未来几年会出现哪些 GaN 创新技术？

来源:电子工程世界发布时间:2022-12-10987浏览

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现在GaN很火，人们似乎忘记了GaN 依然是一项相对较新的技术，仍处于发展初期，还有较大的改进潜力和完善空间。本文将介绍多项即将出现的 GaN 创新技术，并预测未来几年这些创新技术对基站设计和发展的影响。

功率密度

我们预计在未来三到五年内，GaN 强大的功率密度将得到进一步提升。如今已有方法利用 GaN 实现更高的功率密度，但成本极高，从商业角度而言还不可行。例如将 GaN 置于金刚石而非碳化硅衬底上，这一方案虽然可以成功，但费用高昂，无法运用于基站。相关人员仍在研究其它高效益但相对低成本的工艺，力争在未来几年内提高材料的原始功率密度。
这对 5G 基础设施市场而言吸引力颇大，他们追求成本更低、效率更高、带宽更大的基站。其它行业也对此表现出浓厚的兴趣。雷达应用领域尤其受益，因其致力于在给定空间内提供更多功率和更高效率。随着 GaN 在细分市场的迅猛增长，其规模效应将不断扩大，价位也将持续下降。

线性度

毫无疑问，在基站领域中，GaN 半导体行业的首要考虑因素是提高线性功率。其研发工作均聚焦于未来几年内如何提升线性效率。
与此同时，我们预计在未来三到五年内，基站的调制方案不会出现显著变化。调制方式可以理解为每赫兹所传输数据的简单计算。无论采用 256 QAM 还是 1024 QAM，系统都将于每赫兹带宽获得一定数量的位数据。如果这些数字不会发生显著变化，那么从系统中获得更多位数据的理想方式就是提高线性效率。
但这并非表示不能通过提高基础设备的功率解决问题。即使未实现线性度改进，PA 的整体功率仍可带来信号改善。
此外，因其所需系统功率更低、天线阵列更少，此方法还有助于设计人员减少系统复杂性。虽然额外功率或二级解决方案确实有效，但业内 GaN 供应商的目标在于减小陷阱效应，以尽量简化系统。

温度

基站的温度将随时间的推移而不断上升。五年前的标准是将设备温度指定为 85℃。OEM 已经将其提高至 105℃，并且预计基站设计将提升至适应 125℃ 的高温。
而大多数 GaAs 器件的最高工作温度为 150℃，因此只有 25℃ 的温升范围。未来，GaN 供应商必须与系统设计人员密切合作，以寻求创新方法使嵌入式元件保持低温状态。
对于包含大规模 MIMO 阵列的小型室外设备而言，这种压力将更为严峻。目前确实存在创新的解决方案，但性价比却不高。我们预计未来几年内，这种情况将有所改变。
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