恩智浦AirFast LDMOS技術(shù)助力蜂窩網(wǎng)絡(luò)向前發(fā)展

企業(yè)需要激流勇進(jìn)才能在不斷變化的射頻市場(chǎng)保持領(lǐng)先地位，而這正是恩智浦之所長(zhǎng)。我們利用生產(chǎn)技術(shù)打造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，助力每一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，并定期制定新的性能標(biāo)準(zhǔn)。

LDMOS技術(shù)就是一個(gè)典型的例子，它在近30年中一直保持著競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前，該技術(shù)賦能全球大多數(shù)移動(dòng)通信語(yǔ)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(yù)測(cè)未來(lái)的變化趨勢(shì)，不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù)，滿(mǎn)足新的移動(dòng)通信要求。我們最新推出的AirFast LDMOS技術(shù)支持全球標(biāo)準(zhǔn)(包括LTE和5G NR)，助力蜂窩網(wǎng)絡(luò)向前發(fā)展。

安裝在城市基柱上的5G中繼器

LDMOS技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，繼續(xù)服務(wù)。LDMOS在移動(dòng)通信、廣播和窄帶應(yīng)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(dá)到上限。

而氮化鎵(GaN)是一種比較新的技術(shù)，在未來(lái)的設(shè)計(jì)中具有巨大的發(fā)展?jié)摿ΑaN的表現(xiàn)已經(jīng)輕松超過(guò)了LDMOS，并且隨著時(shí)間的推移將不斷擴(kuò)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(hào)鏈中，功率放大器(PA)位于發(fā)射器和天線之間。PA將來(lái)自發(fā)射器的低電平射頻信號(hào)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(hào)的情況下增強(qiáng)信號(hào);但PA可能會(huì)增加信號(hào)失真，降低性能。

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

LDMOS長(zhǎng)期以來(lái)一直是PA的首選技術(shù)，但它難以滿(mǎn)足5G的這三個(gè)要求。相反，GaN能夠應(yīng)對(duì)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(lèi)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(yùn)行。GaN還支持在3.7至4.2GHz的C波段頻譜上運(yùn)行，該頻譜正在向5G蜂窩網(wǎng)開(kāi)放。

02功耗更低

能效是功率放大器的關(guān)鍵問(wèn)題?；臼欠涓C網(wǎng)絡(luò)中耗能最多的設(shè)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(fèi)，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(huì)進(jìn)一步增加功耗，因此每一代蜂窩網(wǎng)絡(luò)都需要更多的電力才能正常運(yùn)行。5G尤為如此。ABI Research在2019年的報(bào)告中表明，標(biāo)準(zhǔn)4G LTE小區(qū)站點(diǎn)的耗電量在6kW到9kW之間，具體取決于流量水平(高流量時(shí)段耗電較多)。ABI預(yù)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)5G基站將平均耗電高達(dá)14kW，負(fù)載峰值期間耗電量甚至高達(dá)19kW。

除此之外，實(shí)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(huì)進(jìn)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(biāo)是開(kāi)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(jī)柜的空間而設(shè)計(jì)，基站的許多原有設(shè)備均可以保留，因此可以簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)最佳熱性能

GaN可在高頻運(yùn)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(shù)相媲美。此外，由于一臺(tái)GaN設(shè)備支持多個(gè)頻段，因此單個(gè)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(shù)投資

自2003年以來(lái)，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(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)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(yùn)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(gè)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(gè)頻段，適用于多種不同的市場(chǎng)。

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?cè)诠β史糯笃黝I(lǐng)域繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。我們?cè)诿绹?guó)新建了先進(jìn)的六英寸(150毫米)RF GaN晶圓廠，專(zhuān)為滿(mǎn)足5G需求而造。我們?cè)趤喞Ｄ侵蒎X(qián)德勒的生產(chǎn)專(zhuān)家對(duì)GaN技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以滿(mǎn)足客戶(hù)需求，并簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)中射頻和數(shù)字控制模塊之間的交互。此外，錢(qián)德勒GaN工廠是目前美國(guó)唯一一家符合嚴(yán)格的汽車(chē)級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的工廠，為5G部署提供了額外的保障。

恩智浦的GaN Fab無(wú)塵室展示了配備設(shè)備和排氣管的隔間

錢(qián)德勒GaN工廠繼續(xù)促進(jìn)工廠和研發(fā)團(tuán)隊(duì)之間的密切合作。這種合作有助于將我們的產(chǎn)品組合擴(kuò)展到所有頻率和功率級(jí)別。精心規(guī)劃的升級(jí)和大規(guī)模部署將提高能效，擴(kuò)大規(guī)模和降低成本，重點(diǎn)是提供線性化射頻性能。

我們?cè)阱X(qián)德勒工廠的種種舉措證明我們?cè)谂`行5G承諾，也表明我們繼續(xù)在射頻工藝技術(shù)領(lǐng)域保持領(lǐng)先地位。

如需了解更多有關(guān)恩智浦錢(qián)德勒GaN工廠和5G活動(dòng)的信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)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(shè)計(jì)資源，同時(shí)恩智浦「RF產(chǎn)品選型助手」互動(dòng)產(chǎn)品查閱指南也已經(jīng)上線，客戶(hù)可查閱恩智浦Macro RRH、有源天線系統(tǒng)以及工業(yè)和消費(fèi)電子產(chǎn)品組合。

本文作者

Megan Faust是恩智浦半導(dǎo)體射頻功率解決方案營(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)的戰(zhàn)術(shù)營(yíng)銷(xiāo)人員。Megan Faust曾與恩智浦射頻移動(dòng)通信基礎(chǔ)設(shè)施和多市場(chǎng)領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)合作。恩智浦RP應(yīng)用包括SiGe、LDMOS和GaN射頻解決方案設(shè)計(jì)，適用于移動(dòng)和通信基礎(chǔ)設(shè)施以及消費(fèi)電子、工業(yè)和航空航天/國(guó)防領(lǐng)域。恩智浦射頻功率營(yíng)銷(xiāo)團(tuán)隊(duì)致力于使射頻更易于使用，為客戶(hù)提供支持，并應(yīng)對(duì)新的細(xì)分市場(chǎng)中的問(wèn)題。Megan負(fù)責(zé)射頻器件和評(píng)估板的物流、運(yùn)營(yíng)和分銷(xiāo)支持，同時(shí)支持恩智浦射頻功率的創(chuàng)新和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)。Megan獲得了亞利桑那州立大學(xué)(Arizona State University)的商業(yè)文學(xué)學(xué)士學(xué)位和應(yīng)用商業(yè)數(shù)據(jù)分析認(rèn)證。

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

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