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5G PA高功率需求增 氮化鎵元件身價看漲
新電子陳妤瑄
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具高功率特性的氮化鎵(GaN),將可滿足5G對功率放大器(Power Amplifier, PA)的高頻需求,有充分潛力超越砷化鎵(GaAs)。氮化鎵在高功率應用的實現上,比砷化鎵更具實力,因而能充分滿足5G的高頻需求,除了將逐步在手機的5G功率放大器中出現,基地台功率放大器應用也是另一項發展主力。

絡達科技技術長林珩之表示,5G基地台的功率放大器,將會是以砷化鎵與氮化鎵製程為主,因其是功率主導(Power Handle),並以表現度為主要衡量,但這樣的製程需更多的校準(Calibration)程序,成本會比較高。

不過,相較於智慧型手機,對價格敏感度很高,基地台針對的並非一般用戶,因此對價格的敏感度是比較低的,這也就讓產業能容許投入比較多的成本在基地台應用上。

林珩之認為,功率主導的特性,更將促使氮化鎵比砷化鎵來得更有優勢,因頻率更高,往往得靠氮化鎵才有辦法做到。到了5G時代,氮化鎵將很有機會取代橫向擴散金屬氧化物半導體(Lateral Diffused MOS, LDMOS)。

而在手機功率放大器的部分,目前2G是以互補式金屬氧化物半導體(CMOS)製程為主,3G、4G則是砷化鎵製程,5G因為高頻的關係,氮化鎵製程技術備受看好。

林珩之指出,未來5G時代的手機會包含兩種頻段,一是小於6GHz頻段,另一則是毫米波(mmWave)頻段,前者會以砷化鎵/氮化鎵技術為主,後者則是採用CMOS技術。

林珩之進一步分析,小於6GHz頻段的半導體技術,將會是以砷化鎵與氮化鎵製程為主,因天線與電磁波的波長是成正比的,且高頻的天線比較大,也就須採用高功率的技術來達成,因此在小於6GHz頻段,很有機會變成砷化鎵與氮化鎵製程的天下。

據了解,相較於CMOS製程,氮化鎵製程有辦法支撐很高的功率,這是前者沒有辦法做到的。除非5G技術有辦法運用小功率,在空中進行融合,CMOS製程才會有機會涵蓋到這部分的市場。

至於在5G毫米波頻段,則會是以CMOS製程為主。林珩之解釋,因毫米波頻段,採用的天線比較小,就會是以CMOS製程為主,該製程與化合物半導體很不相同,價格會比砷化鎵/氮化鎵製程來得低,CMOS製程也比較多方適用,目前在開關(Switch)上使用得相當廣泛,但氮化鎵製程的開關就比較難做,因其是屬於雙極性接面型電晶體(Bipolar Junction Transistor, BJT)。

此外,像物聯網這類以價格為主要驅動的應用,由於對功率的要求是比較低的,也會是CMOS製程所能發揮的地方。

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