5G冰山之下 潜藏着你未意识到的GaN应用巨大机遇

“如果2019年5G的预商用布站可以开始，一切比较顺利。那么在接下来的2020、2021、2022年将会是5G器件急剧爆发的一个年份。那么我们可以预计，随着5G的起量，我们MACOM射频微波业务的增长也会非常迅速。”这是MACOM射频和微波解决方案销售总监孟爱国 (Michael Meng)在EDI CON上所提及到的。诚然，5G将会成为射频微波器件增长的巨大机遇，不少射频器件厂商都已经摩拳擦掌。MACOM也在生产、设计等环节都做好了全面的准备。但在当日的交流中，MACOM的无线产品中心资深总监成钢 (Echo Cheng)先生又介绍了一些全新的机遇，在5G冰山之下，其实可能蕴藏着更为大的GaN器件的应用市场。如果你也并未觉察到，不妨跟随本文一起来了解一下!

5G商用在即，MACOM已经ReadyMACOM为何对于5G的商用之后射频器件市场非常有信心，首先离不开其公司的技术积累。据Michael介绍，MACOM有着比较悠久的射频微波的产品经验，之前的毫米波的产品在20到40G的频段，正好与现在的5G的频段是重合的。所以原来的很多产品和技术都可以快速地复制到5G微波频段范围内。对于MACOM来讲，在5G射频器件这一方面有着现成的技术积累。从GaN的PA，到射频接收的器件，再包括毫米波频段的器件，MACOM都有相关研发产品，并且配合着终端运营商的节奏，发布相应的新产品。

上面说得是技术积累，在产品生产方面，MACOM也下足了功夫。如果5G商用一旦普及开，那么这个量是巨大的，MACOM寻找到了优秀的合作伙伴来代工生产相关的器件。据Echo介绍，MACOM与ST的Fab展开了紧密的合作，目前工艺已经完成。ST的工厂可以稳定地复现MACOM在传统Fab厂里面的性能。产能方面，MACOM的CEO也和ST的高层达成了一致的协议——ST会保证MACOM在6寸晶圆上有一个稳定的供应;然后基于以后5G市场规模的一个变化，ST也会将8寸晶圆按照时间计划投入到产能的储备中。ST与MACOM对于5G市场的战略上是一致的，而且ST的投入应该是远远大于MACOM的。

在设计能力方面，MACOM也有着普通厂商没有的优势。MACOM是唯一一家将Massive-MIMO的设计能力和设计任务安排在中国的厂商。其实从全球来看，中国在5G方面有着领头羊的作用，最早期的客户和最大量的客户都集中在中国，将设计中心放在中国，可以快速地了解客户的需求，将其转换为设计。实际上国内第一批供货的5G基站也是由MACOM的上海团队做出来的，用很短的时间就完成了一个设计，在中国移动那边的验证也没有出现任何的问题。据Echo介绍，上海无线设计中心的投入还会继续增加，尤其是在硬件射频等方面，在未来的两年将会有一个很显著的提升。本土的设计能力的成长也非常地快速，完全不逊于外国设计团队。而且由于得天独厚的优势，本土团队将应用和设计结合的更为紧密。设计团队和应用团队都在一起工作，所以对产品反馈的回路也非常短。而且本土团队在设计的时候也考虑到了转产的问题，让产品在到达生产线上的时候能够容易生产也是其考虑的关键。本土团队包括产品工程师、可靠性工程师、质量工程师等不同的职位的设置，这与其它厂商是不同的。

Small Cell和手机PA或可成为GaN应用蓝海在此次EDI CON的采访中，Echo还介绍了一些全新的机遇。相比起5G上面的应用，这些机遇可能还未被察觉到，但是从Echo的分析来看，确实是蕴含着巨大的潜力。

首先就是在Small Cell这个应用上，传统的小基站大家理解的是像砷化镓这种手机功率差不多的产品，功率只需要半瓦或者1/4瓦可能就够了。但是到了5G之后，随着本身频率的扩充(从原来的2.1/2.7~现在的3.5/4.9G)，由于电波的传播特性，所以基站的覆盖范围就会缩小，这并不是运营商希望看到的事情。所以这就以为这需要基站的发射功率提高，才可以达到和原来相同的覆盖范围。峰值输出功率需要达到10~15W，小基站的功率等级要达到1W，而这已经是砷化镓器件的极限。砷化镓在热效率、功率能力和功率容量方面实际都达不到这样的水准。但是对于像MACOM这种原来做宏站的厂商来说，将功率做小相对来说是一件容易的事情。MACOM目前给Massive-MIMO发货的器件基本都是5W的量级，最早发货的Massive-MIMO的产品是1W的量级。所以这种Small Cell对于MACOM这种传统做宏站的器件厂商来说是一个全新的机遇，也只有MACOM这样厂商才适合去做这样的事情。未来室内覆盖和热点覆盖将会越来越多，这种Small Cell的需求会随着5G的商用迎来一个爆发性的增长。这种产品型态正是由5G催生出来的一个全新的蓝海市场，对于MACOM等厂商而言有着巨大的机会。Echo表示这将会未来去考虑的一个产品形态和方向。

另外，在手机PA上，Echo表示或许也会有新的可能。因为在手机PA上，遇到的问题与5G时代的Small Cell的问题是基本一致的。现在手机差不多是4个模块来覆盖4个频段的需求(但是需要5个Die，因为有些频段需要一个模块里面的两个器件去覆盖)，这就是传统的Sub-3G的手机里面的PA的情况。但是现在我们要谈的是Sub-6G的手机，这就意味着很多的新频段会扩展出来，所以PA的数量也会翻倍增加。作为手机厂商而言，手机的形态需要越来越小，越来越轻薄，至少不能比现在的手机更大。所以如何将其PA数量尽可能的减少，就需要用到宽带器件的方案来取代砷化镓器件转Die覆盖的方案。试想如果能够将7~10个PA减少到3~5个PA，那么这对于手机形态的影响是巨大的。我们可以想的更多一些，现在的手机只需要一路收发，但未来5G时代，其实未来手机上也可以有MIMO阵列，可以使用2X2或者4X4的形式来布设，这种就会增加手机的体积，所以这也是GaN这种器件来发挥自己的优势——功率密度高、尺寸小、效率高和频段宽。所有的这些特性都非常地合适5G手机PA和MIMO的应用需求。

对于器件成本方面，Echo也做了补充。相信有了ST的介入，借助其这种主流的CMOS的产品能力，配合MACOM纯硅基GaN的设计，当GaN能够达到民用级的发货规模后，将会打开很多很多的应用新场景。

Echo表示，经过了基站市场的培育，有了这个市场规模之后，下一步可以顺理成章地将这样的GaN产品、这样的一个生产规模、这样的一个好的技术应用到民用市场。这将会是一个碾压性的技术，如果想要手机性能达到另外一个层次，需要考虑一些更好的设计方案，这将会是一个思路。