是高频、高功率或低电压。

展望未来

虽然离5G还剩好几年,但Qorvo已经在努力开发工艺技术和包装技术,以使我们的客户能够应用5G软件。 GAN肯定会在5G版图中扮演关键、令人振奋的角色。

审核编辑 黄宇