移动通信标准5G开发基于氮化镓（GaN）的经济高效的高性能技术

在欧盟的“5G GaN2”项目中，来自研究和工业界的17个合作伙伴联合起来，为即将推出的移动通信标准5G开发基于氮化镓（GaN）的经济高效的高性能技术。

项目背景

第五代（5G）通信技术将提供对各种应用的互联网接入：从数十亿低数据速率传感器到高分辨率视频流。5G网络旨在扩展这些不同的用例，并为每个用户使用不同的无线接入技术。

为了支持非常高的数据速率，5G将使用毫米波频率的宽带宽频谱分配。毫米波频率（24 GHz以上）提供的带宽是低频段（低于6 GHz）的10倍以上。然而，转向毫米波会增加成本，这使得以毫米波频率提供覆盖极具挑战性。

部分补救措施是使用波束成形将无线电能量引导到特定用户。对于某些部署方案，波束成形还不够，还必须增加输出功率。一个主要挑战是将经济实惠的高性能毫米波有源天线阵列投入生产。目前该系统有市场需求，但存在能力差距。

氮化镓5G技术

负责管理该项目的Dirk Schwantuschke博士说，“通过使用先进的氮化镓技术，有必要提高这些创新频段的网络基础设施的可用输出功率和能效”。Schwantuschke就职于博士弗劳恩霍夫协会应用固体物理研究所（Fraunhofer IAF），是参与项目的17个合作机构之一。

在项目5G GaN2中，用于5G基站的部件和电路将在GaN的基础上开发。Schwantuschke博士解释说：“Fraunhofer IAF对整个项目的贡献将是开发E频段功率放大器，频率范围大约为80 GHz”。

降低成本，提高性能

基站是蜂窝网络的连接点。它们记录无线电小区的传输数据并将其传递。为了确保未来毫米波频段内的数据泛滥，基站技术需要满足两个标准：输出功率需要提高，同时保持低成本和低能耗。为实现这些目标，5G GaN2的项目合作伙伴依靠基于GaN的技术和放大器电路。

研究人员解释说，基于GaN的电子元器件和系统比传统的硅元器件更节能。该项目的另一个方面是通过封装技术方面的创新方法，将各种组件整合到单个封装内，以降低成本。

研究目标

该项目的目标是实现28GHz、38GHz和80GHz的演示样品，作为开发基于GaN的功能强大且节能的5G蜂窝网络的关键技术。

Schwantuschke博士说，“基于GaN的器件特别适用于基站和蜂窝网络基础设施所需的功能强大的高频放大器，因为它能以高功率提供高频范围。Fraunhofer IAF开发的放大器能够通过蜂窝网络更快，更节能地发送更多数据。”

关于5G GaN2项目

5G GaN2项目将大幅降低毫米波通信成本和功耗，并增加毫米波有源天线系统的输出功率。采用先进的氮化镓（GaN）技术，可实现最大输出功率和能效效果。此外，将进一步开发用于数字应用的低成本封装技术，以实现成本和集成目标。

除了Fraunhofer IAF之外，该项目的合作方还包括手机技术相关的完整价值链：晶圆供应商、半导体制造商和系统集成商等与大学和研究机构共同开发用于第五代蜂窝网络的创新GaN技术。