硅基氮化鎵為5G帶來(lái)更高效的方案

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

5G的出現促使人們重新思考從半導體到基站系統架構再到網(wǎng)絡(luò )拓撲的無(wú)線(xiàn)基礎設施。在半導體層面上，硅基氮化鎵的主流商業(yè)化為顯著(zhù)提高射頻性能敞開(kāi)了大門(mén)，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省系統空間。此外，與傳統技術(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)平臺上實(shí)現氮化鎵可以在批量生產(chǎn)水平上達到與LDMOS相當的經(jīng)濟實(shí)惠的成本結構，并且在某些射頻市場(chǎng)上低于碳化硅基氮化鎵的成本結構。與此同時(shí)，氮化鎵的用例已經(jīng)擴展到面向宏基站等大功率射頻應用的分立式晶體管。氮化鎵作為獨立MMIC器件時(shí)發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用，同時(shí)也是5G和M-MIMO系統模塊的關(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的增強功能，可能實(shí)現額外的性能優(yōu)勢和空間優(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。這為多功能數字輔助射頻MMIC集成片上數字控制和校準以及片上配電網(wǎng)絡(luò )等奠定了基礎。

MACOM支持5G實(shí)現的射頻產(chǎn)品

預計MACOM的產(chǎn)品組合將支持6 GHz以下的無(wú)線(xiàn)基礎設施（宏基站或大規模MIMO架構），我們全面的技術(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(zhù)5G轉向毫米波，MACOM還擁有提供高頻技術(shù)的工具，以支持應對遇到的挑戰性設計問(wèn)題。對于開(kāi)發(fā)支持5G波束成形能力的高級天線(xiàn)陣列的客戶(hù)而言，射頻創(chuàng )新的這種傳統是十分寶貴的資產(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)值在于其獨特且完全集成的核心技術(shù)差異化。其中包括：

獲得專(zhuān)利的硅基氮化鎵技術(shù)：我們已為在主流CMOS工廠(chǎng)實(shí)現硅基氮化鎵技術(shù)做好充分準備，對于大幅度擴大生產(chǎn)能力、優(yōu)化成本結構和提高供應鏈靈活性勢在必得，預計不會(huì )以犧牲功率密度、增益和效率等關(guān)鍵性能參數為代價(jià)。我們的功率晶體管、MMIC和PA專(zhuān)為主流5G基站部署而量身定制，預計將實(shí)現可為數據速率、范圍和能效設定新標準的天線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)電設計。

專(zhuān)有開(kāi)關(guān)技術(shù)：MACOM在微波開(kāi)關(guān)領(lǐng)域的領(lǐng)導地位已確立數十年。我們的開(kāi)關(guān)技術(shù)通過(guò)在前端發(fā)送/接收拓撲中實(shí)現更低的插入損耗來(lái)確保高水平的天線(xiàn)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展范圍和擴大用戶(hù)覆蓋。

相干波束成形技術(shù)：利用MACOM在相控陣天線(xiàn)技術(shù)方面的創(chuàng )舉，相干波束成形可支持各個(gè)無(wú)線(xiàn)電元件協(xié)同工作。這將形成高度敏捷的狹窄集中光束，能夠將用戶(hù)與基站直接相連，從而擴大距離和范圍。操作員可在用戶(hù)進(jìn)出天線(xiàn)覆蓋區域時(shí)進(jìn)行檢測和跟蹤，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(xiàn)接入前端元件和模塊、用于5G大規模MIMO應用的緊湊型Tx和Rx前端模塊(FEM)以及我們的高功率PIN二極管開(kāi)關(guān)