5G dan GaN:Inovasi masa depan

Sangat mudah untuk melupakan bahwa GaN masih merupakan teknologi yang relatif muda. Kami masih dalam beberapa generasi pertama pengembangan dengan banyak potensi untuk peningkatan dan penyempurnaan. Artikel ini melihat beberapa inovasi GaN di cakrawala dan memprediksi dampaknya pada pembangkit listrik tenaga stasiun pangkalan selama beberapa tahun ke depan.

Kepadatan Daya

Harapan kami adalah bahwa selama tiga hingga lima tahun ke depan, kami akan melihat peningkatan pada kemampuan kepadatan daya GaN yang sudah substansial. Sudah ada cara untuk mencapai kepadatan daya yang lebih tinggi menggunakan GaN hari ini, tetapi biayanya sangat tinggi hingga tidak memungkinkan dari sudut pandang komersial. Sebagai contoh, menempatkan GaN pada berlian bukan silikon karbida. Itu mungkin, tetapi biayanya tidak membuatnya realistis untuk stasiun pangkalan. Namun, ada proses hemat biaya lainnya yang sedang diteliti yang akan meningkatkan kerapatan daya mentah material selama beberapa tahun mendatang.

Daya tarik dalam pasar infrastruktur 5G jelas – lebih murah, lebih efisien, BTS dengan bandwidth lebih lebar. Ada minat yang kuat dari industri lain juga. Aplikasi radar khususnya akan menguntungkan karena difokuskan untuk menghasilkan tenaga dan efisiensi sebanyak mungkin dalam ruang tertentu. Saat GaN berkembang biak di subpasar ini, skala ekonomi meningkat dan titik harga akan terus turun.

Linieritas

Tanpa pertanyaan, prioritas terbesar industri semikonduktor GaN untuk stasiun pangkalan adalah meningkatkan daya linier. Semua upaya R&D difokuskan untuk mendorong efisiensi linier selama beberapa tahun ke depan.

Pada saat yang sama, harapan kami adalah skema modulasi stasiun pangkalan tidak akan berubah secara signifikan dalam tiga hingga lima tahun ke depan. Ini dipecah menjadi perhitungan sederhana bit per hertz. Apakah Anda menjalankan 256 QAM atau 1024 QAM, sistem akan mendapatkan sejumlah bit per hertz bandwidth. Jika angka tersebut tidak akan berubah secara signifikan, cara ideal untuk menghasilkan lebih banyak dari sistem adalah melalui peningkatan efisiensi linier.

Itu tidak berarti bahwa itu tidak dapat diatasi dengan peningkatan daya dari perangkat dasar. Bahkan tanpa peningkatan linearitas, efisiensi daya PA secara keseluruhan akan tetap memberikan peningkatan sinyal. Ini juga membantu desainer untuk mengecilkan sistem, karena mereka membutuhkan daya sistem yang lebih sedikit dan susunan antena yang lebih sedikit. Sementara daya tambahan atau solusi tingkat kedua bekerja, tujuan pemasok GaN di industri ini adalah untuk mengurangi efek jebakan sehingga sistem menjadi sesederhana mungkin.

Suhu

Suhu BTS terus meningkat dari waktu ke waktu. Lima tahun lalu, standarnya adalah menetapkan perangkat hingga 85 °C. OEM telah mendorongnya lebih tinggi ke 105 ° C, dan harapannya adalah desainer stasiun pangkalan akan diminta untuk mengakomodasi suhu 125 ° C. Sebagian besar perangkat GaAs memiliki suhu maksimum 150 °C, yang hanya memberi Anda kenaikan 25 °C untuk bekerja di dalamnya. Pemasok GaN harus bekerja sama dengan perancang sistem untuk menemukan cara kreatif untuk menjaga elemen yang disematkan tetap dingin. Tekanan ini akan lebih akut di unit luar ruangan yang lebih kecil dengan susunan MIMO besar. Solusi kreatif ada saat ini, tetapi tidak dengan harga yang hemat biaya. Kami berharap hal itu akan berubah dalam beberapa tahun ke depan.

Solusi Holistik

Setiap pemasok GaN menyempurnakan fisika perangkat GaN untuk meningkatkan efisiensi linier, kerapatan daya, dan keandalan sekaligus mengurangi efek negatif dari perangkap, keruntuhan arus, dan penyimpangan arus misalnya. Ini dapat dilakukan sampai batas tertentu pada tingkat perangkat, tetapi untuk mencapai potensi penuh, sistem RFFE stasiun pangkalan harus dikembangkan bersama-sama dengan rantai arsitektur total, dan di sanalah kami melihat banyak aktivitas berwawasan ke depan saat ini.

Ini sangat penting karena industri beralih dari solusi LDMOS ke GaN. Teknologinya pada dasarnya berbeda. Ini tidak sesederhana mengganti dalam GaN PA dan mengharapkan efisiensi 10 poin lebih baik. Ada masalah dan solusi sistem yang berbeda. Stasiun pangkalan yang dioptimalkan untuk LDMOS mungkin tidak sesuai untuk PA GaN, dan sebaliknya. Mengoptimalkan sistem base station untuk GaN harus dilakukan secara holistik.

Kami mulai melihat tren ini sekarang, dan kami mengharapkan adopsi yang lebih luas selama beberapa tahun ke depan karena hasil kinerja berbicara sendiri. Desainer tertanam yang bekerja dengan pemasok untuk menjembatani kesenjangan desain holistik ini akan memposisikan diri mereka sebagai pemimpin industri. OEM tentu saja akan mengatakan bahwa mereka sudah menggunakan pendekatan tingkat sistem. Kami tidak akan membantah fakta itu, tetapi kami yakin ada keuntungan lebih lanjut yang bisa didapat, terutama karena bagian RF dari rantai menjadi lebih cerdas dan lebih terintegrasi.

RF Cerdas dan Kecerdasan Buatan

Mitigasi perangkap telah menjadi masalah untuk setiap bahan semikonduktor, dan GaN tidak terkecuali. Aplikasi switching kecepatan tinggi dapat menciptakan lingkungan trapping yang sangat menantang untuk power amplifier GaN. Memecahkan efek trapping ini bisa menjadi kompleks karena perilaku PA dapat bergantung pada sinyal sebelumnya yang diterima PA. Pendekatan tradisional adalah mengatasinya di lapisan fisik, sampai ke substrat, untuk mengatasi apa yang menyebabkan perilaku bermasalah. Teknologi saat ini belum dapat sepenuhnya mengurangi jebakan dengan cara ini, tetapi selalu dalam studi R&D.

Metode lain bisa menggunakan algoritma perangkat lunak untuk memprediksi variasi yang mengarah ke perangkap. Dengan pengontrol RF yang cerdas dan pemahaman yang cukup mendalam tentang kondisi yang sudah ada sebelumnya, perangkat berpotensi mengidentifikasi pola lalu lintas dan memprediksi lonjakan aktivitas berikutnya. Atau, kenali penurunan aktivitas dan ubah berbagai hal di level pengontrol untuk mengurangi konsumsi daya. Ini telah dilakukan selama bertahun-tahun di stasiun pangkalan, tetapi ada upaya terus-menerus untuk meningkatkan tekniknya.

Inilah sebabnya mengapa OEM mempertimbangkan untuk menerapkan kecerdasan buatan di tingkat radio. Sistem RFFE dapat mengoptimalkan dirinya sendiri dari waktu ke waktu. Secara teoritis, jika radio di lapangan menghasilkan kesalahan, itu bisa mengidentifikasi kesalahannya sendiri dan 'belajar' dari kesalahan itu. Kemudian lain kali itu bisa mencegah rangkaian peristiwa yang menciptakan kesalahan, atau berpotensi memperbaikinya. Tidak perlu menandai pengangkut, mengirim truk, dan menempatkan orang di menara untuk mengatasi masalah kecil. Seperti yang dapat Anda bayangkan, ini akan mencegah waktu henti dan biaya yang signifikan.

6G

Bahkan dengan 5G yang masih dalam tahap awal peluncurannya, diskusi untuk 6G sudah dimulai. Prediksi awal menunjukkan bahwa 6G akan dikirimkan dalam pita frekuensi lebih dari 100Ghz, frekuensi yang kami tahu didukung oleh GaN. Kemungkinan besar jenis solusi tersebut tidak akan menjadi penerapan menara seluler tradisional, tetapi apa pun bentuknya, kami yakin efisiensi GaN pada frekuensi tinggi dan pada bandwidth yang lebar menjadikannya penting untuk mewujudkan 6G menjadi kenyataan.

Konten Terkait:

• 5G dan GaN:Memahami infrastruktur MIMO masif sub-6Ghz
• 5G dan GaN:Pergeseran dari LDMOS ke GaN
• 5G dan GaN:Apa yang perlu diketahui desainer tertanam
• Peluncuran 5G:maraton bukan lari cepat
• Bagaimana kontrol berbasis data menggunakan ML meningkatkan kinerja jaringan 5G
• Tantangan terbesar 5G bagi penyedia layanan komunikasi
• Dapatkah pembelajaran mesin menyelesaikan tantangan pita dasar 5G yang kompleks?

Untuk lebih banyak Tertanam, berlangganan buletin email mingguan Tertanam.