如何實現射頻鏈路 5G 目標和「綠色」網路目標？

歡迎來到射頻氮化鎵 (GaN) 的世界——這種高效、寬禁帶、可靠的功率放大器 (PA) 技術正逐年顯著提升網路效率。如下圖所示，GaN 技術引入基地台收發信台 (BTS) 生態系統後，前端效率大幅提升，使其成為高功率和低功率應用的首選新技術。

2GaN 的優異特性，包括高功率密度、高功率附加效率 (PAE)、高增益以及易於阻抗匹配，能夠提升射頻鏈路的整體效率。如同 F1 賽車的設計者，無線工程師可以不斷微調射頻系統，以持續優化其性能。從一開始就採用更先進的半導體技術，不僅能達成效能目標，還能顯著提升能源效率。

5G和氮化鎵

4G LTE網路的擴展日趨成熟，但要縮小與5G的差距，還需要多次升級。我們目前正處於5G定義和概念驗證階段，但像Verizon這樣的公司正在加快進度，以實現早期部署，重點是固定無線存取。

5G早期試驗始於2013年，目前早期和近期試驗的數據正在定期發布。

毫米波、大規模MIMO天線陣列和波束成形等關鍵技術已進入商業化前期研發階段，並有望取得顯著成果。所有基地台OEM廠商均已進入產品試用階段。

高通、英特爾等公司正在測試支援 5G 的數據機，例如在 28 GHz 頻段運行的 X50 數據機。

Qorvo 和 NanoSemi 發布了適用於大規模 MIMO 應用的 GaN 裝置超寬頻線性化示範資料。這兩家具有前瞻性的公司正在探索關鍵的 5G 系統架構、頻段和啟用技術，以期在成本、效能和複雜性之間找到最佳平衡點。

為了滿足多樣化的 5G 需求，GaN 製造商需要提供涵蓋各種頻率和功率等級的多種產品。憑藉多種 GaN 製程選項，設計人員可以根據應用需求選擇最佳的 GaN 技術。下圖展示了 Qorvo 在該領域的實力。

正如 Qorvo 的 Doug Reep 在另一篇文章中提到的那樣，GaN 將取代傳統的半導體材料，用於 5G 網路應用，例如需要更高頻率、更緊密整合和最低實施成本的小型基地台。

他也指出，低壓氮化鎵（GaN）的優異性能必將應用於行動裝置。 GaN能夠在高溫環境下工作，使其成為被動散熱、全戶外塔式基地台電子設備和汽車應用的理想選擇。總而言之，GaN技術的廣泛應用將滿足更多應用需求。

如今，氮化鎵（GaN）在小型電池和基地台（BTS）市場領域廣泛應用，並將於2016年持續成長。預計2016年氮化鎵出貨量將達到近300億美元，高於2015年的150億美元。

小型基地台、分散式天線系統 (DAS) 和遠端無線電前端網路的密集部署在這一趨勢中發揮了重要作用。

未開發的頻譜、高吞吐量和低延遲的目標所帶來的激勵，正吸引開發人員轉向更高的毫米波頻段。

毫米波頻譜頻段的頻寬是目前 4G 頻段（<4 GHz）的 10 到 30 倍，網路容量與可用頻寬成正比。

氮化鎵非常適合用於毫米波領域，能夠提供所需的高頻和寬頻寬。它滿足性能和小尺寸的要求，如上圖所示。

使用毫米波頻段的應用需要高度定向的波束成形技術（波束成形將無線電訊號聚焦成高度定向的波束，從而提高功率並最大限度地減少對用戶設備的干擾）。

這意味著射頻子系統需要大量的主動元件來驅動相對緊湊的孔徑。氮化鎵非常適合這些應用，因為其最顯著的特點之一就是能夠在小尺寸封裝內提供強大的性能。

到2020年，隨著5G技術的日益成熟，我們將共同體驗到它帶來的種種功能和優勢。如今，試驗、規劃、討論和演示仍在推動5G標準的製定。但未來，低於1毫秒的延遲和極高的容量將融入我們日常生活的各個層面。無論最終結果如何，氮化鎵（GaN）無疑將成為5G應用的關鍵技術。 

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