无线技术是现代通信的重要组成部分，越来越多的用户和应用都需要更多的带宽。5G网络如今正如火如荼的发展中，极大促进了基础设施的发展，也对6GHz以下及毫米波频段的多种无线射频频段技术带来了全新的挑战与机遇。

　　对于不同的射频频段来说，功率放大器选用的工艺技术不尽相同，作为这一领域的长期耕耘者，恩智浦正在开发多种工艺技术，以满足5G市场的不同需求。其中包括了硅工艺的LDMOS，氮化镓（GaN）和硅锗（SiGe）工艺。除晶体管和放大器外，该公司还开发了集成的多输入多输出（MIMO）集成天线模块，作为减少未来无线蜂窝基站尺寸和成本的重要组成。

　　恩智浦在射频领域的布局

　　恩智浦可能是全球最知名的高功率LDMOS晶体管和放大器供应商，广泛用作蜂窝通信基础设施设备（如基站发射机）中的有源模拟功率器件。LDMOS器件阵容包括运行在7.5至65 V DC电源上的晶体管，并在1 MHz至5 GHz频率范围内提供1至1800 W的RF /微波输出功率水平，恩智浦产品涵盖各代无线蜂窝设备以及航空航天，广播，医疗和军事系统的应用。

　　在近期举办的IEEE国际微波研讨会（IMS）上，恩智浦展示的一款LDMOS器件A3T21H456W23S，这款解决方案覆盖从2.11 GHz到2.2 GHz的全部90 MHz频带，体现了恩智浦Si-LDMOS产品出色的效率、射频功率和信号带宽性能。该产品去年就在IMS 2018上展示。

　　同时，恩智浦独特的空腔塑料封装，还可以更有效的散热，从而确保长时间工作寿命。

　　深耕GaN领域

　　恩智浦还展示了其48V直流A3G26H200W17S GaN功率晶体管，用于2496至2690 MHz。GaN晶体管在该频率范围内提供30W 连续模式功率和200 W峰值输出功率。它同A3T21H456W23S一样，也是一种不对称的Doherty器件，但与LDMOS器件不同，它采用气腔陶瓷封装而非塑料封装。

　　GaN功率晶体管非常适合小型蜂窝基站的最终级放大，具有56％的典型功率附加效率。它在2496 MHz时提供14.3 dB功率增益，在2690 MHz时功率增益为13.8 dB。2496 MHz的典型PAR为8.2 dB，典型ACPR为-30 dBc。 2690 MHz的典型PAR为7.6 dB，典型ACPR为-36.1 dBc。

　　GaN-on-SiC

　　恩智浦还在IMS展会上推出了GaN-on-silicon-carbide（GaN-on-SiC）功率器件。这是该公司首款用于2400至2500 MHz工业科学医疗（ISM）频段射频能量应用的半导体器件。

　　MRF24G300HS设计用作高功率磁控管真空管的固态替代品，适用于2450 MHz加热和焊接系统等应用，利用其极高的效率和高导电率的SiC来提供高CW输出功率。晶体管的标称工作温度范围为0至+ 55°C。系列型号包括MRF24G300H采用气囊陶瓷封装，带有安装法兰，以及型号为MRF24G300HS，采用不带安装法兰的封装。

　　1.型号MRF24G300HS是一种高功率GaN-on-SiC晶体管，开发用于CW和2400至2500 MHz的长脉冲应用，并作为加热和焊接系统中2.45 GHz磁控管的固态替代品。

　　在MRF24G300HS参考电路（图2）中测试，漏极电压为48 V dc，栅极-源极电压为-5 V DC，具有优秀的封装特性，晶体管提供的典型测量功率增益为15.3 2400 MHz时的dB和2500 MHz时的14.9 dB（见表）。这种高功率增益将2400 W的10 W CW输入信号转换为336 W的CW输出信号，将2500 W的10 W CW输入信号转换为307 W的CW输出信号。

　　2.该参考电路用于表征高功率GaN-on-SiC晶体管，意味着在2400至2500 MHz的ISM RF能量应用中作为磁控管的固态替代品。

　　在整个100 MHz带宽内，器件的典型功率附加效率（PAE）为70.4％或更高，在2500 MHz时达到74％以上。它可用于单端或推挽式放大器配置，并已表征为CW操作以及短脉冲和长脉冲（长达几秒）。

　　除了能够以比磁控管小得多的尺寸产生高功率之外，诸如MRF24G300HS型的功率晶体管比具有比磁控管更大灵活性的管具有更长的工作寿命。这是由于偏置控制，这使得可以动态调整晶体管的输出信号能量的功率，频率和相位，以获得最佳的加热/焊接结果。

　　与Si LDMOS技术相比，GaN半导体材料的高功率密度使其成为射频能量应用的理想选择：在2.45 GHz处测量的MRF24G300HS晶体管的73％漏极效率比最先进的高5个百分点Si LDMOS器件的频率相同。此外，与LDMOS器件相比，GaN-on-SiC晶体管具有高输出阻抗，与LDMOS器件相比，可实现宽带阻抗匹配.MRF24G300HS还具有简化的栅极偏置，可消除启动上电序列中的一些错误。

　　更高的频率

　　这些LDMOS和GaN器件将在目前用于3G和4G系统的频带内提供可用的发射功率电平，以及从约600MHz到6GHz的5G的一些低频带。但是如何处理5G信号到达mmWave频段，例如26到29 GHz和37到40 GHz？

　　恩智浦正在探索使用大规模多输入，多输出（mMIMO）有源天线阵列，用于5G小型小区的RRH，利用微型表面贴装封装中的多功能（如开关和放大）多芯片模块（MCM），包括尺寸为10×6毫米和4×3毫米的包装。 MCM基于该公司的各种半导体技术，如Si LDMOS和GaN。此外，这些模块还包括匹配50Ω的特性，以简化mMIMO天线系统的集成。

　　这些天线系统正在开发中，在单个有源天线中具有16到64个发射和接收路径/天线元件，这些天线由天线元件，滤波器，开关，天线模块和基于云的自动控制下的阻抗匹配构成。这种mMIMO天线系统已经以时分多址（TDMA）格式应用，并且预计将通过5G基础设施设备的设计和构造转向频分多址（FDMA）配置。

　　在寻求5G毫米波频率（如26至40 GHz）的半导体解决方案时，恩智浦将其硅锗（SiGe）半导体技术称为与其他半导体技术相比具有低成本和低功耗的“最佳点”。长期以来，半导体技术一直致力于在用于微波和毫米波频率的异质结双极晶体管（HBT）中实现低噪声，高增益能力，同时在低成本硅半导体基板上生产分立器件和IC。如果5G按预期增长，SiGe半导体工艺技术可能会在数百万RRH和微蜂窝应用，并影响驱动器和输出器件的整体市场。