5G催生第三代半导体材料利好，GaN将脱颖而出
关键词：
gan , 5g技术 , 5g网络
来源：拓墣产业研究院
相较目前主流的硅晶圆(si)，第三代半导体材料sic与gan(氮化镓)具备耐高电压特色，并有耐高温与适合在高频环境下优势，其可使芯片面积大幅减少，并简化周边电路设计，达成减少模块、系统周边零组件及冷却系统体积目标，gan应用范围包括射频、半导体照明、激光器等领域。
现行gan功率元件以gan-on-sic及gan-on-si两种晶圆进行制造，其中gan-on-sic强调适合应用在高温、高频的操作环境，因此在散热性能上具优势，其以5g基地台应用最多，预期sic基板未来在5g商用带动下，具有庞大市场商机。
5g高频特性，使gan技术有伸展空间
目前基地台用功率放大器(power amplifier，pa)主要为基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor，ldmos)技术，不过ldmos技术仅适用于低频段，在高频应用领域存在局限性。
由于ldmos功率放大器的频宽会随着频率增加而大幅减少，运用于3.5ghz频段的ldmos制程已接近限制，性能开始出现下滑，在考虑5g商用频段朝更高频段发展下，过去ldmos将逐渐难以符合性能要求，因此第三代半导体材料gan技术崛起；由于gan技术支援更高资料容量之多资料传输，同时搭配5g高速网络，不论在频宽、性能、容量、成本间可做出最佳成效。
换言之，gan优势在于更高功率密度及更高截止频率(cutoff frequency，输出讯号功率超出或低于传导频率时输出讯号功率的频率)，尤其在5g多输入多输出(massive mimo)应用中，可实现高整合性解决方案，例如模块化射频前端元件，以毫米波(millimeter wave，mmwave)应用为例，gan高功率密度特性可有效减少收发通道数及尺寸，实现高性能目标，然短期ldmos会与gan共存，主要原因在于低频应用仍会采用ldmos，例如2ghz以下应用领域。
5g基地台的功率放大器将以砷化镓与gan制程为主
从qorvo产品应用来看，采用gan技术将天线阵列功耗降低40%，透过整合式多通道模块、3～6ghz及28/39ghz频段在射频前端产品的布局，更加强调高性能、低功耗、高整合度、高易用性等目标达成。
其中gan可达ldmos原始功率密度4倍，每单位面积功率提高4～6倍，即在相同发射功率规格下，gan裸片尺寸为ldmos裸片尺寸的1/6～1/4。由于gan具有更高功率密度特性，能实现更小元件封装，满足massive mimo和主动天线单元(active antenna unit，aau)技术下射频前端高度整合需求。
目前gan运用以5g基础设施(如基地台)为主，手机较难采用gan技术，主要挑战包括：(1)gan成本高；(2)gan供电电压高；较不符合手机需求，不过若未来透过改进gan射频元件特性，仍有可能应用于手机，例如加入新的绝缘介质与沟道材料，使其适应低电压工作环境。无论如何，gan已成为高频、大功耗应用技术首选，包括需高功率水平的传输讯号或长距离应用，例如基地台收发器、雷达、卫星通信等。
霍尼韦尔智慧医疗解决方案，赋能医疗数字化发展
使用X-微波对射频设计进行原型设计的更好方法
第一季全球应用处理器市场规模47亿美元
广州海谷高温型温湿度变送器：为工业环境提供稳定、精确的温湿度监测
不锈钢方管的规格是什么，测量方管边长仪器的简介
5G催生第三代半导体材料利好，GaN将脱颖而出
普通继电器在过电路和欠电压下如何工作？
苹果最新消息 iPhone15价格跳水后销量霸榜前三 苹果因故意降低性能被判赔偿7名用户
开关模式电源电流检测——第一部分：基本知识
二进制数及其他
风光互补监控系统-小型风光储介绍
莱迪思半导体发力中端FPGA市场
常见的卷积神经网络模型 典型的卷积神经网络模型
左蓝微电子：5G时代射频前端的机遇与挑战
无源雷达的原理分析：雷达不发射电磁波也能发现目标
干货 | 关键信息基础设施的安全该如何保护？
realme X2 Pro在六款手游上支持90Hz刷新率
2018年为数据科学领域中丰富的Python库集合
革命性的锂电池保护IC——JW3313：保护您的电池，提升您的应用体验
闪极推出140W多口氮化镓充电器，率先进入PD3.1快充时代
来源：拓墣产业研究院
相较目前主流的硅晶圆(si)，第三代半导体材料sic与gan(氮化镓)具备耐高电压特色，并有耐高温与适合在高频环境下优势，其可使芯片面积大幅减少，并简化周边电路设计，达成减少模块、系统周边零组件及冷却系统体积目标，gan应用范围包括射频、半导体照明、激光器等领域。
现行gan功率元件以gan-on-sic及gan-on-si两种晶圆进行制造，其中gan-on-sic强调适合应用在高温、高频的操作环境，因此在散热性能上具优势，其以5g基地台应用最多，预期sic基板未来在5g商用带动下，具有庞大市场商机。
5g高频特性，使gan技术有伸展空间
目前基地台用功率放大器(power amplifier，pa)主要为基于硅的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor，ldmos)技术，不过ldmos技术仅适用于低频段，在高频应用领域存在局限性。
由于ldmos功率放大器的频宽会随着频率增加而大幅减少，运用于3.5ghz频段的ldmos制程已接近限制，性能开始出现下滑，在考虑5g商用频段朝更高频段发展下，过去ldmos将逐渐难以符合性能要求，因此第三代半导体材料gan技术崛起；由于gan技术支援更高资料容量之多资料传输，同时搭配5g高速网络，不论在频宽、性能、容量、成本间可做出最佳成效。
换言之，gan优势在于更高功率密度及更高截止频率(cutoff frequency，输出讯号功率超出或低于传导频率时输出讯号功率的频率)，尤其在5g多输入多输出(massive mimo)应用中，可实现高整合性解决方案，例如模块化射频前端元件，以毫米波(millimeter wave，mmwave)应用为例，gan高功率密度特性可有效减少收发通道数及尺寸，实现高性能目标，然短期ldmos会与gan共存，主要原因在于低频应用仍会采用ldmos，例如2ghz以下应用领域。
5g基地台的功率放大器将以砷化镓与gan制程为主
从qorvo产品应用来看，采用gan技术将天线阵列功耗降低40%，透过整合式多通道模块、3～6ghz及28/39ghz频段在射频前端产品的布局，更加强调高性能、低功耗、高整合度、高易用性等目标达成。
其中gan可达ldmos原始功率密度4倍，每单位面积功率提高4～6倍，即在相同发射功率规格下，gan裸片尺寸为ldmos裸片尺寸的1/6～1/4。由于gan具有更高功率密度特性，能实现更小元件封装，满足massive mimo和主动天线单元(active antenna unit，aau)技术下射频前端高度整合需求。
目前gan运用以5g基础设施(如基地台)为主，手机较难采用gan技术，主要挑战包括：(1)gan成本高；(2)gan供电电压高；较不符合手机需求，不过若未来透过改进gan射频元件特性，仍有可能应用于手机，例如加入新的绝缘介质与沟道材料，使其适应低电压工作环境。无论如何，gan已成为高频、大功耗应用技术首选，包括需高功率水平的传输讯号或长距离应用，例如基地台收发器、雷达、卫星通信等。
霍尼韦尔智慧医疗解决方案，赋能医疗数字化发展
使用X-微波对射频设计进行原型设计的更好方法
第一季全球应用处理器市场规模47亿美元
广州海谷高温型温湿度变送器：为工业环境提供稳定、精确的温湿度监测
不锈钢方管的规格是什么，测量方管边长仪器的简介
5G催生第三代半导体材料利好，GaN将脱颖而出
普通继电器在过电路和欠电压下如何工作？
苹果最新消息 iPhone15价格跳水后销量霸榜前三 苹果因故意降低性能被判赔偿7名用户
开关模式电源电流检测——第一部分：基本知识
二进制数及其他
风光互补监控系统-小型风光储介绍
莱迪思半导体发力中端FPGA市场
常见的卷积神经网络模型 典型的卷积神经网络模型
左蓝微电子：5G时代射频前端的机遇与挑战
无源雷达的原理分析：雷达不发射电磁波也能发现目标
干货 | 关键信息基础设施的安全该如何保护？
realme X2 Pro在六款手游上支持90Hz刷新率
2018年为数据科学领域中丰富的Python库集合
革命性的锂电池保护IC——JW3313：保护您的电池，提升您的应用体验
闪极推出140W多口氮化镓充电器，率先进入PD3.1快充时代