在歐盟的“5G GaN2”項(xiàng)目中，來(lái)自研究和工業(yè)界的17個(gè)合作伙伴聯(lián)合起來(lái)，為即將推出的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)5G開(kāi)發(fā)基于氮化鎵（GaN）的經(jīng)濟(jì)高效的高性能技術(shù)。

項(xiàng)目背景

第五代（5G）通信技術(shù)將提供對(duì)各種應(yīng)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(luò)旨在擴(kuò)展這些不同的用例，并為每個(gè)用戶使用不同的無(wú)線接入技術(shù)。

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(zhuǎn)向毫米波會(huì)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(bǔ)救措施是使用波束成形將無(wú)線電能量引導(dǎo)到特定用戶。對(duì)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(gè)主要挑戰(zhàn)是將經(jīng)濟(jì)實(shí)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(chǎng)需求，但存在能力差距。

氮化鎵5G技術(shù)

負(fù)責(zé)管理該項(xiàng)目的Dirk Schwantuschke博士說(shuō)，“通過(guò)使用先進(jìn)的氮化鎵技術(shù)，有必要提高這些創(chuàng)新頻段的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)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(huì)應(yīng)用固體物理研究所（Fraunhofer IAF），是參與項(xiàng)目的17個(gè)合作機(jī)構(gòu)之一。

在項(xiàng)目5G GaN2中，用于5G基站的部件和電路將在GaN的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)。Schwantuschke博士解釋說(shuō)：“Fraunhofer IAF對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的貢獻(xiàn)將是開(kāi)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(luò)的連接點(diǎn)。它們記錄無(wú)線電小區(qū)的傳輸數(shù)據(jù)并將其傳遞。為了確保未來(lái)毫米波頻段內(nèi)的數(shù)據(jù)泛濫，基站技術(shù)需要滿足兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：輸出功率需要提高，同時(shí)保持低成本和低能耗。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，5G GaN2的項(xiàng)目合作伙伴依靠基于GaN的技術(shù)和放大器電路。

研究人員解釋說(shuō)，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(xiàng)目的另一個(gè)方面是通過(guò)封裝技術(shù)方面的創(chuàng)新方法，將各種組件整合到單個(gè)封裝內(nèi)，以降低成本。

研究目標(biāo)

該項(xiàng)目的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)28GHz、38GHz和80GHz的演示樣品，作為開(kāi)發(fā)基于GaN的功能強(qiáng)大且節(jié)能的5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。

Schwantuschke博士說(shuō)，“基于GaN的器件特別適用于基站和蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施所需的功能強(qiáng)大的高頻放大器，因?yàn)樗芤愿吖β侍峁└哳l范圍。Fraunhofer IAF開(kāi)發(fā)的放大器能夠通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)更快，更節(jié)能地發(fā)送更多數(shù)據(jù)?！?/p>

關(guān)于5G GaN2項(xiàng)目

5G GaN2項(xiàng)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(jìn)的氮化鎵（GaN）技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最大輸出功率和能效效果。此外，將進(jìn)一步開(kāi)發(fā)用于數(shù)字應(yīng)用的低成本封裝技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)成本和集成目標(biāo)。

除了Fraunhofer IAF之外，該項(xiàng)目的合作方還包括手機(jī)技術(shù)相關(guān)的完整價(jià)值鏈：晶圓供應(yīng)商、半導(dǎo)體制造商和系統(tǒng)集成商等與大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)用于第五代蜂窩網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新GaN技術(shù)。