在去年12月6日，我國三大運(yùn)營商的頻譜劃分已經(jīng)塵埃落定。而就在今年，工信部也決定發(fā)放臨時招牌，5G正式進(jìn)行預(yù)商用，并且預(yù)計(jì)2020年商用。無疑今年是5G的關(guān)鍵年。而第三代半導(dǎo)體材料GaN作為5G基站的關(guān)鍵材料或?qū)⒂楷F(xiàn)新活力。

2019年5G有多關(guān)鍵呢?5G預(yù)商用的一年，基站將進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)。中信建投在一份研報(bào)中預(yù)計(jì)，2019年中國將新建開通5G基站10萬站左右，預(yù)計(jì)全球在30萬~40萬站左右。在這樣的宏觀目標(biāo)下，半導(dǎo)體也將迎來了新的機(jī)遇。

之所以基站需要如此大規(guī)模的建設(shè)，主要原因是5G的頻譜高，基站的覆蓋面就相應(yīng)變小，相對于4G，5G的建設(shè)需要更多的小基站才能消除盲區(qū)。并且頻譜作為稀缺資源，要提高頻譜利用率，主要的技術(shù)方式是增加基站和天線的數(shù)量，對應(yīng)5G中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)為大規(guī)模天線陣列(MassiveMIMO)和超密集組網(wǎng)(UDN)

5G要求更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，發(fā)射機(jī)的效率會出現(xiàn)指數(shù)級的下降。這種下降可以使用包絡(luò)跟蹤技術(shù)來修復(fù)，該技術(shù)已經(jīng)在較新的4G/LTE基站以及蜂窩電話中采用。基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。諸如GaN助力運(yùn)營商和基站OEM等實(shí)現(xiàn)了5Gsub-6-GHz和mmWave大規(guī)模MIMO的目標(biāo)。

GaN可以說為5Gsub-6-GHz大規(guī)模MIMO基站應(yīng)用提供了眾多優(yōu)勢：1、在3.5GHz及以上頻率下表現(xiàn)良好，對比其他產(chǎn)品優(yōu)勢明顯。2、GaN的特性能轉(zhuǎn)化為高輸出功率，寬帶寬和高效率。采用DohertyPA配置的GaN在100W輸出功率下的平均效率達(dá)到50%至60%，明顯降低了發(fā)射功耗。3、在高頻和寬帶寬下的效率意味著大規(guī)模MIMO系統(tǒng)可以更緊湊。4、可在較高的工作溫度下可靠運(yùn)行，這意味著它可以使用更小的散熱器。

根據(jù)StrategyAnalytics的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)5G移動連接將從2019年的500萬增長到2023年的近6億。所以需求還將不斷上漲。

EfficientPowerConversion的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人AlexLidow討論5G時也說道：“基站中的包絡(luò)跟蹤需要高速，高功率和高電壓，這些只有使用GaN技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。今天，這是GaN晶體管最大的市場之一，并將在未來幾年保持這一地位。"

GaN系統(tǒng)銷售和營銷副總裁LarrySpaziani也有相似的想法：啟動5G網(wǎng)絡(luò)所需的功率晶體管革命來自氮化鎵。

在有關(guān)GaN的技術(shù)層面，日本多家公司已在出售2～3英寸GaN襯底。在GaN外延片方面，美國科銳(Cree)公司、英國IQE等多家公司可以提供射頻器件用SiC襯底上GaN外延片，未來幾年內(nèi)仍將是軍用GaN射頻器件的主流材料。Si襯底上GaN外延片由于具有較高的性價(jià)比，被認(rèn)為LED及民用GaN電子器件的理想技術(shù)路線之一，目前4～6英寸的Si襯底上GaN外延片已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，8英寸外延片也已被多家科研機(jī)構(gòu)和公司報(bào)道。

同時在我國，也形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的氫化物氣相外延(HVPE)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了2英寸自支撐GaN襯底小批量供貨;在GaN外延方面，成功生長出高質(zhì)量的4英寸SiC襯底上GaNHEMT器件外延片。

在現(xiàn)今GaN在穩(wěn)步地走入更加光明的市場，也有不少參與者加入了這個隊(duì)列。除了在硅基氮化鎵領(lǐng)域耕耘多年的MACOM，還有EPC(宜普電源轉(zhuǎn)換公司)、GaNSystem、Transphorm、Navitas等初創(chuàng)公司，以及英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體、松下和TI等行業(yè)巨頭也參與了競爭。