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5G技術(shù)助力智慧城市和關(guān)鍵任務(wù)解決方案

“GaN-do Singapore”和面向綠色網(wǎng)絡(luò)的利基5G半導(dǎo)體技術(shù)

當(dāng)今的電信基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計(jì)需要與應(yīng)用最匹配的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù),包括熱量、速度、功率、效率、尺寸和成本。這些考慮因素以及實(shí)現(xiàn)更“綠色”通信網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)需要解決,這意味著與4G相比,技術(shù)人員和基站運(yùn)營(yíng)商必須應(yīng)對(duì)功率需求可能增加70%的問(wèn)題。

自1990年代以來(lái),氮化鎵(GaN)就用于太空應(yīng)用,通信系統(tǒng)和有源電子掃描陣列(AESA)雷達(dá)。

氮化鎵(GaN)是一種寬帶隙半導(dǎo)體材料,以其高水平的導(dǎo)熱性、熱容量和硬度而聞名,將在5G網(wǎng)絡(luò)中超越傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料,在更高的溫度和更長(zhǎng)的使用壽命下可靠地運(yùn)行,其在航空航天和國(guó)防應(yīng)用中的著名適用性將使它廣為人知。需要更高頻率、緊密集成和最低實(shí)現(xiàn)成本的應(yīng)用。

此外,通過(guò)其低壓功能提供的功率效率不可避免地進(jìn)入了手機(jī)、汽車、可再生能源以及受益于小型化和無(wú)線應(yīng)用的各種用戶應(yīng)用中,特別是在醫(yī)療保健領(lǐng)域。

GaN滿足兩個(gè)關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn):提高輸出功率,同時(shí)保持較低的成本和能耗,創(chuàng)建“綠色網(wǎng)絡(luò)”效應(yīng),擴(kuò)展到高增長(zhǎng)用例領(lǐng)域和可持續(xù)性需求。

但是,實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于GaN的大規(guī)模商業(yè)化。硅上的GaN(Si上的GaN)和碳化硅上的GaN(SiC上的GaN)外延晶片及其所需的制造技術(shù)(用于滿足各種5G和可持續(xù)性要求)意味著GaN制造商需要提供涵蓋多種頻率和功率水平的幾種變化。

IGSS GaN Pte Ltd(IGaN)是目前新加坡國(guó)內(nèi)唯一具有GaN商業(yè)化能力的半導(dǎo)體公司,也是世界上少數(shù)具有成熟GaN鑄造能力的公司之一,它為本地行業(yè)參與者利用基礎(chǔ)設(shè)施、供應(yīng)鏈,以及使GaN技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中更便宜的專有技術(shù)。

IGaN將其與在該技術(shù)領(lǐng)域花費(fèi)了大約10到15年的新加坡研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的合作關(guān)系與公司的內(nèi)部開發(fā)工作和知識(shí)產(chǎn)權(quán)相結(jié)合,以制造各種直徑(4”,6”和8”)的外延片。

IGaN的鑄造工藝在推動(dòng)產(chǎn)品發(fā)展,增強(qiáng)新加坡和東南亞作為大批量競(jìng)爭(zhēng)性GaN技術(shù)的全球目的地的地位方面具有自然地位。

GaN滿足5G標(biāo)準(zhǔn)以超越可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)

在全球范圍內(nèi),預(yù)計(jì)5G用戶數(shù)量將從2019年的不到2億激增至2023年的10.2億(《財(cái)富》,2020年2月)。根據(jù)愛立信的一份報(bào)告(2019年6月),到2024年5G將達(dá)到45%的人口覆蓋率和19億用戶,這使其成為有史以來(lái)在全球范圍內(nèi)推出的最快的一代通信技術(shù)。

這些變化是如此巨大,以至于IHS Markit預(yù)測(cè)5G將在2035年實(shí)現(xiàn)13.2萬(wàn)億美元的全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出,作為工作流程變革的催化劑,為競(jìng)爭(zhēng)性經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)建立一套新的規(guī)則。

諾貝爾獎(jiǎng)獲得者天野廣史(Hiroshi Amano)認(rèn)為,基于GaN的設(shè)備將在物聯(lián)網(wǎng)、5G通信和能源互聯(lián)網(wǎng)(IoE)中扮演重要角色,包括設(shè)備的無(wú)線供電和功率轉(zhuǎn)換功能(用于太陽(yáng)能和風(fēng)能、電動(dòng)汽車、快速充電要求等)。

似乎在不那么遙遠(yuǎn)的城市化未來(lái)中,汽車、設(shè)備和生產(chǎn)機(jī)器將加入網(wǎng)絡(luò)。另一方面,5G的低延遲可提高視頻圖像的質(zhì)量和可靠性,從而達(dá)到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的范圍,從教育到機(jī)器人手術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、零售、自我維持的長(zhǎng)者以及沉浸式和基于云的應(yīng)用游戲等將反過(guò)來(lái)通過(guò)數(shù)字包容性推動(dòng)創(chuàng)新和向上的社會(huì)流動(dòng)性。

在基于5G的應(yīng)用中整合GaN技術(shù)還將加快關(guān)鍵的氣候變化目標(biāo),包括新加坡實(shí)現(xiàn)零溫室氣體排放的愿景。氮化鎵在清潔能源和減少數(shù)據(jù)中心能源消耗方面的實(shí)用性加速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心是這里最大的碳排放大國(guó)之一,不可否認(rèn),經(jīng)濟(jì)已成為安全性和彈性5G應(yīng)用創(chuàng)新的全球5G領(lǐng)先者,收取社會(huì)經(jīng)濟(jì)利益。最近的頭條新聞指出,這是世界各地的熱門話題。

在可持續(xù)性方面,GSMA 2019年的一項(xiàng)研究顯示,移動(dòng)行業(yè)對(duì)聯(lián)合國(guó)所有17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)(UN SDG)的貢獻(xiàn)不斷增加。該協(xié)會(huì)恰當(dāng)?shù)刂赋觯骸半S著農(nóng)村模式和可負(fù)擔(dān)性的擴(kuò)大,互聯(lián)網(wǎng)普及率已達(dá)到全球約四分之三的人口,政府、企業(yè)和非政府組織可以共同努力實(shí)現(xiàn)聯(lián)合國(guó)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo),尤其是在良好的健康、福祉、優(yōu)質(zhì)的教育、性別平等和氣候行動(dòng)!边@是GaN制造商最有希望的一部分。

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