日前，與 SEMICON CHINA 2020 同期的功率及化合物半導體國際論壇 2020 在上海隆重舉行，Qorvo FAE 經理荀穎也在論壇上發表了題為《實現 5G 的關鍵技術—— GaN》的演講。

荀穎指出，從 5G 的演進來看，不但加大了如 Massive MIMO 等技術的投入，在頻率方面，Sub-6Ghz 和毫米波的引入，也給相關供應商帶來了新的要求。荀穎表示，在 5G 用例的推動下，除了宏基站，市場也對小基站有了更多的需求。伴隨而來的是推動這些基站從頻率、帶寬以及效率等多方面提高。

“對于運營商來說，就希望在 5G 基站方面找到一個運營成本，資本支出、可靠性和吞吐率等多個方面都是最優的解決方案，而擁有低功耗、高功率密度和長壽命等優勢的氮化鎵就成為了開發者們的選擇”。荀穎說。

她進一步表示，氮化鎵是 5G 時代射頻 PA 材料的一個不錯選擇。

荀穎在會上強調，5G 帶給基站射頻 PA 的設計帶來了多方便的挑戰：一方面，就是 PA 的線性化變得越來越難；另一方面，就是對 PA 效率的要求也越來越高；此外，信號帶寬也越來越寬，同時還需要考慮載波聚合；最后，5G 時代的 PA 還需要在尺寸和熱方面又了更多的考量。而這些都是氮化鎵材料能夠帶給 PA 的。

從氮化鎵器件的制造看來，目前市場上主流的有硅基氮化鎵和碳化硅基氮化鎵。從荀穎提供的資料可以看到，Qorvo 認為碳化硅基氮化鎵在熱耗和可靠性方面的表現都優于硅基氮化鎵，為此 Qorvo 選擇了碳化硅基氮化鎵為公司在這個領域的主要發展方向。

“碳化硅基氮化鎵也是目前基站應用的主流”，荀穎補充說。

來到 PA 方面，碳化硅基氮化鎵也展現出了它的優勢。如下圖所示，碳化硅基氮化鎵的特性。在 PA 的帶寬、效率、功率和熱傳導性方面都有著不錯的表現。“因為過去這些年的應用推廣，氮化鎵器件的成本也在過去幾年里迅速下滑，非常適合商業化”，荀穎說。

如下圖所示，Qorvo 的多種碳化硅基氮化鎵工藝多個版本擁有不同的性能表現，也可以被覆蓋到多個射頻領域。在生命周期上，優于砷化鎵等其他的工藝。在于砷化鎵器件相比，優勢更是明顯。

依賴于自己的工廠和技術積累，Qorvo 也將這些氮化鎵器件應用到了他們的 5G Sub-6Ghz 和毫米波方案中。如下圖所示，氮化鎵方案在 5G 方案能提供更高的集成度、更小的封裝和更大的帶寬。

而在 5G 毫米波方案中，包括氮化鎵在內的器件則可以讓產品在更小的空間能實現更高的功率。此外，效率、功耗、輸出功率和更小的陣列尺寸，也是這些器件能提供的。

從下圖我們則可以看到 GaN 帶給 5G 的優勢。當中包括高功率密度讓 PA 可以做得更小和更高效率。同時也能給 LNA 和開關帶來更多的優勢。基于這些器件，開發者就能實現更高的集成化，輕松將前端器件集成到一個獨立的 MMIC 中。

荀穎表示，毫米波的產品按照功率，可以分成多種形態，根據其產品性能的不同，可以用不同工藝下的射頻器件去滿足應用需求。從下圖我們也可以看到，在同一的 65dBM EIRP 的情況下，使用硅工藝制造的單個器件也許在成本和功耗上會優于氮化鎵器件，但如果將其整合到整個系統中，氮化鎵的優勢就會凸顯。

在 70dBM EIRP 之下，用不同工藝器件去打造系統得出的數據也再次證明了 GaN 器件的實力。

通過在不同 PA 效率下的對比，我們又一次說明了 GaN 器件在毫米波應用中對基站的提升。當中包括但不限于效率提升、功耗降低、系統復雜度和成本的降低和 PA 效率的提升。

作為一個 5G 射頻領域的專家，Qorvo 能夠提供從 90nm 到 0.5um 的 GaN 制造工藝，能夠生產砷化鎵 HBT 和 pHEMT，砷化鎵 BAW、SAW、TC-BAW 和 TC-SAW。以及 RF CMOS 和 SOI 開關等產品；在封裝方面的表現也不用多說。

得益于這些配置，Qorvo 能夠給客戶大規模提供符合經濟要求的器件。

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