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“小型化、高效率、大带宽”,「优镓科技」研发 5G 基站端氮化镓射频功放芯片

发布时间:2021-03-10   来源:网络整理    
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图 | Unsplash@ Macau Photo Agency

5G基站的建设采取大规模多天线技术(Massive MIMO)并要求低频e信高效率,由此音响芯片等元器件功耗的增强面临更大的挑战。

近期,36氪了解到一家专注高性能射频氮化镓 (GaN) 功率放大器芯片的 IC 设计公司——优镓科技(北京)有限公司(以下简称「优镓科技」),公司成立于2019年10月,属于比较典型的由小学知识成果转换而至的项目,创始团队成员均来自于清华大学电子工程系,目前刚完成第一代样张的设计跟流片,正处于检测、送样阶段。

「优镓科技」曾于2019年10月荣获了过千万元天使轮融资,由英诺天使领投,常见投资、腾飞资本、清华DNA基金和投。

针对 5G 基站建设提出的新要求,GaN 相比于其他方案的优势主要展现在以下方面:1)小型化,GaN 在功率密度上的优势并且芯片容积大量缩小,对于整机系统的规格有很大改进;2)高效率、高速率,GaN 可以工作在更高的速率,提供更宽的讯号时延,同时实现更低的系统煤耗,据公司介绍,5G 基站 AAU 实测中 PA(射频音响芯片)能耗费用占比可达44%,GaN 方案将在巨大程度上增加基站煤耗。

“小型化、高效率、大带宽”,「优镓科技」研发 5G 基站端氮化镓射频功放芯片

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图 | 优镓科技

在 GaN 功放芯片的设计方面,难点主要在于怎样在小型化的基础上达到其他功耗点上的要求,比如怎么散热、保持更高的线性度、工作效率。「优镓科技」CEO 黄飞告诉36氪,公司在创立不到一年时间里还能推出第一代样张,是因为核心的设计方式跟原理验证经过了学院实验室十余年的反复迭代跟不断验证,“公司这段时间主要工作是把相对来说比较成熟的技术做产品化的设计”。 据介绍,未来公司将保持每季度一次迭代的速率,计划在年底推出量产级别的芯片。

产品优势方面,黄飞介绍,公司一方面优势在于做的是国外自主可控、完全自主研制的音响产品,另一方面核心团队在e信 Doherty 功放电路构架有十几年经验,样片初测结果显示大带宽,和美国主流的胸部元件厂家相比,第一代产品功耗指标早已达到同一水准。下一步「优镓科技」将通过不断迭代并且产品在功耗指标上更具备优势,达到设备商对于产品功耗的需求。

尽管设立时间不长,公司核心团队早已进行了十多年功率放大器的研究设计,未设立公司前,团队就与三星、中兴、大唐等设备制造商有过密切合作,部分核心关键技术已批量应用,据黄飞介绍,由于顾客多集中于运营商以及脑部通讯设备商,目前的研制主要针对顾客的需求提供比较直接的解决方案。

生产方式上,「优镓科技」采取 fabless 轻资产方式,专注芯片电路设计与销售,将生产、测试以及封装等环节外包。除了基础设备投资上的考量,另一部分还考虑到公司的灵活性,“5G建设初期这个阶段,从运营商至设备商各个功耗点还在不断变化大带宽,这种方式才能面向市场灵活迅速地响应各方的新需求”。

未来量产方面,公司告诉36氪,有两个核心的关键点,一是在已有的 fabless 生产方式上,如何保证产品发挥出最佳的功耗,这对设计方式以及工艺的熟悉度要求比较高,公司的团队在这一点上早已有了突出的技术名气跟打算;另一方面公司还在推动量产阶段产品一致性的控制,团队正加强投入并打算扩展相关人才的贮备。

基站应用中, LDMOS 方案仍为现今主流方案。「优镓科技」认为,在未来几年内,由于价钱以及稳定性的考虑,LDMOS 仍将占有一定比列的市场份额,然而随着 GaN 方案功耗优势的突出,价格的下探,性价比增加,GaN 将会逐渐取代 LDMOS 方案。

传统的基站功率放大器领域由飞思卡尔(Freescale)、恩智浦(NXP)、英飞凌(Infineon)垄断,集中提供 LDMOS 方案。黄飞觉得国外 GaN 功放芯片的初创公司更多的机会在于丰富产业链,一方面为设备商提供差异化产品,另一方面也增加了设备商供应链的风险,避免采购过分集中。

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