Si基 GaN 在 5G 通信中的应用
摘要：Si 基 GaN 因其在制备功率电子器件领域重大的应用优势，且具有低衬
底成本，衬底 8 英寸技术非常成熟，使得 Si 基 GaN(GaN-on-Si)电子器件的社会
经济效益比较高，在 5G 通信领域应用前景比较明朗。本文介绍了 GaN-on-Si 器
件在 5G 通信领域内的技术应用趋势，以及所面临的市场竞争。
关键词：功率器件；5G；Si 基 GaN
1 引 言
在功率放大器 pa 方面，GaN 凭借更高的禁带宽度，能够在高功率、高频工作
环境下表现出相当优良的通信性能，并呈现出更高的输出的功率和更好的效率。
低噪声放大器 lna 方面，GaN 呈现出更低噪声系数，仅弱于 inp hemt、gass
mhemt。GaN 射频器件具有不同衬底，其中 Si 基 GaN 具有低衬底成本，Si 衬底8
英寸技术很成熟，利用现有硅代工厂的规模生产优势，使得 Si 基 GaN 电子元器
件产品应用越来越成为人们关注的焦点。另外，现有的硅基 GaN 衬底技术也可兼
容常规 CMOS 工艺，将 CMOS 器件与硅基 GaN 电子元器件集成在同一张芯片上，因
此，硅基 GaN 能够成为市场主流，并且主要应用在 5G 射频领域，以硅基 GaN 材
料为基础所研制的功率放大器即将大批量应用于 5G 基站中。硅基衬底 GaN 完全
可以满足 5G 通信系统对射频功率放大器的技术需求，将随着 5G 通信系统的大规
模建设迎来新的发展机会。
2 Si 衬底 GaN 基材料的特性与优势
随着无线通信技术发展到 5G 时代，用户对通信服务的联网速度，5G 流量密
度、时效性有了更好的需求。为了满足这个需求，通信服务商会引入更高频率的
微波波段来升高频率，增加频宽来缓解带宽波段，提升数据传输效率和传输质量，
这些需求会使得射频功率放大器的重要性得到不断提升。目前在现有的 5G 基站，
硅基 GaN 电子元器件能在功率放大器领域取代硅基射频电子元器件，主要是因为
GaN 是宽禁带（wide-bandgap）电子元器件，禁带宽度 3.4eV，击穿电压 3MV/cm。
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