GaN MMIC 전력 증폭기 시장 전망 및 응용 분야

다음에 구매하게 될 스마트폰에는 무선 통신을 위한 GaN MMIC 전력 증폭기가 포함될 가능성이 높습니다. 이전에는 학계에 국한되었던 것이 이제 빠른 상업화를 보이고 있습니다. 이러한 발전은 스마트폰에만 국한되지 않지만, 성장하는 RF 구성 요소 시장의 상당 부분을 차지할 것으로 예상됩니다. 자동차, 항공우주 및 심지어 로봇 공학에서의 고주파 레이더는 GaN MMIC의 추가적인 채택을 크게 촉진할 것으로 예상됩니다. 고열 전도성 및 고전압 파괴 전압이 요구되는 관련 분야에서, GaN-SiC 및 4H-SiC 증폭기는 재생 에너지 분야에서 많은 사용이 예상됩니다.

시장 데이터가 이를 증명합니다. Global mobile Suppliers Association (GSA)의 최신 시장 데이터에 따르면, 모든 5G 장치의 67% 이상이 sub-6 GHz 스펙트럼 대역을 지원하고 34% 이상이 mmWave 무선 통신을 지원합니다. 모든 발표된 장치의 27% 이상이 mmWave 및 sub-6 GHz 무선 통신을 모두 지원합니다. 더 많은 장치가 mmWave 범위로 진입함에 따라, 이러한 제품의 냉각 방법이 더 혁신적으로 발전함에 따라, 최근 추정치는 전 세계 증폭기 시장 가치를 2023년까지 16억 달러에서 30억 달러로 추정합니다. GaN은 이 전체 시장 점유율의 43%를 차지할 것으로 예상됩니다.

이러한 구성 요소들을 둘러싼 모든 흥분 속에서, RF, 모바일, 레이더 또는 전력 변환 설계자가 되기에 좋은 시기입니다. 혁신적인 방법을 찾고 있다면, 다음 성장이 어디에서 오는지 그리고 왜 GaN MMIC가 이러한 응용 프로그램에 중요한지를 보기 위해 계속 읽어보세요.

GaN MMIC 전력 증폭기에 대한 흥분은 왜일까요?

GaN은 고전자 이동도 트랜지스터(HEMT)에 이상적인 반도체로, GaAs 및 벌크 실리콘과 함께 사용됩니다. RF 응용 분야에서 GaN과 Si 또는 GaAs 사이의 중요한 차이점은 그들의 재료 특성을 비교할 때 명확해집니다. 아래 표에 간략한 비교가 나와 있습니다.

RF 전력 전자 분야에서의 진정한 이점은 두 가지 방식에서 나타납니다. 첫째, 대량층에서의 Si의 이동성은 역전층보다 크지만, GaN에서는 반대의 경우가 관찰됩니다. 이는 GaN이 ON 상태에서 저항이 낮다는 것을 의미하며, 이는 트랜지스터 효율에 있어 중요한 지표입니다. 둘째, 더 넓은 밴드갭 덕분에 더 높은 분해 임계값을 가집니다. 만약 통합 광자 세계가 UV 파장에서 사용하기 위해 상업화된다면, GaN은 UV EPICs에 있어 주요 반도체가 됩니다.

GaN과 Si의 열전도율은 비슷하지만, GaN은 훨씬 더 높은 작동 온도를 견딜 수 있습니다. 또한, GaN은 자체가 아닌 SiC 기판 위에 성장할 수 있습니다. 4H-SiC의 열전도율은 490 W/m•K로, 고주파에서 고출력을 내는 GaN-SiC MOSFETs에 대해 잘 통합된 방열판을 제공합니다. 이러한 모든 특성들이 다양한 응용 분야에 대한 GaN MMIC 전력 증폭기 장치의 파운드리 기술과 설계를 주도하고 있습니다.

GaN 전력 증폭기에 대한 유망한 응용 분야

다음은 GaN 전력 증폭기의 신흥 응용 분야 중 일부입니다.

통신용 증폭기

LTE 무선 네트워크의 확산은 GaN 증폭기 시장을 밀어붙인 주요 성장 요인입니다. 5G 출시는 무선 백홀과 기지국에서 GaN/GaN-SiC 증폭기의 사용을 더욱 증가시킬 것이며, 이 분야의 시장 성장의 50%를 차지할 것입니다. 보드 디자이너들에게 GaN/GaN-SiC 증폭기는 이러한 구성 요소가 보드 내외부 냉각 장비를 덜 필요로 하기 때문에 이상적인 선택이 될 것입니다.

자동차, 방위 및 항공우주

이 분야에서의 주요 고주파 응용은 자동차용 W-대역 레이더와 항공우주/방위용 NATO의 M-대역 레이더입니다. GaN 장치는 평탄한 분산/출력 용량 덕분에 필요한 더 높은 주파수를 지원할 수 있습니다. W-대역까지의 주파수 범위를 가진 레이더는 GaAs 장치에서 벗어나야 할 것입니다. GaN 장치의 더 높은 유용 전압은 GaAs에 비해 더 높은 출력 전력을 제공하여 더 긴 범위를 가능하게 합니다.

GaN 장치는 약 77 GHz에서 작동하는 장거리 자동차 레이더 신호 체인에 탁월한 선택입니다. 제조업체의 용량 증가와 경쟁 증가로 구성 요소 비용이 감소함에 따라, 이러한 응용 프로그램을 위한 레이더 모듈의 비용도 감소할 것입니다. 자동차 레이더를 위한 통합 송수신기 모듈 및 SoC의 확산은 또한 새로운 제품에 대한 더 작은 발자국을 제공하고 있습니다.

대체 에너지를 위한 전력 변환

고주파 응용 프로그램은 아니지만, 고전압에서 효율적인 전력 변환은 고온을 견딜 수 있고 열을 빠르게 발산할 수 있는 장치를 요구합니다. GaN-Si 및 GaN-SiC는 요구 사항에 잘 맞지만, SiC 기판의 더 높은 열전도율은 고전압/고전력 응용 프로그램에 GaN-SiC를 선호하게 합니다. 새로운 GaN 전력 증폭기는 삼상 산업, 전력 분배/변환 및 자동차 전자 제품에서 kV 범위까지 전력 변환을 가능하게 하고 있습니다.

이 새로운 분야에서 상업화와 수요가 증가함에 따라, 설계자들은 새로운 제품에 사용할 수 있는 구성 요소가 무엇인지 알아야 합니다. Octopart에서 다음 GaN MMIC 전력 증폭기를 찾아보고, 구성 요소에 대한 설계 데이터를 Altium Designer로 빠르게 가져올 수 있습니다.

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