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1、低频5G与毫米波5G的市场机遇、技术挑战 向5G移动网络的推进不断加快，无线吞吐量和容量会呈现爆发式增长。在短期 内，我们将看到Sub-6 GHz无线基础设施开始部署,以弥补现有看LTE网络与 未来亳米波（niniW） 5G实施方案之间的带宽差距，后者采用的频率要远远高于6 GHzoSub-6 GHz基础设施将继续利用2. 5至2. 7 GHz的大量可用频谱,同时增加3. 3 至3. 8 GHz的频率，在某些地区甚至达到4.4至5 GHz。中国移动计划于2017 年和2018年进行主要试点部署，sub-6 GHz的pre-5G基础设施有望提高传统 手机频段的频谱效率，并且在可比较的频率带宽范围
2、内，能够以比现有4G LTE 快10倍的数据速率扩展容量和覆盖范围。Sub-6 Ghz的5G无线基础设施将采 用波束成形方案进行广泛部署，采用该方案可以大大扩展网络覆盖范围和建筑 内部穿透能力。虽然3Gpp联盟的第一套5G标准（第15版）预计在2018年6月才会获得批 准，而且加洲频率的5G网络在几年之内都不会成为商业主流，但当今正在开发 演示系统和前期标准，并且已经实现了一些重要的里程碑节点。早些时候， Verizon和AT&T已经公布了部署5G mniW技术的测试/试验，主要是针对固定 无线应用，旨在与传统有线电视运营商进行竞争，为每个家庭提供同时观看多 个4K视频所需的带宽。5G也可能用
3、于在人口稠密的环境中提供海量容量，例 如体育场馆和地铁购物中心。随着技术的发展，未来的用途将更加明显。然而，5G不仅仅表示频率更高的更快网络。其关键特性之一是，5G将使运营商 以新的方式从网络获利，并通过联合网络切片等新功能来发展商业模式。凭借 将物理网络划分为几个虚拟移动网络的功能，运营商可以利用消费者用户使用 的同一硬件基础设施，为企业客户提供广泛的服务质量（QoS）和安全/加密选 项。5G微信公众平台（ID： angmobile） 了解到，David Ryan进一步指出，长 期来看，联合网络切片功能还可以在运营商之间实现更大的共享平台，使他们 能够在各个国家之间协调分配网络资源，从而为用
4、户提供无缝5G漫游体验。一、大规模MIM0也带来了巨大挑战Sub-6 GHz和mmW 5G系统将依靠相控阵技术来优化信号链路和数据速率，该技 术利用了在3D-MIMO （多输入多输出）架构中配置的大量天线元件。传统的基 站可容纳两个到八个发射器和接收器，而3D-MIM0系统可配备64个发射和接收 （T/R）元件，并且可扩展到128或256个元件。这些阵列天线配置增加了可用 的T/R路径的数量以最大化数据速率，并且实现了对5G价值主张至关重要的高 级波束成形功能-不过，这类系统的复杂性和密度为设计和装配带来了诸多挑 战。考虑到在紧密聚集的天线配置中减小元件与元件之间的空间，特别是在较高频 率的条
5、件下减小空间，3D71IM0系统需要紧凑的前端解决方案。这反过来又产 生了与产生显著射频功率（在某些情况下，每个元件高达5W）和在小区域中进 行散热等相关的散热挑战。最终装置的装配是另一个主要挑战。64天线阵列将容纳64个功放、64个开关 和64个低噪声放大器等器件。如此之多的射频组件和射频接口使最终产量面临 很低的风险。5G微信公众平台(ID： angmobile) 了解到，David Ryan进一步 指出，当一些基站OEM厂商具备可以组装数T个组件并在内部处理PCB封装的 生产能力时，其他OEM厂商会选择采购完全组装的模块作为其无线电设备中的 功能块，以降低复杂性和产量风险。通过利用更高级
6、别的组件，可将组件故障 定位到各个64个子系统中，因此，与因一个单个故障就会损害由数千个单独元 件组成的组件相比，可以更容易地对电路板进行返工。二、第4代氮化钱优势：在5G基站中的应用就半导体层面而言，第四代硅基氮化银(Gen4 GaN)已经作为LDMOS的明确替 代者来服务于针对5G部署的下一代基站，尤其对于3. 5 GHz及以上频率， LDMOS存在固有技术限制。第四代氮化铁技术通过4G LTE基础设施确立了相对 于LDMOS的领先优势，其在功率密度、节省空间和能源效率方面具有显著优 势，而且还有助于实现优于LDMOS的成本结构。第四代氮化钱的原始功率密度比当前LDMOS技术的原始功率密度
7、高百分之十 分,每单位面积可将功率提高4到6倍，也就是说，氮化像裸片尺寸为LDMOS 裸片尺寸的1/6至1/4。第四代氮化像具有更高功率密度特性，能够实现更小 器件封装，因而非常适用于3D-迪天线系统。此外，第四代氮化钱与LDMOS相比，效率提高了百分之十以上。如果加以适当 利用，这种频效差量能够在系统层面上对商业5G应用产生巨大影响，特别是对 于多封装层需要专门解决高温问题的解决方案(例如第四代氮化保，能够使器 件工作在较高结温条件下)的高级装配，更是如此。最后要说明的是，器件设计师利用第四代氮化铁技术可实现宽带宽，这一点至 关重要，运营商可借此过渡到频段更宽的更高频率，进而能够灵活地实现更
8、广 泛的载波聚合频带。基于氮化铢的功放与基于LDMOS的器件相比，支持的带宽 更宽，因而减少了覆盖5G基站内主要手机频段所需的部件数量。三、MPAR装配效率：推动MPAR成为低频5G的主流技术我们知道，就大规模MIMO 5G系统的架构和装配而言，与专用于军用和民用空 中交通管制应用的新一代多功能相控阵雷达(MPAR)系统具有很多相近之处。 Sub-6 GHz 3D-MIMO系统尤其适合采用MPAR设计和装配策略(假定这两种技术 涵盖的频带范围均为2. 6到3. 5 GHz),并且这类系统共用一个64天线架构。第一代MPAR系统在由成百上千个T/R元件组成的平面配置中采用了可微缩平面 阵列(SP
9、AR)片。MACOM和麻省理工学院林肯实验室合作开发的SPAR片技术凭 借高级射频装配以及大规模商业级封装和制造技术，提供了成本敏感型的全新 相控阵雷达系统开发方法。SPAR片避免使用传统缝隙阵列架构，而是采用天线元件和射频波束成形器借此 来集成在单个多层射频板中的平面片式阵列架构。通过这种方式，可使用符合 行业标准的制造流程将T/R模块以SMT形式安装到PCB,这简化了系统装配过 程并且最大限度降低了产量风险。这种相控阵实现方式缩短了上市时间，并大 幅降低了成本，可推动MPAR技术成为商业应用（如sub-6 GHz无线应用）中的 主流技术。对于采用sub-6 GHz和mmW频率的5G系统，其从半导体层面到器件封装和最终 系统装配，都面临多种特有的设计挑战。我们在氮化线和相控阵技术（例如 MPAR）领域不断进行创新，这有助于充分挖掘5G的潜力，可使基站OEM利用能 够简化设计和制造流程的模块化子系统，在紧凑外形的条件下实现功率输出和 能源效率的最佳平衡。本文：David Ryan, MACOM高级业务开发和战略营销经理