Galliumnitrid soll Mobilfunknetze effizienter machen

GaN-Technik für 5G-Millimeterband

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Andreas Donner

Das Fraunhofer IAF entwickelt im Rahmen des Projekts Leistungsverstärker für das E-Band um 80 GHz. Der Chip misst 4 x 2,5 mm².
Das Fraunhofer IAF entwickelt im Rahmen des Projekts Leistungsverstärker für das E-Band um 80 GHz. Der Chip misst 4 x 2,5 mm². (Bild: © Fraunhofer IAF)

Für die von 5G genutzten Frequenzbänder im Bereich ab 24 GHz fehlt es offenbar noch an effizienten Mobilfunk- und Antennentechnologien. Diese wollen die Partner des von der EU Kommission unterstützten Projekt „5G_GaN2“ jetzt entwickeln.

Beschränkte sich Mobilfunk bisher auf die Frequenzbänder unter drei GHz, wird 5G auch den Millimeterwellenbereich ab 24 GHz nutzen. Experten zufolge verzehnfache sich damit zwar einerseits die nutzbare Bandbreite; andererseits fehle es noch an der passenden Technologien, um die Frequenzbereiche effizient zu bedienen. Das will das Projekt „5G_GaN2“ nun ändern.

Zu den 17 Partnern des Projektes zählen Waferlieferanten, Halbleiterhersteller, Systemintegratoren sowie Universitäten. Dirk Schwantuschke vom beteiligten Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF) zufolge sei „es notwendig, für diese neuen Frequenzbänder die verfügbare Ausgangsleistung und die Energieeffizienz der Netzinfrastruktur durch den Einsatz von fortschrittlicher Galliumnitrid-Technologie zu erhöhen“.

Dem entsprechend sollen im Projekt „5G_GaN2“ Komponenten, Bauteile und Schaltungen für 5G-Basisstationen entwickelt werden, die auf Galliumnitrid (GaN) basieren. Entsprechende Systeme würden wesentlich energieeffizienter arbeiten als herkömmliche Bauelemente aus Silizium (Si).

Wahlweise sollen die GaN-Bauteile allerdings auf preisgünstige Si-Substrate aufgebracht werden. Weitere Kosten könnten durch die Kombination verschiedener Bauelemente in einem Gehäuse gespart werden – auch daran arbeitet das Projekt.

Das von „5G_GaN2“ angestrebte Ziel sind schließlich Demonstratoren bei 28 GHz, 38 GHz und 80 GHz. Diese sollen als Schlüsseltechnologien die Entwicklung eines leistungsstarken und energieeffizienten 5G-Mobilfunknetzes auf GaN-Basis vorantreiben.

Das auf 36 Monate angelegte Projekt „5G_GaN2“ hat ein Budget von 20,6 Millionen Euro und läuft seit Juni 2018. Das Vorhaben wird gefördert von Electronic Components and Systems for European Leadership (ECSEL) – einer Initiative für Public-Private Partnership, das mit Mitteln des EU-Programms Horizon 2020 unterstützt wird.

Koordiniert wird das Projekt von United Monolithic Semiconductor SAS. Zu den weiteren Partnern zählen 3-5 Lab, Benetel, CEA Leti, Ericsson, Fraunhofer IAF, MEC, Molecular plasma group (zuvor Funcoats), Sencio, Slovak University of Technology (Bratislava), Swegan, Tesat Spacecom, Thales CS, United Monolithic Semiconductor (UMS), University College Dublin, University of Padovs und X Fab Semiconductor Foundries.

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