จะบรรลุเป้าหมายของ RF chain 5G และเป้าหมายเครือข่าย "สีเขียว" ได้อย่างไร?

ก้าวเข้าสู่โลกของ RF Gallium Nitride (GaN) – เทคโนโลยี Power PA ที่มีประสิทธิภาพสูง มีแบนด์วิดท์กว้าง และเชื่อถือได้นี้ ช่วยให้ประสิทธิภาพของเครือข่ายดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในแต่ละปี ดังแสดงในรูปด้านล่าง การนำ GaN มาใช้ในระบบนิเวศของสถานีฐาน (BTS) ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของส่วนหน้าอย่างมาก ทำให้เป็นเทคโนโลยีทางเลือกใหม่สำหรับทั้งแอปพลิเคชันกำลังสูงและกำลังต่ำ

คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมของ 2GaN รวมถึงความหนาแน่นของกำลังสูง ประสิทธิภาพการเพิ่มกำลังสูง (PAE) อัตราขยายสูง และความง่ายในการจับคู่ความต้านทาน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของวงจร RF เช่นเดียวกับนักออกแบบรถแข่งฟอร์มูล่าวัน วิศวกรไร้สายสามารถปรับแต่งระบบ RF ของตนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุดได้ตลอดเวลา การใช้เทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ที่ดีกว่าตั้งแต่เริ่มต้นสามารถบรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพพร้อมทั้งปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้อย่างมาก

5G และ GaN

การขยายเครือข่าย 4G LTE กำลังเติบโตเต็มที่แล้ว แต่ยังจำเป็นต้องมีการอัปเกรดอีกหลายอย่างเพื่อลดช่องว่างกับ 5G ปัจจุบันเราอยู่ในขั้นตอนการกำหนดนิยามและการพิสูจน์แนวคิดของ 5G แต่บริษัทต่างๆ เช่น Verizon กำลังเร่งกำหนดเวลาเพื่อเปิดใช้งานการใช้งานเบื้องต้นโดยเน้นที่การเข้าถึงไร้สายแบบคงที่

การทดลองใช้ 5G ในระยะแรกเริ่มขึ้นในปี 2013 และข้อมูลจากการทดลองในระยะแรกและระยะหลังกำลังได้รับการเผยแพร่อย่างสม่ำเสมอ

เทคโนโลยีสำคัญที่ให้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจในย่านความถี่คลื่นมิลลิเมตร เช่น อาร์เรย์เสาอากาศ MIMO ขนาดใหญ่ และการสร้างลำแสง กำลังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเชิงพาณิชย์แล้ว ผู้ผลิตอุปกรณ์สถานีฐานทุกรายได้เข้าสู่โหมดทดลองผลิตภัณฑ์แล้ว

บริษัทต่างๆ เช่น Qualcomm, Intel และอื่นๆ กำลังทดสอบโมเด็มที่รองรับ 5G เช่น โมเด็ม X50 ที่ทำงานในย่านความถี่ 28 GHz

Qorvo และ NanoSemi ได้เผยแพร่ข้อมูลสาธิตเกี่ยวกับผลลัพธ์การปรับความเป็นเส้นตรงในย่านความถี่อัลตร้าไวด์แบนด์สำหรับอุปกรณ์ GaN ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งาน Massive MIMO บริษัทที่มีวิสัยทัศน์ก้าวไกลเหล่านี้กำลังสำรวจสถาปัตยกรรมระบบ 5G ที่สำคัญ ย่านความถี่ และเทคโนโลยีสนับสนุนต่างๆ เพื่อค้นหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างต้นทุน ประสิทธิภาพ และความซับซ้อน

เพื่อตอบสนองความต้องการที่หลากหลายของ 5G ผู้ผลิต GaN จำเป็นต้องนำเสนอผลิตภัณฑ์หลายรุ่นในช่วงความถี่และระดับกำลังไฟที่หลากหลาย ด้วยตัวเลือกกระบวนการผลิต GaN ที่หลากหลาย นักออกแบบจึงสามารถเลือกใช้เทคโนโลยี GaN ให้เหมาะสมกับการใช้งานของตนได้ แผนภูมิด้านล่างแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ Qorvo ในด้านนี้

ดังที่ Doug Reep จาก Qorvo ได้กล่าวไว้ในบทความอื่น GaN จะเข้ามาแทนที่วัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมสำหรับการใช้งานเครือข่าย 5G เช่น เซลล์ขนาดเล็กที่ต้องการความถี่สูง การรวมวงจรอย่างแน่นหนา และต้นทุนการใช้งานต่ำที่สุด

เขายังกล่าวต่อไปอีกว่า ประสิทธิภาพที่ได้จาก GaN แรงดันต่ำจะถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์พกพาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความสามารถของ GaN ในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการระบายความร้อนแบบพาสซีฟ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สถานีฐานแบบติดตั้งภายนอกอาคาร และการใช้งานในยานยนต์ โดยรวมแล้ว การมีเทคโนโลยี GaN ให้เลือกหลากหลาย จะหมายถึงการตอบสนองความต้องการใช้งานที่มากขึ้น

ปัจจุบัน GaN ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในตลาดเซลล์ขนาดเล็กและสถานีฐาน (BTS) และคาดว่าจะเติบโตอย่างต่อเนื่องในปี 2016 โดยคาดการณ์ว่ายอดการจัดส่ง GaN จะแตะระดับเกือบ 300 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2016 เพิ่มขึ้นจาก 150 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2015

การติดตั้งสถานีฐานขนาดเล็ก ระบบเสาอากาศแบบกระจาย (DAS) และเครือข่ายหัวส่งสัญญาณวิทยุระยะไกลอย่างหนาแน่น มีบทบาทสำคัญในแนวโน้มนี้

แรงจูงใจจากคลื่นความถี่ที่ยังไม่ได้ใช้ประโยชน์ ประสิทธิภาพการรับส่งข้อมูลสูง และความหน่วงต่ำ กำลังดึงดูดนักพัฒนาให้หันมาใช้ย่านความถี่ mmWave ที่สูงขึ้น

คลื่นความถี่ระดับมิลลิเมตรมีแบนด์วิดท์มากกว่าคลื่นความถี่ 4G ในปัจจุบัน (<4 GHz) ถึง 10-30 เท่า และความจุของเครือข่ายจะแปรผันโดยตรงกับแบนด์วิดท์ที่มีอยู่

GaN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งมอบความถี่สูงและแบนด์วิดท์กว้างที่จำเป็นในย่านคลื่นมิลลิเมตร โดยตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและขนาดที่เล็ก ดังแสดงในภาพด้านบน

แอปพลิเคชันที่ใช้ย่านความถี่คลื่นมิลลิเมตรจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการสร้างลำแสงที่มีทิศทางสูง (การสร้างลำแสงจะโฟกัสสัญญาณวิทยุให้เป็นลำแสงที่มีทิศทางสูง ซึ่งจะช่วยเพิ่มกำลังส่งและลดการรบกวนต่ออุปกรณ์ของผู้ใช้)

นั่นหมายความว่าระบบย่อย RF จะต้องใช้ส่วนประกอบแอคทีฟจำนวนมากเพื่อขับเคลื่อนช่องรับสัญญาณที่มีขนาดค่อนข้างกะทัดรัด GaN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเหล่านี้ เนื่องจากคุณสมบัติที่โดดเด่นอย่างหนึ่งคือการให้ประสิทธิภาพสูงในขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็ก

เมื่อเทคโนโลยี 5G พัฒนาจนถึงระดับที่สมบูรณ์ภายในปี 2020 เราทุกคนจะได้ค้นพบความสามารถและประโยชน์ที่เทคโนโลยีนี้จะนำมาให้ ในปัจจุบัน การทดลอง แผนงาน การอภิปราย และการสาธิตต่างๆ ยังคงเป็นแรงผลักดันให้เกิดการกำหนดมาตรฐาน 5G แต่ในอนาคต ความหน่วงต่ำกว่า 1 มิลลิวินาทีและความจุสูงมากจะเข้ามาอยู่ในชีวิตประจำวันของเราอย่างแพร่หลาย ไม่ว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไร GaN จะกลายเป็นเทคโนโลยีสำคัญในแอปพลิเคชัน 5G อย่างไม่ต้องสงสัย 

หมายเหตุ: บทความนี้คัดลอกมาจากอินเทอร์เน็ตและสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปเผยแพร่ซ้ำ หากพบการละเมิดลิขสิทธิ์ โปรดติดต่อเราเพื่อลบออก

หมายเลขโทรศัพท์ของบริษัท: +86-0755-83044319
โทรสาร: +86-0755-83975897
อีเมล์: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 ผู้จัดการหลี่

QQ: 332496225 ผู้จัดการชิว

ที่อยู่: ห้อง 809 อาคาร C อาคารเทคโนโลยีจ้านเทา เลขที่ 1079 ถนนหมินจือ เขตหลงหัวใหม่ เมืองเซินเจิ้น