硅基氮化鎵為5G帶來(lái)更高效的方案

作者/MACOM射頻與微波高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理 Douglas Carlson

5G的出現(xiàn)促使人們重新思考從半導(dǎo)體到基站系統(tǒng)架構(gòu)再到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臒o(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。在半導(dǎo)體層面上，硅基氮化鎵的主流商業(yè)化為顯著提高射頻性能敞開了大門，其中包括增加功率放大器的功率密度，以及縮小器件尺寸并最終節(jié)省系統(tǒng)空間。此外，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，硅基氮化鎵可以提供更高的效率，從而降低整體功耗。在硅片生產(chǎn)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)氮化鎵可以在批量生產(chǎn)水平上達(dá)到與LDMOS相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)實(shí)惠的成本結(jié)構(gòu)，并且在某些射頻市場(chǎng)上低于碳化硅基氮化鎵的成本結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，氮化鎵的用例已經(jīng)擴(kuò)展到面向宏基站等大功率射頻應(yīng)用的分立式晶體管。氮化鎵作為獨(dú)立MMIC器件時(shí)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時(shí)也是5G和M-MIMO系統(tǒng)模塊的關(guān)鍵元件。

硅基氮化鎵的突出特點(diǎn)是能夠最終集成芯片級(jí)的增強(qiáng)功能，可能實(shí)現(xiàn)額外的性能優(yōu)勢(shì)和空間優(yōu)化。其硅基底支持氮化鎵器件和基于CMOS的器件未來(lái)在單一芯片上均勻集成 - 由于固有工藝限制，氮化硅基氮化鎵不具備該能力。這為多功能數(shù)字輔助射頻MMIC集成片上數(shù)字控制和校準(zhǔn)以及片上配電網(wǎng)絡(luò)等奠定了基礎(chǔ)。

MACOM支持5G實(shí)現(xiàn)的射頻產(chǎn)品

預(yù)計(jì)MACOM的產(chǎn)品組合將支持6 GHz以下的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施（宏基站或大規(guī)模MIMO架構(gòu)），我們?nèi)娴募夹g(shù)和產(chǎn)品陣列可以為發(fā)射和接收鏈路提供理想的解決方案。隨著5G轉(zhuǎn)向毫米波，MACOM還擁有提供高頻技術(shù)的工具，以支持應(yīng)對(duì)遇到的挑戰(zhàn)性設(shè)計(jì)問(wèn)題。對(duì)于開發(fā)支持5G波束成形能力的高級(jí)天線陣列的客戶而言，射頻創(chuàng)新的這種傳統(tǒng)是十分寶貴的資產(chǎn)。

MACOM豐富的5G產(chǎn)品涵蓋從分立元件到全集成前端模塊的各種解決方案。但是我們無(wú)與倫比的“射頻到光”產(chǎn)品組合的真正價(jià)值在于其獨(dú)特且完全集成的核心技術(shù)差異化。其中包括：

獲得專利的硅基氮化鎵技術(shù)：我們已為在主流CMOS工廠實(shí)現(xiàn)硅基氮化鎵技術(shù)做好充分準(zhǔn)備，對(duì)于大幅度擴(kuò)大生產(chǎn)能力、優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)和提高供應(yīng)鏈靈活性勢(shì)在必得，預(yù)計(jì)不會(huì)以犧牲功率密度、增益和效率等關(guān)鍵性能參數(shù)為代價(jià)。我們的功率晶體管、MMIC和PA專為主流5G基站部署而量身定制，預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)可為數(shù)據(jù)速率、范圍和能效設(shè)定新標(biāo)準(zhǔn)的天線和無(wú)線電設(shè)計(jì)。

專有開關(guān)技術(shù)：MACOM在微波開關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位已確立數(shù)十年。我們的開關(guān)技術(shù)通過(guò)在前端發(fā)送/接收拓?fù)渲袑?shí)現(xiàn)更低的插入損耗來(lái)確保高水平的天線性能。這些技術(shù)以集成FEM解決方案或單個(gè)元件的形式提供，更低的插入損耗將有助于擴(kuò)展范圍和擴(kuò)大用戶覆蓋。

相干波束成形技術(shù)：利用MACOM在相控陣天線技術(shù)方面的創(chuàng)舉，相干波束成形可支持各個(gè)無(wú)線電元件協(xié)同工作。這將形成高度敏捷的狹窄集中光束，能夠?qū)⒂脩襞c基站直接相連，從而擴(kuò)大距離和范圍。操作員可在用戶進(jìn)出天線覆蓋區(qū)域時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤，從而消除噪聲、干擾和反射。

在今年的EDICON上，MACOM點(diǎn)介紹了面向4G、5G、射頻能量和一系列其他射頻應(yīng)用的MMIC、二極管和硅基氮化鎵器件的射頻產(chǎn)品組合。我們推出了全球首款基于硅基氮化鎵的射頻能量工具套件、用于高性能窄帶壓控振蕩器 (VCO) 的全新硅基解決方案、用于4G和5G的全套無(wú)線接入前端元件和模塊、用于5G大規(guī)模MIMO應(yīng)用的緊湊型Tx和Rx前端模塊(FEM)以及我們的高功率PIN二極管開關(guān)