在歐盟的“5G GaN2”項目中，來自研究和工業(yè)界的17個合作伙伴聯(lián)合起來，為即將推出的移動通信標準5G開發(fā)基于氮化鎵（GaN）的經(jīng)濟高效的高性能技術。

項目背景

第五代（5G）通信技術將提供對各種應用的互聯(lián)網(wǎng)接入：從數(shù)十億低數(shù)據(jù)速率傳感器到高分辨率視頻流。5G網(wǎng)絡旨在擴展這些不同的用例，并為每個用戶使用不同的無線接入技術。

為了支持非常高的數(shù)據(jù)速率，5G將使用毫米波頻率的寬帶寬頻譜分配。毫米波頻率（24 GHz以上）提供的帶寬是低頻段（低于6 GHz）的10倍以上。然而，轉向毫米波會增加成本，這使得以毫米波頻率提供覆蓋極具挑戰(zhàn)性。

部分補救措施是使用波束成形將無線電能量引導到特定用戶。對于某些部署方案，波束成形還不夠，還必須增加輸出功率。一個主要挑戰(zhàn)是將經(jīng)濟實惠的高性能毫米波有源天線陣列投入生產(chǎn)。目前該系統(tǒng)有市場需求，但存在能力差距。

氮化鎵5G技術

負責管理該項目的Dirk Schwantuschke博士說，“通過使用先進的氮化鎵技術，有必要提高這些創(chuàng)新頻段的網(wǎng)絡基礎設施的可用輸出功率和能效”。Schwantuschke就職于博士弗勞恩霍夫協(xié)會應用固體物理研究所（Fraunhofer IAF），是參與項目的17個合作機構之一。

在項目5G GaN2中，用于5G基站的部件和電路將在GaN的基礎上開發(fā)。Schwantuschke博士解釋說：“Fraunhofer IAF對整個項目的貢獻將是開發(fā)E頻段功率放大器，頻率范圍大約為80 GHz”。

降低成本，提高性能

基站是蜂窩網(wǎng)絡的連接點。它們記錄無線電小區(qū)的傳輸數(shù)據(jù)并將其傳遞。為了確保未來毫米波頻段內的數(shù)據(jù)泛濫，基站技術需要滿足兩個標準：輸出功率需要提高，同時保持低成本和低能耗。為實現(xiàn)這些目標，5G GaN2的項目合作伙伴依靠基于GaN的技術和放大器電路。

研究人員解釋說，基于GaN的電子元器件和系統(tǒng)比傳統(tǒng)的硅元器件更節(jié)能。該項目的另一個方面是通過封裝技術方面的創(chuàng)新方法，將各種組件整合到單個封裝內，以降低成本。

研究目標

該項目的目標是實現(xiàn)28GHz、38GHz和80GHz的演示樣品，作為開發(fā)基于GaN的功能強大且節(jié)能的5G蜂窩網(wǎng)絡的關鍵技術。

Schwantuschke博士說，“基于GaN的器件特別適用于基站和蜂窩網(wǎng)絡基礎設施所需的功能強大的高頻放大器，因為它能以高功率提供高頻范圍。Fraunhofer IAF開發(fā)的放大器能夠通過蜂窩網(wǎng)絡更快，更節(jié)能地發(fā)送更多數(shù)據(jù)。”

關于5G GaN2項目

5G GaN2項目將大幅降低毫米波通信成本和功耗，并增加毫米波有源天線系統(tǒng)的輸出功率。采用先進的氮化鎵（GaN）技術，可實現(xiàn)最大輸出功率和能效效果。此外，將進一步開發(fā)用于數(shù)字應用的低成本封裝技術，以實現(xiàn)成本和集成目標。

除了Fraunhofer IAF之外，該項目的合作方還包括手機技術相關的完整價值鏈：晶圓供應商、半導體制造商和系統(tǒng)集成商等與大學和研究機構共同開發(fā)用于第五代蜂窩網(wǎng)絡的創(chuàng)新GaN技術。