5G冰山之下 潛藏著你未意識(shí)到的GaN應(yīng)用巨大機(jī)遇

“如果2019年5G的預(yù)商用布站可以開始，一切比較順利。那么在接下來的2020、2021、2022年將會(huì)是5G器件急劇爆發(fā)的一個(gè)年份。那么我們可以預(yù)計(jì)，隨著5G的起量，我們MACOM射頻微波業(yè)務(wù)的增長也會(huì)非常迅速。”這是MACOM射頻和微波解決方案銷售總監(jiān)孟愛國 (Michael Meng)在EDI CON上所提及到的。誠然，5G將會(huì)成為射頻微波器件增長的巨大機(jī)遇，不少射頻器件廠商都已經(jīng)摩拳擦掌。MACOM也在生產(chǎn)、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)都做好了全面的準(zhǔn)備。但在當(dāng)日的交流中，MACOM的無線產(chǎn)品中心資深總監(jiān)成鋼 (Echo Cheng)先生又介紹了一些全新的機(jī)遇，在5G冰山之下，其實(shí)可能蘊(yùn)藏著更為大的GaN器件的應(yīng)用市場。如果你也并未覺察到，不妨跟隨本文一起來了解一下!

5G商用在即，MACOM已經(jīng)ReadyMACOM為何對于5G的商用之后射頻器件市場非常有信心，首先離不開其公司的技術(shù)積累。據(jù)Michael介紹，MACOM有著比較悠久的射頻微波的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)，之前的毫米波的產(chǎn)品在20到40G的頻段，正好與現(xiàn)在的5G的頻段是重合的。所以原來的很多產(chǎn)品和技術(shù)都可以快速地復(fù)制到5G微波頻段范圍內(nèi)。對于MACOM來講，在5G射頻器件這一方面有著現(xiàn)成的技術(shù)積累。從GaN的PA，到射頻接收的器件，再包括毫米波頻段的器件，MACOM都有相關(guān)研發(fā)產(chǎn)品，并且配合著終端運(yùn)營商的節(jié)奏，發(fā)布相應(yīng)的新產(chǎn)品。

上面說得是技術(shù)積累，在產(chǎn)品生產(chǎn)方面，MACOM也下足了功夫。如果5G商用一旦普及開，那么這個(gè)量是巨大的，MACOM尋找到了優(yōu)秀的合作伙伴來代工生產(chǎn)相關(guān)的器件。據(jù)Echo介紹，MACOM與ST的Fab展開了緊密的合作，目前工藝已經(jīng)完成。ST的工廠可以穩(wěn)定地復(fù)現(xiàn)MACOM在傳統(tǒng)Fab廠里面的性能。產(chǎn)能方面，MACOM的CEO也和ST的高層達(dá)成了一致的協(xié)議——ST會(huì)保證MACOM在6寸晶圓上有一個(gè)穩(wěn)定的供應(yīng);然后基于以后5G市場規(guī)模的一個(gè)變化，ST也會(huì)將8寸晶圓按照時(shí)間計(jì)劃投入到產(chǎn)能的儲(chǔ)備中。ST與MACOM對于5G市場的戰(zhàn)略上是一致的，而且ST的投入應(yīng)該是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MACOM的。

在設(shè)計(jì)能力方面，MACOM也有著普通廠商沒有的優(yōu)勢。MACOM是唯一一家將Massive-MIMO的設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)任務(wù)安排在中國的廠商。其實(shí)從全球來看，中國在5G方面有著領(lǐng)頭羊的作用，最早期的客戶和最大量的客戶都集中在中國，將設(shè)計(jì)中心放在中國，可以快速地了解客戶的需求，將其轉(zhuǎn)換為設(shè)計(jì)。實(shí)際上國內(nèi)第一批供貨的5G基站也是由MACOM的上海團(tuán)隊(duì)做出來的，用很短的時(shí)間就完成了一個(gè)設(shè)計(jì)，在中國移動(dòng)那邊的驗(yàn)證也沒有出現(xiàn)任何的問題。據(jù)Echo介紹，上海無線設(shè)計(jì)中心的投入還會(huì)繼續(xù)增加，尤其是在硬件射頻等方面，在未來的兩年將會(huì)有一個(gè)很顯著的提升。本土的設(shè)計(jì)能力的成長也非常地快速，完全不遜于外國設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。而且由于得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，本土團(tuán)隊(duì)將應(yīng)用和設(shè)計(jì)結(jié)合的更為緊密。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)和應(yīng)用團(tuán)隊(duì)都在一起工作，所以對產(chǎn)品反饋的回路也非常短。而且本土團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)的時(shí)候也考慮到了轉(zhuǎn)產(chǎn)的問題，讓產(chǎn)品在到達(dá)生產(chǎn)線上的時(shí)候能夠容易生產(chǎn)也是其考慮的關(guān)鍵。本土團(tuán)隊(duì)包括產(chǎn)品工程師、可靠性工程師、質(zhì)量工程師等不同的職位的設(shè)置，這與其它廠商是不同的。

Small Cell和手機(jī)PA或可成為GaN應(yīng)用藍(lán)海在此次EDI CON的采訪中，Echo還介紹了一些全新的機(jī)遇。相比起5G上面的應(yīng)用，這些機(jī)遇可能還未被察覺到，但是從Echo的分析來看，確實(shí)是蘊(yùn)含著巨大的潛力。

首先就是在Small Cell這個(gè)應(yīng)用上，傳統(tǒng)的小基站大家理解的是像砷化鎵這種手機(jī)功率差不多的產(chǎn)品，功率只需要半瓦或者1/4瓦可能就夠了。但是到了5G之后，隨著本身頻率的擴(kuò)充(從原來的2.1/2.7~現(xiàn)在的3.5/4.9G)，由于電波的傳播特性，所以基站的覆蓋范圍就會(huì)縮小，這并不是運(yùn)營商希望看到的事情。所以這就以為這需要基站的發(fā)射功率提高，才可以達(dá)到和原來相同的覆蓋范圍。峰值輸出功率需要達(dá)到10~15W，小基站的功率等級要達(dá)到1W，而這已經(jīng)是砷化鎵器件的極限。砷化鎵在熱效率、功率能力和功率容量方面實(shí)際都達(dá)不到這樣的水準(zhǔn)。但是對于像MACOM這種原來做宏站的廠商來說，將功率做小相對來說是一件容易的事情。MACOM目前給Massive-MIMO發(fā)貨的器件基本都是5W的量級，最早發(fā)貨的Massive-MIMO的產(chǎn)品是1W的量級。所以這種Small Cell對于MACOM這種傳統(tǒng)做宏站的器件廠商來說是一個(gè)全新的機(jī)遇，也只有MACOM這樣廠商才適合去做這樣的事情。未來室內(nèi)覆蓋和熱點(diǎn)覆蓋將會(huì)越來越多，這種Small Cell的需求會(huì)隨著5G的商用迎來一個(gè)爆發(fā)性的增長。這種產(chǎn)品型態(tài)正是由5G催生出來的一個(gè)全新的藍(lán)海市場，對于MACOM等廠商而言有著巨大的機(jī)會(huì)。Echo表示這將會(huì)未來去考慮的一個(gè)產(chǎn)品形態(tài)和方向。

另外，在手機(jī)PA上，Echo表示或許也會(huì)有新的可能。因?yàn)樵谑謾C(jī)PA上，遇到的問題與5G時(shí)代的Small Cell的問題是基本一致的。現(xiàn)在手機(jī)差不多是4個(gè)模塊來覆蓋4個(gè)頻段的需求(但是需要5個(gè)Die，因?yàn)橛行╊l段需要一個(gè)模塊里面的兩個(gè)器件去覆蓋)，這就是傳統(tǒng)的Sub-3G的手機(jī)里面的PA的情況。但是現(xiàn)在我們要談的是Sub-6G的手機(jī)，這就意味著很多的新頻段會(huì)擴(kuò)展出來，所以PA的數(shù)量也會(huì)翻倍增加。作為手機(jī)廠商而言，手機(jī)的形態(tài)需要越來越小，越來越輕薄，至少不能比現(xiàn)在的手機(jī)更大。所以如何將其PA數(shù)量盡可能的減少，就需要用到寬帶器件的方案來取代砷化鎵器件轉(zhuǎn)Die覆蓋的方案。試想如果能夠?qū)?~10個(gè)PA減少到3~5個(gè)PA，那么這對于手機(jī)形態(tài)的影響是巨大的。我們可以想的更多一些，現(xiàn)在的手機(jī)只需要一路收發(fā)，但未來5G時(shí)代，其實(shí)未來手機(jī)上也可以有MIMO陣列，可以使用2X2或者4X4的形式來布設(shè)，這種就會(huì)增加手機(jī)的體積，所以這也是GaN這種器件來發(fā)揮自己的優(yōu)勢——功率密度高、尺寸小、效率高和頻段寬。所有的這些特性都非常地合適5G手機(jī)PA和MIMO的應(yīng)用需求。

對于器件成本方面，Echo也做了補(bǔ)充。相信有了ST的介入，借助其這種主流的CMOS的產(chǎn)品能力，配合MACOM純硅基GaN的設(shè)計(jì)，當(dāng)GaN能夠達(dá)到民用級的發(fā)貨規(guī)模后，將會(huì)打開很多很多的應(yīng)用新場景。

Echo表示，經(jīng)過了基站市場的培育，有了這個(gè)市場規(guī)模之后，下一步可以順理成章地將這樣的GaN產(chǎn)品、這樣的一個(gè)生產(chǎn)規(guī)模、這樣的一個(gè)好的技術(shù)應(yīng)用到民用市場。這將會(huì)是一個(gè)碾壓性的技術(shù)，如果想要手機(jī)性能達(dá)到另外一個(gè)層次，需要考慮一些更好的設(shè)計(jì)方案，這將會(huì)是一個(gè)思路。