Qualitates impressivae latae bandgap (WBG) semiconductores sicut gallium nitridum (GaN) et carbidam silicon (SiC) appellaverunt ad varia mercatus, inclusa vehiculis electricis, PV inverters, phialas celeriter et telecommunicationes. GaN et SiC in industria feruntur ut electrons transferendi in his materiis a cohorte valetudinis usque ad cohortem conductionem. Haec vis seu bandgap est 1.1 eV pro Pii (Si), 3.2 eV pro SiC, 3.4 eV pro GaN. Proprietates ad altiorem locum naufragii voltagequae in quibusdam applicationibus ad 1,700 V pertingere possunt.
5G retiacula novissima-generationis est quae ad rerum penitus potentiam suspensa est. Networks currentes 5G erunt usque ad 20× velociores retis 4G existentibus, ut velocitates video-download usque ad 10× velociores. Princeps perficientur semiconductores potentiae, sicut GaN et SiC, partes clavis radio-frequentiae (RF) in solutionibus 5G, potentiae wireless translatio (WPT), potentiae stationum basis (WPT) funguntur.
Ut cum potentia in his applicationibus requirantur, OEMs specialiter ad GaN convertuntur. Ratio potentiae innixae potest bonam optionem praebere ut strictius postulata transmissionis et industriae-efficientiae requisita data sustineat.
5G bases stationes transmittere debent signa in ima, media, et mmWave vincula. Ut frequentiae incrementa, ita potentia ad utilia distantias tradenda requiritur. Propter notas suas altas frequentia, GaN utilitates praebet super alios processus ad usum potentiarum amplificantium in 5G basi stationis (PAs).
Figura 1: Comparatio potentiae et frequentiae materiarum diversarum in proin range, quae mmWave includit (Source: Analog Fabrica Inc.)
Requisita stricte pro 5G densificationem macro-scalarum involvunt, cum multis statio basi et potentia densificationis in gradu technico. Yole Développement praedicit GaN signanter duo mercatus penetraturum cum composito annui incrementi 20% super decenniis proximis, nempe ad defensionem ac telecommunicationem wireless. GaN munere praecipuo funiculus faciendo solutiones wireless solvet cum potentiae-efficientiae gradus et in summa frequentia perficiendi.
Gallium nitride
Comparari cum Si et gallium arsenide (GaAs) Gallium materiae, GaN et SiC compositae sunt utraque ancha semiconductor lagana, quae proprietates habent virium electrici campi alti naufragii, alta velocitas electronicorum saturatum summa, alta conductivity scelerisque, et dielectricum humilis constans. Humilis iactura et magnae commutationes notae frequentiae aptae sunt ad fabricandum summus frequentiae, summus potentiae, volumen parvum (magnitudo), et densitas electronicarum artium.
GaN materia 5G semiconductoris fabricantium ad campum Proin, altum frequentiam, et humilis potentia (minus quam 1,000 V) ordinatur machinis et lasers. Comparatus Si lateraliter semiconductor oxydatum metallo diffusus (LDMOS) Technology et solutiones GaAs, machinae GaN vim maiorem et latitudinem praebere possunt.
GaN potentia semiconductores saltum in potentia densitatis et packing omni anno facient, ac melius accommodari possunt ad technologiam massive MIMO. Gan summus electronic mobilitas Gallium (HEMT) Epitaxia semiconductor magna technicae artis facta est pro PAs in 5G statio base tortor adhibita.
Mercatus pro RF virtutis machinas pro basium stationibus valebat $ 1.1 miliardis in 2014, cum GaN pro 11% portione et LDMOS portionis 88% aestimabatur, secundum Yole Développement. Haec aestimatio ad 25% partem a MMXVII aucta est et sursum inclinata est (figure 2). Yole praevidere totum GaN RF mercatum fabricae plus quam $2.4 miliardis ab 2026, ab 5G telecomitis infrastructurae et applicationes defensionis dominatum esse, 41% et 49% mercatus, respective.
Figure 2: GaN providemus ut dominetur RF potentia fabrica mercatus a 2025. (Source: Yole Développement)
Solutiones GaN-in-SiC sunt primarius candidatus pro 5G telecom, quod altam efficientiam praebent in figura Doherty in frequentiis altioribus per latiorem latitudinem quam Si LDMOS transistores. Gan Gallium ars technologia satis robusta esse potest, operans cum gravi onere mismatches potentiae altae cum minimis degradationibus faciendis.
The mmWave spectrum is criticus to the effection of 5G. Cellulae parvae in ambitibus urbanis arcte collocari possunt nexus visus linearum, propagationis detrimentum diminuentes proprietates altae frequentiae significationum.
5G et imperium procuratio
In fabricando semiconductore, GaN in caliditas caliditatis (circa 1,100°C) per metallum organicum chemicum vaporem deponi solet, vel trabes hypotheticae epitaxy artificiis in applicationibus RF in subiecto SiC, vel in applicationibus electronicarum potentiarum siliconibus.
Coniunctio GaN-on-Si non bene facit, ut superiora RF damna exhibet, sed vilis esse probat. GaN-on-SiC, contra, in RF applicationes aliquot de causis eminet: Materia GaN multo altiores intentiones praebet quam aliae semiconductores machinis, ut supra demonstratum est, et etiam rates satietatem altas praestat. Cum GaN cum capacitate criminis magna coniungitur, hoc in multo altiorem currentem densitatem machinis vertit. Substratum SiC scelerisque conductivity relative altum habet (~120 W/mK), ut calor facilius a transistore ad calorem descendat.
Qualitas 5G coverage ex multis elementis pendet, in ambitu ambiente. Signum 5G moenibus, turribus aquarum et aliis claustris ad RF propagationem interrumpi potest. Caturatio 5G technologiae WBG semiconductores, IoT, et wireless incurrens operabitur ut plus technologicum innovationem 5G infrastructuram efficiat.
Magnetica-resonantia-substructio technologiae WPT sicut technologiae AirFuel proximis annis emerserunt propter vires altitudinis operandi frequentiae (MHz 6.78) et facultatem praebendi locum flexibilitatem, extensionem amplitudinis et multi- technas facultates incurrentes. In wireless technologia bene notum est, sed consilium transmittentium, situm, efficientiam maxima, ac mores totius systematis confirmandi magnas provocationes repraesentant, quae usum solutionum implicatarum machinarum requirunt.
Adventus 5G reticulorum usum mmWave frequentiis cum magna banda videbunt. In accessu wireless fixis (FWA) applicationibus, unitas retis externi vim a potentia interna et aptatoribus eget. Loco solutionum wiredarum, systema WPT adhiberi potest ad translationem potentiae retis externae unitatis ac etiam pro 5G micro basi statio et IOT inventa sicut IP camerae et retis optici terminalibus (fibr-ad-domum).
Systema conventionale WPT constat ex fonte constanti currenti RF cum PA et gyris qui transmittens (Tx) et receptatorem (Rx) cum notis specificis agunt. In latere accipientis, pons plenus rectificans, potestatem copulatam RF in signum DC transfigurat. Solutio pro PAs a GaN technologiae technologiae providetur, quae plus quam 80% efficaciam finem ad finem offerre potest, par cum systematibus wiretis, supra amplissimum impedimentum.
Coitus gyros optimized esse debet, ut elementum excelsum iuncturam praebeat (Q). Coilum transmissionis Q satis magnum esse debet ad altam coniunctionem mutuam efficiendam ut plus valeat ad alteram partem parietis in applicationibus FWA transferendi. Ex calculis e GaN Systems fundatis, coilum typicum magnitudine 200 200 mm magna satis est ad vim transferendi ad distantiam 250 mm. machinarum machinarum GaN usus est topologia amplificans Classis EF2 et coniunctio ex T-type plus Pi-typi impedimento matching.
Figure 3: GaN Systems 'WPT systema 5G FWA velit-unitas applicationes præcipiens (Source: GaN Systems)
multiplicia nova reperta
Chipmakers plures incipiunt ut technologiae suae potentiae GaN semiconductor pro 5G mercatu evolutionis XNUMXG. Unum exemplum est: Mitsubishi Electric Corp.'s GaN PA Module6 10 mm metientes, pro 5G stadiis basi. Quae res requirit minimum numerum SMD partium, inter capacitores et inductores, in conjunctione circuit qualis summus ad control signum output. GaN transistores integrati adiuvant ad augendam potentiam ampliantis efficientiam.
Usus SMD machinis circa iuncturam circuii magnitudinem factoris formae minuere potest, sed etiam efficaciam energiae minuere, sicut hae machinis ad summam imperii detrimentum tendunt. Mitsubishi Electric nova technologia, tamen copulationem circuit utens imminutos numerorum SMDs numerorum praestantium efficientiam offerens. Etiam SMDs easdem notas electricas ac bracteas metallicas lineas tradendas offerunt.
NXP Semiconductores nuper novam fab in Arizona dedicatam productioni GaN transistorum pro 5G PAs aperuerunt. Cogitationes substratae utentes SiC gignuntur, ita GaN-on-SiC creant. SiC probat optimum esse sicut calor conductor, qui pendet, quia 5G indiget efficacia meliore et impellit usque ad 64 antenna elementa, cum potentia vndique ab 5 W ad 60 W vel 80 W.
GaN-on-SiC summus potentiae densitatis facultates GaN componit cum conductivitatibus scelerisque superioribus et infimis RF damna de SiC pro 5G applicationibus. Efficacia superior etiam significat diminutionem quantitatis et ponderis, ut facilius et minus sumptuosus sit instituere et administrare. Hoc discrimen facere potuit in reticulis privatis 5G in officinis aliisque facultatibus installatus.
Novae fabae navis praetoriae producta sunt RF potentia amplificatoria pro radio 5G infrastructurae quae solutionem MIMO antennarum cum 32 vel 64 elementis in conformatione radar-dispositae postulat, cum solutionibus antennae altioris potentiae traditis.
de Analog DevicesGaN Systems Inc.Yole Developpement