2019年是5G產業進入全面商用的關鍵一年，功率器件的發展也迎來了新一輪機遇與挑戰。氮化鎵憑借其禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學穩定性等優越性質，在5G市場得以迅速擴張。

　　MACOM公司一直以來致力于推動氮化鎵在主流應用中實現商業化。日前，MACOM參展EDI CON China 2019，展示了豐富的高性能射頻氮化鎵器件產品組合，及適用于5G連接、無線基站等射頻應用的全新產品解決方案。

MACOM無線產品中心資深總監成鋼

　　在5G市場發掘更多氮化鎵應用需求

　　傳統基站中采用的射頻功放主要基于LDMOS技術，但LDMOS技術的極限頻率不超過3.5GHz，也不能滿足視頻應用所需的300MHz以上帶寬。因為上述原因，基站開始采用射頻氮化鎵器件來替代LDMOS器件。LDMOS器件物理上已經遇到極限，這就是氮化鎵器件進入市場的原因。基站應用需要更高的峰值功率、更寬的帶寬以及更高的頻率，這些因素都促成了基站接受氮化鎵器件。

　　而隨著5G商業化工作的逐步推進，5G基站的建設也迎來了一個高峰。據預測，我國將需新增460萬個5G宏基站，2019年新建5G基站預計為10萬站左右，預計全球在30萬~40萬站左右。由此催生的氮化鎵器件的需求是巨大的。

　　即使在5G啟用后，依然存在技術上的難題，即通信的穩定性和高效性。5G基站和終端的開發挑戰主要在射頻領域，由于5G基站采用大規模天線陣列技術、支持更寬的帶寬和速率，為滿足其商用化的要求，對射頻器件的集成度，帶寬，功耗以及成本提出了更高的要求。頻譜作為稀缺資源，要提高頻譜利用率，主要的技術方式是增加基站和天線的數量，對應5G中的關鍵技術應為大規模天線陣列(MassiveMIMO)和超密集組網(UDN)。

　　在5G的關鍵技術Massive MIMO應用中，基站收發信機上使用大數量（如32/64等）的陣列天線來實現了更大的無線數據流量和連接可靠性，這種架構需要相應的射頻收發單元陣列配套，因此射頻器件的數量將大為增加，器件的尺寸大小很關鍵，利用氮化鎵的尺寸小、效率高和功率密度大的特點可實現高集化的解決方案，如模塊化射頻前端器件。

　　同時在5G毫米波應用上，GaN的高功率密度特性在實現相同覆蓋條件及用戶追蹤功能下，可有效減少收發通道數及整體方案的尺寸。實現性能成本的最優化組合。

　　MACOM在氮化鎵領域的持續投入

　　MACOM在射頻微波領域耕耘了60年以上，有相當多的技術積累。目前MACOM可以提供覆蓋射頻收發、上/下變頻、功率放大器、天線的完整射頻鏈路解決方案。據MACOM無線產品中心資深總監成鋼介紹，MACOM具備服務軍品市場的資質與能力，由此轉向服務民用市場，有著絕對的優勢，且MACOM可以將已有的產品和技術進行結合，由此派生出新的應用需求，同時在高質量高精度方面也極具優勢。以5G中Massive MIMO為例，就可以借用相控陣雷達的結構和概念。

　　MACOM的硅基氮化鎵技術能夠以更低的成本結構實現更優的性能結果，而且質量完全可靠，推動在蜂窩網絡、射頻能量，甚至雷達和航空電子等關鍵應用中取得全新突破。

　　成鋼特別指出，在中國本土，MACOM的人力與設計能力投入也一直穩步增長，MACOM也是唯一一家將M-MIMO的設計任務交給國內設計團隊的外企。

　　與ST合作為大規模商用做產能儲備

　　隨著全球推出5G網絡并轉向大規模MIMO天線配置，射頻RF功率產品需求預計將會大幅提高。具體而言，MACOM估計功率放大器需求數量將增至32倍至64倍，相應地，5G基礎設施投資在5年內預計增至3倍多，因此，單個放大器成本估計會降至十分之一至二十分之一。為滿足5G天線現場部署的成本、頻譜和能效目標，基站OEM廠商需要氮化鎵器件的性能，以及能夠促進升級轉型的成本結構和制造規模。

　　MACOM早在去年2月份就與ST就硅基氮化鎵晶圓的開發達成一項協議，即由ST負責生產，供MACOM在各種射頻應用中使用。在擴大MACOM供應來源的同時，賦予ST針對手機、無線基站和相關商業電信基礎設施應用以外的射頻市場生產及銷售其自己的硅基氮化鎵產品的權利。

　　通過這項協議，MACOM有望提高硅晶圓生產能力、改進成本結構以取代現有的硅LDMOS技術，還可加速硅基氮化鎵在主流市場的普及。據了解，2019MACOM還將擴大ST工廠150mm 硅基氮化鎵的產能，200mm硅基氮化鎵按需擴產以全球5G電信網建設。

　　通過與ST的合作，MACOM能夠滿足基站廠商的全部要求--產品性能、成本優勢和高產量供應鏈。這個早期階段的聯合產能投資，可以使MACOM迅速布局全球5G網絡建設市場。