隨著新興的 5G 標準。令人興奮的是，5G 可能包括適用于高數據帶寬連接的毫米波 (mmW) 功能。
隨著 PC 電路板空間日益緊湊且 5G 環境中的頻率越來越高，氮化鎵 (GaN) 技術對于 RF 應用來說越來越具有吸引力。與 GaAs、硅或其他傳統半導體材料相比，GaN 將在 5G 網絡應用中大放異彩，如高頻和尺寸受限的小型蜂窩。如下圖所示，隨著標準向 5G 演變，無線網絡的強化會驅動許多技術進步。
談及新興的 mmW 標準時，GaN 較之現在的技術具有明顯的優勢。GaN 能夠提供更高的功率密度，具有多種優點：
?尺寸減小
?功耗降低
?系統效率提高
我們已經目睹 GaN 在 4G 基站方面的優勢，在這一領域中，GaN 已經開始替代硅 LDMOS。對于 5G 來說，GaN 在高頻范圍內工作的能力有助于其從基站演變至小型蜂窩應用，從而進入移動設備。
越過基礎設施：將 GaN 應用到移動電話
首款 GaN 應用是針對大功率軍事使用開發的，例如雷達或反 IED 干擾機，然后逐漸擴展至商用基站和有線電視轉播機。這些應用的典型工作電壓范圍為 28 至 48 V。
但是，手持式設備的平均電壓范圍為 2.7 至 5 V。因此，要在上述低壓水平下操作 GaN，我們需要研究不同種類的設備。采用替代材料的 GaN 器件正在研發，以在低壓下有效工作。
Qorvo 面向 5G 開發 GaN
如下圖所示，Qorvo 目前擁有廣泛的 GaN 工藝技術，可用于制造 5G 應用產品：
?電壓更高，頻率更低：隨著頻率降低，我們的 0.25 μm 高壓技術（即 QGaN25HV）開始發揮作用。QGaN25HV 使我們能夠通過 0.25 μm 器件升高至 48 V，實現高增益和功率效率。QGaN25HV 非常適合邁向 6 GHz 的 5G 基站。在 L 和 S 頻段之間的較低 4G 頻率下，我們最高功率密度的 0.5 μm 技術可達每毫米 10W。
?高頻應用：我們目前的 GaN 工藝產品組合包括針對更高頻率的 0.15 μm 或 150 納米技術。0.25 μm 技術非常適合 X 至 Ku 頻段的應用。0.25 μm 技術還可提供高效的功率放大器功能。
GaN 工藝能為 5G 移動電話帶來哪些優勢呢？正如我們所見，隨著頻率標準越來越高（Ka 頻段或 mmW），低壓 GaN 工藝需要進一步發展。
解決 GaN 和 5G 的封裝和散熱難題
將 GaN 應用于 5G 的最后一步在于高級封裝技術和熱管理。用于高可靠性軍事應用的 GaN 器件一般采用陶瓷或金屬封裝；但是，商用 5G 網絡基礎設施和移動電話則需要更小巧、更低成本的超模壓塑料封裝，才可與采用塑料封裝的現有硅基 LDMOS 或 GaAs 器件競爭。同樣，移動電話注重低成本模塊，包括與其他技術組合的 GaN，其與目前的產品并無二致，但也需要非常緊湊、高效的 mmW 材料和器件。
基礎設施挑戰是開發合適的封裝，既能保持 RF 性能又能解決熱管理問題。GaN 的較高功率密度（3 至 5 倍，甚至 10 倍于 GaAs）給子系統封裝設計人員帶來了棘手的散熱和機械問題。
我們的工程師們必須在以下三個要求之間做好權衡：RF 性能、熱管理和低成本。Qorvo 的塑料包塑封裝具有針對 GaN 的增強熱管理能力，包括內置于封裝基座的均熱器。
采用塑料封裝的產品還符合嚴格的環境標準，如針對溫度、濕度和偏置合規性的 JEDEC 標準。這相當于給客戶做出保證，我們的產品具有適合于 5G 應用的長期可靠性，無論是高頻、高功率還是低壓要求。
展望未來
盡管實現 5G 還有很長的路要走，但 Qorvo 已在開發相應的工藝技術和封裝技術，以推動客戶的 5G 應用。GaN 必將在 5G 格局中發揮激動人心的關鍵作用。
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