隨著技術進步，GaN 越來越受工程師的青睞。今天就帶大家了解一下GaN具體的應用領域。

一．軍事和航天領域的應用

軍事衛星

由于 GaN 比其他半導體技術更可靠、功率更高且更堅固耐用，隨著制造商開始從行波管放大器 (TWTA) 和 GaAs 技術轉向 GaN 技術，GaN 在這些系統中發揮著越來越重要的作用。

隨著功率密度的增加，GaN 使固態單芯片微波集成電路 (MMIC) 的組合達到了以前只有 TWTA 才能實現的功率水平。例如 Qorvo 的 Spatium，它采用已獲專利的空間組合技術來提高射頻功率、高效率和寬帶工作頻率。

Spatium 采用寬帶對極鰭線天線向 / 從超大的同軸波導發射，分裂成多個微帶電路。

雷達

衛星網絡中的射頻前端 (RFFE) 將越來越多地利用 GaN 等高功率固態寬帶技術。GaN 性能的持續提高有助于在 AESA 系統中提供高功率輸出的解決方案。

GaN 技術的主要優勢可以歸結為包括線性度、功率、效率、可靠性、尺寸和重量在內的幾個屬性。在 AESE 系統中，可靠性極其重要，GaN 能夠在更高信道溫度條件下可靠運行。

GaN MMIC 的高 PAE 意味著，在特定輸出功率下功耗更低，散熱要求更低，運行成本更低。

此外，在雷達平臺中使用高增益、高 PEA GaN MMIC 可縮減整個系統的尺寸和成本。這有助于滿足新型 AESA 雷達系統更嚴格的尺寸、重量、功率和成本 (SWaP-C) 要求。在必須實現重量和尺寸最小化的航空航天系統中，滿足 SWaP-C 要求極其重要。

電子戰

EW 應用需要采用具有寬帶功率和效率、小尺寸和最小重量的電子元件。這些系統還必須在較高工作溫度條件下運行，具有較高可靠性，并且能夠在極其惡劣的環境下工作。因此，像 GaN 和 GaAs 這樣的技術被廣泛使用，而且在 EW 領域，我們繼續見證了基于管的系統向固態 GaN 和 GaAs 技術過渡的過程。

結合 GaN MMIC 技術和 GaN 封裝的進步，進一步加速了解決方案的交付，這些解決方案可提高帶寬，縮小外形尺寸，提高散熱性能，并為 EW 應用提供低成本塑料封裝。隨著承包商尋求開發更小巧、更寬帶寬、更高容量、更低成本和更強大的 EW 解決方案，GaN 成為新技術的首選。

二．商業應用中的用途

5G 基礎設施

5G 迅速采用 GaN 的原因主要有三個 ：滿足增加功率輸出、更高工作頻率和更低功耗的需求。由于 PA 在 5G RFFE 中消耗的能量最多，系統設計人員將重點放在提高放大器效率上。幸運的是，效率是 GaN 的關鍵屬性之一。

GaN 可將許多基礎設施應用的能效提升至新高度。GaN 可降低系統功耗，從而節省運營商成本，使系統更“環保”。

對于 FWA 來說，要達到其目標千兆速度，則必須實現非常高的輸出功率。如圖 4-2 中所示，高效 GaN Doherty PA 能夠輕松滿足 65 dBm 全向性輻射功率 (EIRP) 要求。

圖 4-2 ：天線陣列元件數量和 RFFE 工藝技術之間的權衡

GaN 具有較高的天線增益和較低的噪聲系數，因為這些參數由波形成型增益確定。為了使用均勻矩形陣列實現 65 dBm EIRP，每個通道的 PA 功率輸出將隨著元件數量的增加而減少，如圖 4-2 中所示。由于 GaN 每個信道的功率大于硅，所以使用 GaN 技術，天線陣列能夠用更少的有源元件實現所需的功率輸出。

有線寬帶應用

選擇 HFC 放大器時，線性度和效率是主要考慮因素，這就是為什么 GaN 是主要的技術選擇。GaN 的高效性能可以實現更高的線性輸出功率和較低的 DC 功耗。這樣一來，有線電視設計人員就可以實現更寬的帶寬和更高的數據速率，同時延長放大器之間的距離，并最大限度地提高可靠性。

商業衛星

GaN 和 GaAs 為實現各種各樣的商用衛星通信應用提供支持，例如 5G 回程、超高清電視傳輸、移動衛星通信、飛機乘客互聯網接入，以及單人可攜帶的（便攜式）終端。

這些趨勢就是制造商從基于管的系統向支持更高數據吞吐量和更小尺寸的固態設備（如 GaN）轉變的原因所在。在商業衛星通信應用領域，GaN 具備顯著的高功率放大優勢。此外，GaN 支持衛星通信中使用的高頻波段，如 X、Ku、K 和 Ka 波段。

正如軍用和航空航天衛星應用開始放棄使用 TWTA 一樣，商業衛星解決方案也正在經歷同樣的轉變。這種轉變是由 MMIC 或空間組合產品（如 Qorvo 的 Spatium）中使用的固態 GaN 驅動的，這些產品具有即時導通能力、所需的低電壓軌、更低的噪聲系數和更高的可靠性。

在5G 世代中，GaN 已經是不可缺少的重要原料，隨著 GaN 技術的不斷發展，其市場增長將繼續加速。