Der weltweite Datenverkehr in Mobilfunknetzen nimmt weiter zu, angetrieben durch den 5G-Ausbau und stark nachgefragte Anwendungen wie Videostreaming, Spiele und IoT-Konnektivit?t. Der j¨¹ngste Ericsson Mobility Report zeigt, dass der Datenverkehr in Mobilfunknetzen zwischen dem ersten Quartal 2024 und dem ersten Quartal 2025 um 19 % gestiegen ist, und unter Einbeziehung des Datenverkehrs ¨¹ber Fixed Wireless Access (FWA) wird er sich bis 2030 auf 420 Exabyte pro Monat fast verdreifachen [1]. Dieser Anstieg ist auf mehr vernetzte Ger?te und einen h?heren durchschnittlichen Datenverbrauch der Nutzer zur¨¹ckzuf¨¹hren, der durch bessere Streaming-Qualit?t, Cloud-Gaming, KI-Apps und Extended Reality weiter angeheizt wird. Die Erweiterung des Frequenzspektrums, insbesondere ¨¹ber 6 GHz, ist entscheidend, um dieses Datenwachstum zu unterst¨¹tzen und die drahtlose Kapazit?t und Abdeckung zu verbessern. Angesichts der steigenden Nachfrage nach leistungsstarker drahtloser Konnektivit?t sind effiziente und skalierbare RF-Technologien unerl?sslich, um die Kosten niedrig zu halten. Beim ?bergang von 5G- zu 6G-Netzwerken muss die Infrastruktur h?here Frequenzen, mehr Bandbreite und eine h?here Dichte bew?ltigen, was L?sungen erfordert, die sowohl Leistung als auch Kosten optimieren.
Hier kommt Galliumnitrid auf Silizium (GaN-Si) ins Spiel ¨C eine Technologie, diepower von GaN mit der skalierbaren Fertigung von Silizium verbindet und durch Kostensenkungen und eine beschleunigte Einf¨¹hrung den Weg f¨¹r eine breite Anwendung in Funkzugangsnetzen der n?chsten Generation ebnet. W?hrend GaN-on-Silicon Carbide (GaN-SiC) aufgrund seiner hohen Effizienz, hervorragenden W?rmeleitf?higkeit undpower f¨¹r power (PA) im Sub-6-GHz-Bereich bevorzugt wurde, positioniert sich GaN-Si nun als kosteng¨¹nstige L?sung f¨¹r den Massenmarkt im Bereich der HF-Anwendungen.
ºÚÁÏÍø911 treibt die n?chste Welle der drahtlosen Infrastruktur voran, indem es GaN-Si nicht nur als Alternative, sondern als Schl¨¹ssel f¨¹r die n?chste Generation von Innovationen in der drahtlosen Kommunikation positioniert.
Die RF-Herausforderung: H?here Frequenz, gr??ere Bandbreite, hohe Effizienz
Mit der Weiterentwicklung der drahtlosen Infrastruktur von 5G zu 6G steigt die Komplexit?t. Mobilfunknetzbetreiber (MNOs) und OEMs stehen nun vor der Herausforderung, h?here Frequenzen, gr??ere Bandbreiten und dichtere Netze zu unterst¨¹tzen, w?hrend sie gleichzeitig Kosten und power senken m¨¹ssen, um eine rentable Bereitstellung zu gew?hrleisten. Laut einem Bericht von Samsung vom August 2024 wird erwartet, dass sich die Anzahl der Antennenelemente bei Funkger?ten, die in den Frequenzb?ndern FR1 n104 (6,425¨C7,125 GHz) und FR3 (7,125¨C24,25 GHz) arbeiten, im Vergleich zu den heutigen 5G-Sub-6-GHz-Funkger?ten mindestens verdoppeln wird [2]. Mehr Antennenelemente bei gleicher power des Funkger?ts power power jeder einzelnen Antenne, was kosteneffiziente L?sungen wie GaN-Si gegen¨¹ber GaN-SiC beg¨¹nstigt. H?here Frequenzen erm?glichen einen engeren Antennenabstand, wodurch mehr einzelne Antennenelemente auf die vorhandene Grundfl?che passen, was jedoch auch die Anzahl der Halbleiter und die St¨¹cklistenkosten erh?ht. Diese Entwicklung in der Funkarchitektur erm?glicht den Einsatz von GaN-Si aufgrund reduzierter Anforderungen an die Ausgangsleistung power und etabliert GaN-Si als f¨¹hrenden Ersatz f¨¹r GaN-SiC zur Kostensenkung.
GaN-Si: Leistungssteigerung und Skalierbarkeit
GaN-Si erm?glicht die Integration der GaN-Epitaxie auf 200-mm-Siliziumwafern mit gro?em Durchmesser und hoher Ausbeute, wobei die gleiche Fertigungsinfrastruktur wie bei fortschrittlichen CMOS-Technologien genutzt wird. Dies bringt entscheidende Vorteile mit sich:
- Geringere Kosten pro RF-Ger?t durch Gr??envorteile, wie oben erw?hnt
- H?herer Produktionsdurchsatz durch etablierte Siliziumfabriken
- M?glichkeit der Integration mehrerer Schaltkreisbl?cke durch heterogene Integration oder 3D-Stapelung
Obwohl SiC-Substrate eine bessere W?rmeleitf?higkeit bieten, sind die geringeren Material- und Verarbeitungskosten von GaN-Si im Vergleich zu GaN-SiC ideal f¨¹r gro?volumige Anwendungen wie Massive MIMO und kleine Zellen, die eine kosteng¨¹nstige RAN-Erweiterung unterst¨¹tzen. GaN-Si erreicht auch eine vergleichbare HF-Leistung in den mittleren bis oberen 5G FR1 (3,3-7,125 GHz) und 6G FR3 (7,125-24,25 GHz) B?ndern.
Bei ºÚÁÏÍø911 erm?glichen wir, dass GaN-on-Si eine breite Palette von Infrastrukturanwendungen unterst¨¹tzt:
- C-Band (n77/n78) und n79 Massive MIMO-Funkger?te
- 5G Small Cell und Open RAN Plattformen
- 6G FR3-Architekturen, die breitbandige PAs mit hoher Linearit?t und Effizienz erfordern
Dank der Skalierbarkeit auf Siliziumbasis eignet sich GaN-Si auch ideal f¨¹r Co-Packaged-RF-L?sungen und hybride Integration - alles wichtige Voraussetzungen f¨¹r drahtlose Infrastrukturplattformen der n?chsten Generation.
Partnerschaften f¨¹r die Zukunft: Die GaN-Si-Roadmap von ºÚÁÏÍø911
Bei ºÚÁÏÍø911 schaffen wir die Grundlage f¨¹r das n?chste Jahrzehnt der drahtlosen Innovation. Unsere GaN-on-Si-RF-Plattform auf 200-mm-Wafern wurde entwickelt, um die Markteinf¨¹hrung f¨¹r Anbieter drahtloser Infrastrukturen zu beschleunigen.
Wir arbeiten mit Partnern aus dem ?kosystem zusammen, um Innovationen in den Bereichen Verpackung, W?rmemanagement und HF-Schaltungsdesign voranzutreiben ¨C damit GaN-Si nicht nur die heutigen 5G-Anforderungen erf¨¹llt, sondern auch f¨¹r die Herausforderungen von 6G in Bezug auf Frequenz, Bandbreite, power und Effizienz ger¨¹stet ist. Durch GlobalShuttle, das Multi-Project-Wafer-Programm (MPW) von ºÚÁÏÍø911, k?nnen Kunden das Potenzial der RF GaN effizient und kosteng¨¹nstig evaluieren und so ihre Produktentwicklungszyklen beschleunigen und die Markteinf¨¹hrungszeit verk¨¹rzen.
Angesichts der kontinuierlichen Weiterentwicklung drahtloser Netzwerke m¨¹ssen Anbieter von Funkinfrastruktur Technologien einsetzen, die ein Gleichgewicht zwischen Leistung und Herstellbarkeit herstellen. W?hrend GaN-SiC f¨¹rpower weiterhin relevant bleibt, ist GaN-Si der Weg in die Zukunft f¨¹r skalierbare, hocheffiziente RAN-Implementierungen. Durch den Umstieg auf GaN-Si k?nnen Mobilfunknetzbetreiber und OEMs die Vorteile der GaN-Technologie nutzen ¨C ohne die wirtschaftlichen Einschr?nkungen herk?mmlicher Substratmaterialien. ºÚÁÏÍø911 ist stolz darauf, an der Spitze dieses Wandels zu stehen und die Zukunft der Drahtloskommunikation mit skalierbaren, effizienten HF-Technologien voranzutreiben.
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Mark Cuezon ist Director of Wireless Infrastructure and SATCOM End Markets bei ºÚÁÏÍø911. In dieser Funktion treibt er das strategische Wachstum und das Kundenengagement im Bereich der drahtlosen Konnektivit?tsnetzwerke und -plattformen der n?chsten Generation voran.
