“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)計需要與應(yīng)用最匹配的幾個標(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)營商必須應(yīng)對功率需求可能增加70％的問題。

自1990年代以來，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的使用壽命下可靠地運(yùn)行，其在航空航天和國防應(yīng)用中的著名適用性將使它廣為人知。需要更高頻率、緊密集成和最低實現(xiàn)成本的應(yīng)用。

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

但是，實現(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的鑄造工藝在推動產(chǎn)品發(fā)展，增強(qiáng)新加坡和東南亞作為大批量競爭性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（《財富》，2020年2月）。根據(jù)愛立信的一份報告（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5G將在2035年實現(xiàn)13．2萬億美元的全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，作為工作流程變革的催化劑，為競爭性經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢建立一套新的規(guī)則。

諾貝爾獎獲得者天野廣史（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)備的無線供電和功率轉(zhuǎn)換功能（用于太陽能和風(fēng)能、電動汽車、快速充電要求等）。

似乎在不那么遙遠(yuǎn)的城市化未來中，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)實和虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的范圍，從教育到機(jī)器人手術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、零售、自我維持的長者以及沉浸式和基于云的應(yīng)用游戲等將反過來通過數(shù)字包容性推動創(chuàng)新和向上的社會流動性。

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用性加速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心是這里最大的碳排放大國之一，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年的一項研究顯示，移動行業(yè)對聯(lián)合國所有17個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（UN SDG）的貢獻(xiàn)不斷增加。該協(xié)會恰當(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現(xiàn)聯(lián)合國的可持續(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。”這是GaN制造商最有希望的一部分。