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[分享] 碳化硅基氮化镓GaN-on-SiC助力5G基站

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发表于 2020-6-16 22:06:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
今年早些时候,思科 (Cisco) 发布了其更新版的视觉网络指数[1],预测在 2017 年至 2022 年期间,移动数据流量将增长七倍,达到每月 77.5 艾字节 (EB)。这相当于通过移动网络移动了存储在 190 亿张 DVD 上的数据。而且是每个月。

如今,这为移动网络运营商带来了巨大的商机。但它也预示着一项挑战,即以合理的速度来回传输所有这些数据的能力。因为,不仅是数据绝对量是趋势,同时也包括未来应用的类型,如增强现实 (AR) 和车辆对车辆 (V2V) 的通信等,这些都需要更低的延迟和更高的带宽。这一需求将被下一代蜂窝通信标准 5G 所满足。

5G 在三个频段
高频:这一频率高于 24 GHz 的最高频段,需要技术创新、重新设计和新型材料,因此运营商将需要付出比其他两个频段更高的成本。

中频:在sub-6 GHz 的频率下,中频对目前的 4G 标准进行了重要升级,并采用了当今的创新器件技术,如碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 器件,将大大减少了对系统设计的修改。物料清单 (BOM) 的变化相对较小,这意味着这一频段对于首次推出 5G 及相关数据密集型的应用具有吸引力。到 2020 年,随着第三代合作伙伴计划 (3GPP) 的第 16 版完成,预计运营商将在这一频段开展大量活动,并允许 5G 在公共频段 (“NR-U”) 运行,如 5 GHz 和 6 GHz。

低频:更低的频率 (< 2.2 GHz) 也可以用于 5G,如处理物联网 (IoT) 数据,但只提供 4G 以上的增量升级。

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图 1:据Yole Développement,到2025年,各种5G商业应用将使用在最合适的频段,主流为sub-6 GHz的宏基站和小基站。[2]

运营商痛点
虽然更高的 5G 频率可以提高速度和带宽,但同样的高频更有定向性,信号更容易衰减。而且,仅仅增加带宽并不会带来容量的线性增加,因为更高的带宽也会导致更低的信噪比 (SNR)。这就需要通过增强信号来克服,这意味着增加发射功率、增加天线数量、增加基站数量。或者,如同在 5G 场景下一样,采用所有这些选项。

为满足数据容量需求而增加基站密度是有代价的。而且这可能会同时减少rooftop和塔台位置的可获性,以容纳基站。

运营商将需要更小、更轻的设备,以便安装在以前不可行的地方。此外,更小、更轻设备的安装更容易也更便宜,这可以转化为更低的基站租金。

寻求更小、更轻的基站
大型网络设备供应商已经转向基于碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 的设计,而不是传统的硅 (Si) 基器件,以满足其基站的高频率、高功率需求。

虽然横向扩散金属氧化物半导体 (LDMOS) 工艺技术已使硅 (Si) 基器件进展到更高的功率密度,但与氮化镓 (GaN) 的高频率特性和碳化硅 (SiC) 的优越导热性相比,它们仍显得很苍白。

碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 使得系统能够实现更高的功率密度,这将有助于不再需要像LDMOS 那样采用大量热管理硬件,从而减小基站尺寸。

氮化镓 (GaN) 内核?
与 LDMOS 相比,氮化镓 (GaN) 在 5G 频率下的效率更高,这也意味着每比特/秒的运行成本更低,碳足迹也更少。Cree 旗下公司 Wolfspeed 是碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 器件市场的主导者。根据Wolfspeed预估,与使用 LDMOS 功率放大器的系统相比,在最大平均功率条件下工作时,碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC) 可以节省 200 瓦以上的直流功率。

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发表于 2020-8-4 16:07:27 | 显示全部楼层
这里是QORVO公司的人建的么
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