योले ने अपनी रिपोर्ट "गैलियम नाइट्राइड आरएफ मार्केट 2021: एप्लीकेशन्स, मेजर प्लेयर्स, टेक्नोलॉजीज एंड सबस्ट्रेट्स" में भविष्यवाणी की है कि गैलियम नाइट्राइड (GaN) आरएफ डिवाइस बाजार 18% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) से बढ़ रहा है, जो 2020 में 891 मिलियन अमेरिकी डॉलर से बढ़कर 2026 में 2.4 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक हो जाएगा।
2026 तक बाजार में रक्षा और 5जी दूरसंचार अवसंरचना अनुप्रयोगों का दबदबा रहेगा, जो कुल बाजार का क्रमशः 49% और 41% हिस्सा होगा। विशेष रूप से, GaN-आधारित मैक्रो/माइक्रो सेलुलर सेगमेंट 2026 में GaN दूरसंचार अवसंरचना बाजार के 95% से अधिक हिस्से पर कब्जा करेगा।  पहली पीढ़ी (सिलिकॉन-आधारित) के अर्धचालकों की तुलना में, तीसरी पीढ़ी के अर्धचालकों में बड़ा बैंड गैप, उच्च विद्युत चालकता और उच्च तापीय चालकता होती है। इनमें उच्च क्रांतिक विखंडन विद्युत क्षेत्र, उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता और अच्छी आवृत्ति विशेषताएँ होती हैं। गैलियम नाइट्राइड (GaN) तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों में सबसे प्रतिनिधि है और उच्च तापमान, उच्च आवृत्ति और उच्च शक्ति वाले माइक्रोवेव उपकरणों के लिए पसंदीदा पदार्थों में से एक बन गया है। यह अब तक की उच्चतम सैद्धांतिक विद्युत-प्रकाशिक और प्रकाश विद्युत रूपांतरण दक्षता वाला पदार्थ है। गैलियम नाइट्राइड की उत्कृष्ट विशेषताएँ:

वर्तमान में, GaN उपकरणों का दो-तिहाई हिस्सा सैन्य इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है, जैसे कि सैन्य संचार, इलेक्ट्रॉनिक्स, हस्तक्षेप, रडार और अन्य क्षेत्र; नागरिक क्षेत्र में, गैलियम नाइट्राइड का उपयोग मुख्य रूप से संचार बेस स्टेशनों, बिजली उपकरणों और अन्य क्षेत्रों में किया जाता है।

अगले पांच वर्षों में, तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थों पर आधारित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का व्यापक रूप से 5G बेस स्टेशनों, नई ऊर्जा वाहनों, अल्ट्रा-हाई-वैल्यू वाहनों, डेटा केंद्रों और अन्य परिदृश्यों में उपयोग किया जाएगा।

       

आरएफ जीएएन प्रौद्योगिकी

यह 5G के लिए एकदम सही है।

गैलियम नाइट्राइड का बैंड गैप 3.4eV है, जबकि सिलिकॉन का बैंड गैप, जो आज सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक पदार्थ है, 1.12eV है। इसलिए, उच्च शक्ति और उच्च गति वाले घटकों में सिलिकॉन की तुलना में गैलियम नाइट्राइड का प्रदर्शन बेहतर होता है।
गैलियम नाइट्राइड अपनी उच्च शक्ति प्रसंस्करण क्षमताओं के लिए हमेशा से जाना जाता रहा है। यह बेस स्टेशन, रडार और एवियोनिक्स जैसे वायरलेस संचार उपकरणों के लिए पसंदीदा एम्पलीफायर है। इसका उपयोग कई वर्षों से 4G संचार प्रणालियों में भी किया जा रहा है। 5G मोबाइल संचार प्रणाली में, बेस स्टेशन और मोबाइल फोन टर्मिनलों की डेटा ट्रांसमिशन दर 4G की तुलना में तेज़ है, और मॉड्यूलेशन तकनीक का स्पेक्ट्रम उपयोग अधिक है, जिससे रेडियो फ्रीक्वेंसी फ्रंट-एंड घटकों और मॉड्यूल के लिए उच्च आवश्यकताएं उत्पन्न होती हैं। इसके अलावा, गैलियम नाइट्राइड विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रति कम संवेदनशील है, और विकिरण वातावरण में गैलियम नाइट्राइड घटक उच्च स्थिरता प्रदर्शित करते हैं। गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) ट्रांजिस्टर की तुलना में, गैलियम नाइट्राइड ट्रांजिस्टर बहुत अधिक तापमान और वोल्टेज पर काम कर सकते हैं, जिससे वे आदर्श माइक्रोवेव फ्रीक्वेंसी पावर एम्प्लीफिकेशन घटक बन जाते हैं। तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थ के रूप में, गैलियम नाइट्राइड पर 20 से अधिक वर्षों से शोध और अनुप्रयोग किया जा रहा है, लेकिन हाल के वर्षों में ही इसके व्यावसायिक विकास की संभावनाएं उभरने लगी हैं। 5G निस्संदेह इसके प्रमुख प्रेरक बलों में से एक है। 5G संचार के रेडियो फ्रीक्वेंसी फ्रंट-एंड में उच्च आवृत्ति और उच्च दक्षता की सख्त आवश्यकताएं होती हैं, और यहीं पर गैलियम नाइट्राइड की भूमिका आती है। इसके अलावा, ऑटोमोबाइल विद्युतीकरण और पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों की तीव्र और कुशल चार्जिंग की मांग भी गैलियम नाइट्राइड पावर कंपोनेंट्स को बड़े पैमाने पर बाजार में लाएगी, जिससे धीरे-धीरे पारंपरिक सिलिकॉन पावर कंपोनेंट्स की जगह ले ली जाएगी।

▲विभिन्न सामग्री प्रणालियों वाले आरएफ पावर ट्रांजिस्टरों का तुलनात्मक चार्ट

▲GaNHEMT उपकरण संरचना▌उच्च आउटपुट पावर और उच्च अतिरिक्त दक्षता  

GaN पदार्थ प्रणालियों से AlGaN/GaN जैसी हेटरोजंक्शन पदार्थ प्रणालियाँ आसानी से बनाई जा सकती हैं। हेटरोजंक्शन इंटरफ़ेस पर अत्यंत प्रबल स्वतः ध्रुवीकरण और पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण प्रभाव होते हैं। प्रेरित द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस की सांद्रता बहुत अधिक होती है और इलेक्ट्रॉन गतिशीलता 2000 cm²/V·s तक होती है। इसलिए, GaN हेटरोस्ट्रक्चर पर आधारित ट्रांजिस्टरों को उच्च इलेक्ट्रॉन गतिशीलता ट्रांजिस्टर, अर्थात् GaNHEMT (हाई इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी ट्रांजिस्टर) भी कहा जाता है। साथ ही, GaN पदार्थ की ब्रेकडाउन फील्ड स्ट्रेंथ Si और GaAs की तुलना में कई गुना अधिक होती है; GaNHEMT उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले SiC अर्ध-अरोधक सब्सट्रेट की तापीय चालकता धात्विक तांबे की तुलना में बेहतर होती है, और इसके अच्छे ऊष्मा अपव्यय गुण उच्च-शक्ति संचालन के लिए अनुकूल होते हैं; GaNHEMT में कम परजीवी धारिता और उच्च ब्रेकडाउन वोल्टेज की विशेषताएँ भी होती हैं, जो उच्च-दक्षता वाले पावर एम्पलीफायरों (PA) को साकार करने के लिए बहुत उपयुक्त हैं।

▌लंबी पल्स चौड़ाई, उच्च ड्यूटी चक्र  

GaNHEMT को आमतौर पर एक विस्तृत बैंडगैप सामग्री SiC अर्ध-अचालक सब्सट्रेट पर एपिटैक्सियल रूप से उगाया जाता है। GaNHEMT की पावर घनत्व को उचित रूप से नियंत्रित करके लंबी पल्स चौड़ाई, उच्च ड्यूटी साइकिल आसानी से प्राप्त की जा सकती है और इसे उच्च-शक्ति निरंतर तरंग संचालन में इस्तेमाल किया जा सकता है।

▌कार्यशील आवृत्ति बैंडविड्थ, उच्च आवृत्ति  

GaNHEMT की कट-ऑफ आवृत्ति सीधे तौर पर इसके अनुप्रयोग की परिचालन आवृत्ति और तात्कालिक बैंडविड्थ निर्धारित करती है। चैनल की डोपिंग सांद्रता बढ़ने पर यह बढ़ती है, और चैनल की मोटाई और गेट की लंबाई बढ़ने पर घटती है। Si अर्धचालक पदार्थ की निषिद्ध बैंड ऊर्जा की सीमा के कारण, इसकी कट-ऑफ आवृत्ति कम होती है, इसलिए Si अर्धचालक विद्युत उपकरणों की परिचालन आवृत्ति केवल S-बैंड से नीचे ही हो सकती है। GaAs उपकरणों में अन्य उपकरणों की तुलना में वाहक गतिशीलता कहीं बेहतर होती है और कट-ऑफ आवृत्ति भी अधिक होती है। हालांकि, ये ब्रेकडाउन क्षेत्र की शक्ति से सीमित होते हैं और इनका परिचालन वोल्टेज कम होता है, जिसके परिणामस्वरूप उपकरण की आउटपुट शक्ति कम होती है। GaNHEMT में व्यापक बैंडगैप ऊर्जा, उच्च ब्रेकडाउन क्षेत्र शक्ति और उच्च संतृप्ति इलेक्ट्रॉन बहाव वेग की विशेषताएं होती हैं, जो इस कमी को दूर करती हैं और उच्च आवृत्ति पर अच्छा प्रदर्शन प्रदान करती हैं। GaNHEMT उच्च आवृत्तियों पर कार्य कर सकता है और साथ ही उच्च आउटपुट शक्ति भी प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, GaNHEMT की अंतर्निहित विशेषताओं के कारण इसकी इनपुट और आउटपुट प्रतिबाधा अधिक होती है, और सर्किट का ब्रॉडबैंड प्रतिबाधा मिलान प्राप्त करना आसान होता है, जिससे GaNHEMT ब्रॉडबैंड अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हो जाता है।

▲विभिन्न भौतिक प्रणालियों में आरएफ उपकरणों की शक्ति-आवृत्ति कार्य सीमा▌उच्च विकिरण प्रतिरोध और उत्कृष्ट पर्यावरणीय अनुकूलन क्षमता  

GaN एक अत्यंत स्थिर यौगिक है जिसमें मजबूत परमाणु बंध, उच्च तापीय चालकता, तृतीय-V यौगिकों में उच्चतम आयनीकरण स्तर और अच्छी रासायनिक स्थिरता होती है, जिससे GaN उपकरण Si और GaAs की तुलना में विकिरण के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। साथ ही, GaN उच्च गलनांक और उच्च तापीय चालकता वाला पदार्थ है। GaN विद्युत उपकरणों में आमतौर पर बेहतर तापीय चालकता वाले SiC का उपयोग सब्सट्रेट के रूप में किया जाता है, इसलिए GaN विद्युत उपकरणों का जंक्शन तापमान अधिक होता है और वे उच्च तापमान वाले वातावरण में कार्य कर सकते हैं।

प्राचल	Si	GaAs	गण मन
बैंडगैप की चौड़ाई (ईवी)	1.1	1.4	3.4
अवाहक अचल	11.8	12.8	9.0
ब्रेकडाउन फील्ड स्ट्रेंथ (106V/cm)	0.6	0.7	3.5
तापीय चालकता (W/cm.K)	1.3	0.5	1.3
इलेक्ट्रॉन गतिशीलता (cm2/Vs)	1450	8500	900
संतृप्ति इलेक्ट्रॉन वेग (107 सेमी/सेकंड)	1.0	2.0	2.7

▲मुख्य अर्धचालक पदार्थों के प्रमुख गुण

GaN RF उपकरण

विभिन्न अनुप्रयोगों मेंप्रदर्शन लाभ

मोबाइल संचार बेस स्टेशन GaN रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों के मुख्य अनुप्रयोगों में से एक हैं। 4G की तुलना में, 5G का संचार फ्रीक्वेंसी बैंड उच्च-फ्रीक्वेंसी बैंड की ओर स्थानांतरित हो गया है। वर्तमान में, हमारे देश के 4G नेटवर्क का संचार फ्रीक्वेंसी बैंड मुख्य रूप से 2.6GHz है। 2017 में, उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय ने 3-5GHz फ्रीक्वेंसी बैंड (मध्य-फ्रीक्वेंसी बैंड) में 5G सिस्टम के लिए एक फ्रीक्वेंसी उपयोग योजना जारी की। भविष्य में, क्षमता कवरेज के लिए 6GHz से ऊपर के उच्च-फ्रीक्वेंसी बैंड को धीरे-धीरे जोड़ा जाएगा।

SiLDMOS और GaAs की तुलना में, बेस स्टेशन पर GaN RF उपकरण 5G की उच्च शक्ति, उच्च संचार आवृत्ति बैंड और उच्च दक्षता की आवश्यकताओं को अधिक प्रभावी ढंग से पूरा कर सकते हैं। हालांकि SiLDMOS उच्च शक्ति उत्पन्न कर सकता है, आवृत्ति के मामले में, यह केवल 3.5GHz से अधिक की स्पेक्ट्रम सीमा के भीतर ही प्रभावी होता है। हालांकि GaAs पावर एम्पलीफायरों की आवृत्ति बढ़ाई जा सकती है, लेकिन आउटपुट शक्ति के मामले में यह GaN उपकरणों से काफी कमतर है। इसलिए, उच्च शक्ति, उच्च आवृत्ति और व्यापक बैंडविड्थ की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले 5G संचार के संदर्भ में, GaN पावर एम्पलीफायर बेस स्टेशनों के लिए सर्वोत्तम विकल्प हैं।

▌सैन्य अनुप्रयोग – रडार और इलेक्ट्रॉनिक युद्ध प्रणालियों में गैलियम नाइट्राइड के लाभ  

रेडियो फ्रीक्वेंसी गैलियम नाइट्राइड उपकरणों का सबसे बड़ा बाजार वर्तमान में सैन्य और एयरोस्पेस क्षेत्रों में है। लगभग पंद्रह वर्ष पूर्व, अमेरिकी रक्षा विभाग से प्राप्त वित्त पोषण के साथ, शोधकर्ताओं ने रेडियो फ्रीक्वेंसी गैलियम नाइट्राइड प्रौद्योगिकी में निवेश करना शुरू किया, जिससे वर्तमान रेडियो फ्रीक्वेंसी गैलियम नाइट्राइड उपकरण बाजार का उदय हुआ।

स्ट्रेटेजी एनालिटिक्स के आंकड़ों के अनुसार, रक्षा और एयरोस्पेस अनुप्रयोग आरएफ गैलियम नाइट्राइड के कुल बाजार आकार का 40% हिस्सा हैं, और रडार और इलेक्ट्रॉनिक युद्ध प्रणाली आरएफ गैलियम नाइट्राइड के लिए सबसे बड़े अनुप्रयोग बाजार हैं।

मार्च 2017 में, रेथियॉन ने घोषणा की कि उसके पैट्रियट मिसाइल रक्षा प्रणाली में गैलियम नाइट्राइड तकनीक पर आधारित नवीनतम एंटीना प्रणाली को अपनाया गया है। पैट्रियट मिसाइल रक्षा एक भूमि-आधारित मिसाइल रक्षा प्रणाली है जो बैलिस्टिक मिसाइलों, ड्रोन और विमानों को रोकने में सक्षम है।

▲पैट्रियट मिसाइल

पुराने पैट्रियट सिस्टम में प्रयुक्त रडार तकनीक को पैसिव इलेक्ट्रॉनिकली स्कैन्ड ऐरे कहा जाता था। नए रडार सिस्टम को एक्टिव इलेक्ट्रॉनिकली स्कैन्ड ऐरे (AESA) में परिवर्तित किया गया है। एक्टिव इलेक्ट्रॉनिकली स्कैन्ड ऐरे पैट्रियट सिस्टम को 360 डिग्री रडार क्षमता प्रदान करेगा।

रेथियॉन एयर एंड मिसाइल इंटीग्रेटेड डिफेंस के बिजनेस डेवलपमेंट के उपाध्यक्ष टिम ग्लेसर ने कहा, "रेथियॉन का मानना ​​है कि गैलियम नाइट्राइड तकनीक पर आधारित सक्रिय इलेक्ट्रॉनिकली स्कैन्ड ऐरे रडार में अपग्रेड करने से पैट्रियट सिस्टम नए आक्रामक हथियारों के खिलाफ अपनी बढ़त बनाए रखने में सक्षम होगा।"

सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक स्कैन्ड ऐरे रडार फेज़्ड ऐरे तकनीक पर आधारित है। फेज़्ड ऐरे डिवाइस में एंटेना का एक समूह होता है जिसे व्यक्तिगत रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। बीमफॉर्मिंग तकनीक का उपयोग करके, एंटेना के समूह को विभिन्न दिशाओं में घुमाया जा सकता है।

यह उल्लेखनीय है कि ये प्रौद्योगिकियाँ सैन्य उपयोग से वाणिज्यिक उपयोग की ओर अग्रसर हो रही हैं। उदाहरण के लिए, सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक स्कैन ऐरे और फेज़्ड ऐरे तकनीक का उपयोग 60GHz मिलीमीटर वेव वाई-फाई तकनीक, ऑटोमोटिव रडार सिस्टम और वायरलेस बेस स्टेशनों में किया जा चुका है। इसके अतिरिक्त, फेज़्ड ऐरे तकनीक का व्यापक उपयोग 5G में भी होगा।

साथ ही, गैलियम नाइट्राइड तकनीक से निर्मित पावर एम्पलीफायरों का उपयोग सैन्य हैंडहेल्ड रेडियो में पॉइंट-टू-पॉइंट संचार के लिए भी किया गया है।

▌वाणिज्यिक अनुप्रयोग - विद्युत प्रबंधन में गैलियम नाइट्राइड के प्रदर्शन संबंधी लाभ  

गैलियम नाइट्राइड एक वाइड बैंडगैप (डब्ल्यूबीजी) अर्धचालक पदार्थ है जो पावर कंपोनेंट्स को पारंपरिक सिलिकॉन अर्धचालक पदार्थों की तुलना में उच्च वोल्टेज, आवृत्ति और तापमान पर काम करने की अनुमति देता है। पावर मैनेजमेंट अनुप्रयोगों में, गैलियम नाइट्राइड के लाभों में शामिल हैं:

• चालन हानि कम होती है और ऊर्जा दक्षता उच्च होती है। गैलियम नाइट्राइड ट्रांजिस्टर का ऑन-रेसिस्टेंस (Rds,on) पारंपरिक सिलिकॉन घटकों के आधे के बराबर होता है, जिसके परिणामस्वरूप समान आउटपुट करंट पर कम हानि और उच्च ऊर्जा दक्षता प्राप्त होती है। कम हानि का अर्थ कम ऊष्मा उत्पादन भी है, जो ऊष्मा अपव्यय घटकों और तापीय प्रबंधन प्रणालियों के डिजाइन को प्रभावी रूप से सरल बना सकता है;

• गैलियम नाइट्राइड ट्रांजिस्टर में कोई बॉडी डायोड नहीं होता है और इसमें रिवर्स रिकवरी लॉस भी नहीं होता है;

• GaN ट्रांजिस्टरों का इनपुट चार्ज बहुत कम होता है और गेट ड्राइव लॉस लगभग न के बराबर होता है;

• गैलियम नाइट्राइड पावर कंपोनेंट्स उच्च स्विचिंग फ्रीक्वेंसी (गैलियम नाइट्राइड: 1 मेगाहर्ट्ज, सिलिकॉन: <100 किलोहर्ट्ज) को सपोर्ट कर सकते हैं, जिससे पैसिव कंपोनेंट्स का आकार कम हो जाता है;

• गैलियम नाइट्राइड घटकों की शक्ति घनत्व बहुत अधिक होती है, जो सिलिकॉन-आधारित एलडीएमओएस की तुलना में चार गुना से भी अधिक हो सकती है। इससे आकार कम करते हुए आउटपुट पावर को बढ़ाया जा सकता है।

  
  

     

इन्फिनियन के ग्रेटर चाइना पावर मैनेजमेंट और मल्टी-इलेक्ट्रॉनिक्स डिवीजन के वरिष्ठ मार्केटिंग मैनेजर चेन किंगयुआन ने गैलियम नाइट्राइड और सिलिकॉन (SiC) के फायदे और नुकसान की तुलना की, जो दोनों ही तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक पदार्थ हैं। दोनों में ही तेज़ स्विचिंग क्षमता है और ये दक्षता बढ़ाने में सहायक हैं, लेकिन गैलियम नाइट्राइड में सिलिकॉन की तुलना में कम नुकसान होता है।

विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों में तुलना करने पर पता चलता है कि उच्च शक्ति और उच्च वोल्टेज वाले अनुप्रयोगों में SiC बेहतर प्रदर्शन करता है और लागत-प्रभावी है; वहीं 100V से 600V तक के निम्न और मध्यम वोल्टेज अनुप्रयोगों में गैलियम नाइट्राइड अधिक लागत-प्रभावी है। संरचनात्मक दृष्टि से, गैलियम नाइट्राइड एक पार्श्व संरचना (जैसे JFET) है, और SiCMOSFET (ऊर्ध्वाधर संरचना) की उच्च वोल्टेज क्षमता प्राप्त करना इसके लिए कठिन है।

गैलियम नाइट्राइड उन स्विचों के लिए अधिक आकर्षक है जो सामान्यतः बंद रहते हैं और यह अब तक उपयोग किए जाने वाले सभी सिलिकॉन ट्रांजिस्टरों की अगली पीढ़ी की तकनीक है। इसके अलावा, समग्र सिस्टम के दृष्टिकोण से, GaN का लाभ यह है कि यह संरचना को अधिक सघन बना सकता है।

इनफिनियन द्वारा विकसित कूलगैन श्रृंखला के उत्पाद गैलियम नाइट्राइड एनहांसमेंट मोड हाई इलेक्ट्रॉन मोबिलिटी ट्रांजिस्टर (ई-एचईएमटी) हैं, जो उच्च वोल्टेज के तहत उच्च आवृत्ति स्विचिंग के लिए अत्यंत उपयुक्त हैं। यह पतले डिजाइन को प्राप्त कर सकता है और पावर घनत्व को और बढ़ा सकता है, जिससे रूपांतरण दक्षता में और सुधार होता है और संपूर्ण सिस्टम की लागत कम हो जाती है।

ON सेमीकंडक्टर के रणनीतिक विपणन निदेशक योंग एंग ने आगे बताया कि गैलियम नाइट्राइड घटकों में सिलिकॉन घटकों की तुलना में कम परजीवी धारिता होती है, इसलिए वे गेट चार्ज Qg से संबंधित स्विचिंग नुकसान को कम कर सकते हैं और ऊर्जा दक्षता को कम किए बिना स्विचिंग आवृत्ति को सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ से मेगाहर्ट्ज तक बढ़ा सकते हैं।

सिलिकॉन पावर कंपोनेंट्स के विपरीत, गैलियम नाइट्राइड में बॉडी डायोड नहीं होता है। एल्युमीनियम गैलियम नाइट्राइड (AlGaN)/गैलियम नाइट्राइड सीमा सतह पर मौजूद द्वि-आयामी इलेक्ट्रॉन गैस (2DEG) विपरीत दिशा में धारा प्रवाहित कर सकती है, लेकिन इसमें रिवर्स रिकवरी चार्ज (QRR) नहीं होता है, जो इसे हार्ड स्विचिंग अनुप्रयोगों के लिए अत्यंत उपयुक्त बनाता है।

सिलिकॉन की तुलना में गैलियम नाइट्राइड की अतिवोल्टेज के प्रति संवेदनशीलता और बहुत सीमित हिमस्खलन क्षमता के कारण, यह विशेष रूप से हाफ-ब्रिज टोपोलॉजी के लिए उपयुक्त है, जहां ड्रेन-सोर्स वोल्टेज को रेल वोल्टेज से जोड़ा जाता है। गैलियम नाइट्राइड जीरो-वोल्टेज स्विचिंग (ZVS) टोपोलॉजी जैसे कि रेजोनेंट LLC, एक्टिव-क्लैंप फ्लाईबैक और हार्ड-स्विचिंग टोटेम पोल PFC में बहुत उपयोगी है।

▲विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों में मुख्यधारा के रेडियो आवृत्ति उपकरण प्रौद्योगिकी मार्गों का विकास

वैश्विक GaN RF उपकरण

उद्योग श्रृंखला प्रतिस्पर्धा परिदृश्य

वर्तमान में, रेडियो फ्रीक्वेंसी उपकरणों के मुख्य बाजार इस प्रकार हैं: मोबाइल फोन और संचार मॉड्यूल बाजार, जिसका हिस्सा लगभग 80% है; वाईफाई राउटर बाजार, जिसका हिस्सा लगभग 9% है; संचार बेस स्टेशन बाजार, जिसका हिस्सा लगभग 9% है; और एनबी-आईओटी बाजार, जिसका हिस्सा लगभग 2% है।

▌विदेशी GaN रेडियो फ्रीक्वेंसी डिवाइस उद्योग श्रृंखला में प्रमुख कंपनियां और उत्पाद प्रगति  

GaN माइक्रोवेव RF डिवाइस उत्पादों के लॉन्च में उल्लेखनीय तेजी आई है। हालांकि माइक्रोवेव रेडियो फ्रीक्वेंसी का क्षेत्र वर्तमान में काफी ध्यान आकर्षित कर रहा है, लेकिन उच्च तकनीकी स्तर और अत्यधिक पेटेंट बाधाओं के कारण, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रों की तुलना में इस क्षेत्र में कंपनियों की संख्या कम है, लेकिन इनमें से अधिकांश कंपनियों के पास मजबूत वैज्ञानिक अनुसंधान क्षमता और बाजार संचालन क्षमता है। GaN माइक्रोवेव RF डिवाइसों की व्यावसायिक आपूर्ति तेजी से बढ़ रही है।

कोरवो उत्पादों की ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज सबसे अधिक है, जबकि स्काईवर्क्स उत्पादों की ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज इससे कम है। कोरवो, क्री और मैकॉम के 73% उत्पादों की आउटपुट पावर 10W और 100W के बीच केंद्रित है, और अधिकतम पावर 1500W तक पहुंचती है (कोरवो द्वारा निर्मित ऑपरेटिंग आवृत्ति 1.0-1.1GHz है)। इनमें मुख्य रूप से GaN/SiC GaN तकनीक का उपयोग किया गया है।

इसके अतिरिक्त, कुछ कंपनियां GaN RF मॉड्यूल उत्पाद भी उपलब्ध कराती हैं। वर्तमान में, 4 कंपनियां GaN RF एम्पलीफायर की बिक्री करती हैं। इनमें से, Qorvo उत्पादों की ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज सबसे व्यापक है और अधिकतम ऑपरेटिंग आवृत्ति 31GHz तक पहुंच सकती है। Skyworks उत्पाद कम आवृत्तियों पर काम करते हैं, मुख्य रूप से 0.05-1.218GHz के बीच।

कोरवो आरएफ एम्पलीफायर सबसे व्यापक उत्पाद श्रेणियों में उपलब्ध हैं। मेरे देश के उद्योग और सूचना प्रौद्योगिकी मंत्रालय द्वारा घोषित दो 5जी ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी बैंड (3.3-3.6GHz और 4.8-5GHz) के अंतर्गत, कोरवो ने सबसे अधिक आरएफ एम्पलीफायर उत्पाद श्रेणियां लॉन्च की हैं, जिनकी अधिकतम क्षमता क्रमशः 100W और 80W तक पहुंचती है (जनवरी में कोरवो के 4.8-5GHz उत्पादों की अधिकतम क्षमता 60W थी), और एडीआई के 4.8-5GHz उत्पादों की अधिकतम क्षमता बढ़कर 50W हो गई है (पूर्व उत्पादों की अधिकतम क्षमता 40W से कम थी), और अन्य उत्पादों की क्षमता अधिकतर 50W से कम है।

▌मुख्यभूमि GaN RF उपकरण उद्योग श्रृंखला की प्रमुख कंपनियां और उत्पाद प्रगति  

मेरे देश के तकनीकी विकास की गति और मेरे देश की नई सामग्री प्रौद्योगिकी के विकास को सीमित करने के विचार से चिंतित होकर, यूरोपीय और अमेरिकी देशों ने तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक सामग्रियों के संदर्भ में मेरे देश पर लगभग पूर्ण तकनीकी और सामग्री नाकाबंदी लगा दी है।

इस परिस्थिति में, हमारे देश के वैज्ञानिक अनुसंधान संस्थान और व्यावसायिक इकाइयाँ स्वतंत्र नवाचार पर आधारित होकर GaN माइक्रोवेव रेडियो फ्रीक्वेंसी के क्षेत्र में उल्लेखनीय परिणाम प्राप्त कर चुकी हैं। उन्होंने सैन्य एवं रक्षा क्षेत्र तथा नागरिक संचार क्षेत्र में महत्वपूर्ण उपलब्धियाँ हासिल की हैं, और CETC 13, CETC 55, ZTE, Datang Mobile जैसी प्रमुख कंपनियों और China Mobile तथा China Unicom जैसे बड़े ग्राहकों का निर्माण किया है।

सूज़ौ नेंगक्सुन ने 6GHz तक की आवृत्ति, 48V ऑपरेटिंग वोल्टेज और 10W-320W की डिज़ाइन पावर वाले RF पावर ट्रांजिस्टर लॉन्च किए हैं।

मोबाइल संचार के क्षेत्र में, सूज़ौ नेन्गक्सुन पहले से ही उच्च दक्षता और उच्च लाभ वाले आरएफ पावर एम्पलीफायर ट्यूब प्रदान कर सकता है जो एलटीई, 4जी और 5जी जैसे मोबाइल संचार अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं। इनकी परिचालन आवृत्ति 1.8-3.8GHz, परिचालन वोल्टेज 48V, डिज़ाइन पावर रेंज 130W-390W और औसत पावर 16W-55W है।

अस्वीकरण: यह लेख "GaN World" से पुनर्प्रकाशित किया गया है। यह लेख केवल लेखक के व्यक्तिगत विचारों को दर्शाता है और Sacco Micro या उद्योग के विचारों का प्रतिनिधित्व नहीं करता है। इसे केवल बौद्धिक संपदा अधिकारों के संरक्षण के लिए पुनर्प्रकाशित और साझा किया गया है। पुनर्प्रकाशन करते समय कृपया मूल स्रोत और लेखक का उल्लेख करें। यदि कोई उल्लंघन होता है, तो कृपया इसे हटाने के लिए हमसे संपर्क करें।

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