恩智浦AirFast LDMOS技術助力蜂窩網(wǎng)絡向前發(fā)展

企業(yè)需要激流勇進才能在不斷變化的射頻市場保持領先地位，而這正是恩智浦之所長。我們利用生產(chǎn)技術打造競爭優(yōu)勢，助力每一代蜂窩網(wǎng)絡的發(fā)展，并定期制定新的性能標準。

LDMOS技術就是一個典型的例子，它在近30年中一直保持著競爭優(yōu)勢。目前，該技術賦能全球大多數(shù)移動通信語音和數(shù)據(jù)通信，即使在惡劣環(huán)境中也游刃有余。恩智浦預測未來的變化趨勢，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務，滿足新的移動通信要求。我們最新推出的AirFast LDMOS技術支持全球標準(包括LTE和5G NR)，助力蜂窩網(wǎng)絡向前發(fā)展。

安裝在城市基柱上的5G中繼器

LDMOS技術將繼續(xù)發(fā)展，繼續(xù)服務。LDMOS在移動通信、廣播和窄帶應用中仍然具有較高的功率效率和能效，但它已經(jīng)發(fā)展成熟，功能即將達到上限。

而氮化鎵(GaN)是一種比較新的技術，在未來的設計中具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。GaN的表現(xiàn)已經(jīng)輕松超過了LDMOS，并且隨著時間的推移將不斷擴展。5G基站要求較高，顯然，GaN是功率放大器(PA)的最佳選擇，而功率放大器是基站的基本組件。

PA挑戰(zhàn)

在蜂窩基站的信號鏈中，功率放大器(PA)位于發(fā)射器和天線之間。PA將來自發(fā)射器的低電平射頻信號功率提升至天線所需的水平。在理想情況下，PA能夠在不改變信號的情況下增強信號;但PA可能會增加信號失真，降低性能。

面向5G的PA需要滿足三個要求：將信號放大到比前幾代蜂窩網(wǎng)絡更高的頻率上，尺寸保持不變，還要降低能耗。

LDMOS長期以來一直是PA的首選技術，但它難以滿足5G的這三個要求。相反，GaN能夠應對這些挑戰(zhàn)，它支持更高的頻率，功耗更低，尺寸更小。

01更高的頻率

LDMOS在低頻率上性能最佳，特別是在3GHz以下的頻率上。在5G使用的更高頻率，GaN的效率更高。與同類LDMOS器件相比，GaN能夠以更小的尺寸處理更高的電壓，并且可以比普通芯片提供更大的毫米波頻率范圍。GaN已經(jīng)用于微波傳輸，在接近新5G用例的毫米波頻譜區(qū)間運行。GaN還支持在3.7至4.2GHz的C波段頻譜上運行，該頻譜正在向5G蜂窩網(wǎng)開放。

02功耗更低

能效是功率放大器的關鍵問題?；臼欠涓C網(wǎng)絡中耗能最多的設備，而其中20%是由功率放大器消耗的。因此，即使小幅提高PA的能效也可以降低年度電費，并減少蜂窩通信的二氧化碳足跡。

更高的數(shù)據(jù)速率和帶寬會進一步增加功耗，因此每一代蜂窩網(wǎng)絡都需要更多的電力才能正常運行。5G尤為如此。ABI Research在2019年的報告中表明，標準4G LTE小區(qū)站點的耗電量在6kW到9kW之間，具體取決于流量水平(高流量時段耗電較多)。ABI預計，支持2G、3G和4G通信以及在700MHz至3.5GHz頻段上傳輸?shù)?G通信數(shù)據(jù)的標準5G基站將平均耗電高達14kW，負載峰值期間耗電量甚至高達19kW。

除此之外，實現(xiàn)5G全覆蓋還需要部署更多的小蜂窩基站，因此支持5G所需的電量會進一步增加。

03尺寸更小

為了降低遷移到5G的成本效益，我們的目標是開發(fā)與現(xiàn)有4G解決方案尺寸相同的5G解決方案。由于我們的解決方案根據(jù)機柜的空間而設計，基站的許多原有設備均可以保留，因此可以簡化5G功能部署，降低影響。

采用緊湊的DFN 7mm x 6.5 mm包覆成型塑料封裝，可實現(xiàn)最佳熱性能

GaN可在高頻運行，功率密度和能效比LDMOS更高。然而，GaN采用的熱封裝可與LDMOS技術相媲美。此外，由于一臺GaN設備支持多個頻段，因此單個器件可以覆蓋更廣泛的用例，并降低部署的總成本。

加大面向5G的GaN技術投資

自2003年以來，我們一直參與GaN產(chǎn)品的研發(fā)，現(xiàn)在已有一套適合蜂窩基礎設施運營的全面產(chǎn)品組合。我們的48V GaN以較小的尺寸提供高功率密度，支持多頻段運行，具有高頻能力，能效也更高。我們的多功能器件A3G26D055N就是一個很好的例子。

A3G26D055N是一款GaN解決方案，具有優(yōu)異的輸出，支持多個頻段，適用于多種不同的市場。

我們近期決定將GaN生產(chǎn)引入恩智浦，我們相信，這有助于我們在功率放大器領域繼續(xù)保持領先地位。我們在美國新建了先進的六英寸(150毫米)RF GaN晶圓廠，專為滿足5G需求而造。我們在亞利桑那州錢德勒的生產(chǎn)專家對GaN技術進行了優(yōu)化，以滿足客戶需求，并簡化設計中射頻和數(shù)字控制模塊之間的交互。此外，錢德勒GaN工廠是目前美國唯一一家符合嚴格的汽車級質(zhì)量標準的工廠，為5G部署提供了額外的保障。

恩智浦的GaN Fab無塵室展示了配備設備和排氣管的隔間

錢德勒GaN工廠繼續(xù)促進工廠和研發(fā)團隊之間的密切合作。這種合作有助于將我們的產(chǎn)品組合擴展到所有頻率和功率級別。精心規(guī)劃的升級和大規(guī)模部署將提高能效，擴大規(guī)模和降低成本，重點是提供線性化射頻性能。

我們在錢德勒工廠的種種舉措證明我們在努力踐行5G承諾，也表明我們繼續(xù)在射頻工藝技術領域保持領先地位。

如需了解更多有關恩智浦錢德勒GaN工廠和5G活動的信息，請訪問官網(wǎng)。

你可在恩智浦官網(wǎng)上查看恩智浦最新的RF射頻設計資源，同時恩智浦「RF產(chǎn)品選型助手」互動產(chǎn)品查閱指南也已經(jīng)上線，客戶可查閱恩智浦Macro RRH、有源天線系統(tǒng)以及工業(yè)和消費電子產(chǎn)品組合。

本文作者

Megan Faust是恩智浦半導體射頻功率解決方案營銷團隊的戰(zhàn)術營銷人員。Megan Faust曾與恩智浦射頻移動通信基礎設施和多市場領域團隊合作。恩智浦RP應用包括SiGe、LDMOS和GaN射頻解決方案設計，適用于移動和通信基礎設施以及消費電子、工業(yè)和航空航天/國防領域。恩智浦射頻功率營銷團隊致力于使射頻更易于使用，為客戶提供支持，并應對新的細分市場中的問題。Megan負責射頻器件和評估板的物流、運營和分銷支持，同時支持恩智浦射頻功率的創(chuàng)新和市場開發(fā)。Megan獲得了亞利桑那州立大學(Arizona State University)的商業(yè)文學學士學位和應用商業(yè)數(shù)據(jù)分析認證。

原文標題：新廠投產(chǎn)，新品迭出：恩智浦為5G中氮化鎵(GaN)的應用加油提速!

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