利用GAN技術扶持5G

在 Qorvo , 我們正在密切跟蹤 5G 標準。 特別令人興奮的一件事是, 5G 可能包含用于高數(shù)據(jù)帶寬連接的 毫米波(mmW) 功能。 隨著 PC 板位空間越來越有限,隨著 5G 環(huán)境的頻率增加, 硝酸銨技術對RF 應用的吸引力更大。

The Path Toward 5G

與GAA、硅或其他傳統(tǒng)半導體材料相比,GaN將真正開始在5G網(wǎng)絡應用中發(fā)光,例如高頻和大小受限制的5G網(wǎng)絡應用小單元格如下圖所示,隨著標準向5G的演變,無線網(wǎng)絡增強將推動許多技術進步。

圖1:通向5G的道路

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更多了解新出現(xiàn)的5G標準:

理解5G：對未來移動技術進步的展望

GSMA Intelligence（2014年12月）

IEEE通信學會關于5G的最新進展

IEEE COMSOC博客

5G競賽：我們所知的移動未來之爭

TechRepublic（2014年12月）

最終,當我們達到新興的mmW標準時,GAN將明顯優(yōu)于當今的技術。 GAN提供更高的電力密度,這帶來若干好處:

縮小尺寸

更低的電流消耗

更高的系統(tǒng)效率

我們已經(jīng)看到GAN的好處4G基站對于5G公司來說,GAN公司在高頻范圍內(nèi)工作的能力使它能夠從基地站發(fā)展到小細胞應用,并最終發(fā)展到移動設備。

Going Beyond Infrastructure: Moving GaN into Mobile Handsets

開發(fā)了第一批GAN應用軟件高能軍隊使用例如雷達或反簡易爆炸裝置,最終進入商業(yè)基地基地臺和電視有線電視這些應用的典型操作電壓在28至48伏之間。

然而,在手持裝置中,平均電壓范圍為2.7至5伏。要在這些低電壓水平上操作GAN,我們需要在不同的設備類別上工作。我們已經(jīng)開始在替代材料中查看GAN裝置,以便在低電壓下高效運行。

GaN Developments for 5G at Qorvo

如下圖所示,Qorvo目前擁有廣泛的生產(chǎn)釋放GaN鑄造工藝,用于5G應用產(chǎn)品:

更高的電壓，更低的頻率：隨著頻率的降低，我們發(fā)揮了0.25μm的高壓技術，或QGaN25HV。這種QGaN25HV使我們能夠使用0.25μm的高增益器件移動到48伏和功率效率。QGaN25HV非常適合5G基地基地臺 隨著它們向6GHz移動。在較低的4G頻率下-和S波段，我們的最高功率密度0.5μm技術的工作功率高達每毫米10瓦。

高頻應用：我們目前的GaN工藝組合包括0.15μm，或150納米，用于更高頻率的技術。我們的0.25μm技術非常適合從X波段到Ku波段的應用。這種0.25μm技術還提供了高效的功率放大器功能。

但移動 5G 耳機 GAN 流程呢? 隨著高頻度標準(Ka波段或毫米W)的出現(xiàn),低壓 GAN 流程將需要進一步開發(fā)。

圖2 科爾沃的GAN技術路線圖

尋址打包和GaN的熱挑戰(zhàn)和5G

實現(xiàn)5G GaN的最后一塊拼圖涉及先進的封裝技術和熱管理。用于高度可靠軍事應用的GaN器件傳統(tǒng)上可用于陶瓷或金屬封裝；然而，商用5G網(wǎng)絡基礎設施和為了與現(xiàn)有的硅LDMOS競爭，手機將需要更小、成本更低的塑料包覆封裝或塑料封裝中的GaAs器件。類似地，手機將專注于低成本模塊，包括混合了其他技術的GaN，類似于今天的產(chǎn)品，但它們也需要高度緊湊、高效的毫米波材料和設備。

基礎設施面臨的挑戰(zhàn)將是開發(fā)在解決熱管理問題的同時保持射頻性能的封裝。GaN的更高功率密度——從3到5和高達GaAs的10倍，呈現(xiàn)出非常堅韌的熱性能和機械問題提交給子系統(tǒng)包設計者。

我們的工程師總是平衡三個要求:RF性能、熱管理和低成本。 Qorvo擁有塑料超模包,加NA熱管理能力增強,包括安裝在包件底部的熱傳播器。

我們的塑料包裝產(chǎn)品也符合嚴格的環(huán)境標準，如JEDEC的溫度、濕度標準和偏差遵從性。這為我們的客戶提供了保證，我們的產(chǎn)品將在其5G應用中具有長期可靠性，無論是高頻、高功率或低電壓。

展望未來

雖然離5G還剩好幾年,但Qorvo已經(jīng)在努力開發(fā)工藝技術和包裝技術,以使我們的客戶能夠應用5G軟件。 GAN肯定會在5G版圖中扮演關鍵、令人振奮的角色。

審核編輯 黃宇