近日，据人民日报消息比5G快10倍的5G-A信号，出现在很多人的手机上，那么5G-A是什么？

目前，各大运营商都在积极部署 5G-A 网络，并取得了显著进展：

中国移动表示，今年将投资近百亿元，进一步扩大5G-A中的无线网络AI应用等规模部署，实现超过40万基站的智能化改造。

中国电信今年将推动5G-A在多个行业和场景的应用落地，联合产业链进行创新试点。

中国联通今年计划在39个重点城市主城区及300余城市重点场景启动5G-A，并应用到物联网、车联网、工业互联网等重点场景。

随着 5G-A（5G-Advanced）技术的快速发展，通信行业正迎来一场前所未有的变革。5G-A 作为 5G 与 6G 之间的关键过渡技术，不仅在网络性能指标上实现了大幅提升，更在应用场景拓展、网络智能化等方面展现出巨大潜力。

5G-A技术对新型半导体材料的核心需求

5G-A作为5G技术的演进版本，通过提升峰值速率（10Gbps）、降低时延（1ms级）、增强定位精度（厘米级）以及千亿级物联网连接能力，对通信基础设施的硬件性能提出了更高要求。其技术特点与材料需求可概括为：

高频通信：毫米波频段（24-100GHz）的广泛应用需要半导体材料具备高电子迁移率和低信号损耗特性。

功率密度提升：基站功放输出功率从5G的200W提升至5G-A的400W级别，散热需求倍增。

微型化集成：Massive MIMO技术使单基站天线数量从64增至128甚至256，要求器件体积缩小30%以上。

极端环境稳定性：面向工业互联网和车联网场景，需耐受-40℃至200℃温度波动及高电磁干扰环境。

在此背景下，以GaN和碳化硅（SiC)、金刚石为代表的第三代半导体材料，在快速的发展，并受到全球范围内的高度重视。

氮化镓：射频性能与能效突破

氮化镓作为新型战略半导体材料，以其优异的性能已成为 5G 基站的最佳选择。随着 5G 基站相关技术的不断突破与更新，氮化镓功放模块受到越来越多的重视。围绕氮化镓功率器件的功放模块电路设计技术不断取得突破，已成为 5G 基站的关键部件，并逐步开始在多个领域进行商用。

资料来源：Yole，中国银河证券研究院

5G高容量基站GaN功率放大器主要应用在5G大功率基站中，能够有效地缓解5G无线通信系统空间较少，而业务需求较为密集的难题。氮化镓功放单元在MIMO基站中，将4G的4-8个信道扩展到64个信道，使4G中信道数目增加超过8个，而整体尺寸只增加2倍。在5G通信中的32和64通道的 MIMO基站功率放大器中使用，是5G通信中最重要的一种信号传送方式。

5G毫米波基地用GaN单片功率放大器，可实现超高频段、超低时延的高性能功放。极高的宽带为5G大规模通信的数据反向传送提供强大传输容量。极小的时延可以应用在新型的、对通信延时有极高需求的智能汽车等应用中。而毫米波能够有效提高频率带宽，达到超高速率的无线传输，非常符合5G的需求，是5G的核心技术。

碳化硅：功率电子与基站架构

半绝缘型碳化硅器件主要用于 5G 基站、卫星通信、雷达等方向，随着 5G 建设的加速，尤其是 MassiveMIMO 技术的推广，半绝缘型碳化硅基氮化镓器件市场规模将不断扩大。根据 YOLE 的数据，2020 年封装的氮化镓射频器件市场规模约为8.91 亿美元，其中超过 99%都是采用碳化硅衬底。

资料来源：Yole，东吴证券研究所

在基站电源系统中，SiC MOSFET可将转换效率从92%提升至97%，单个基站年节电达2.4万度；采用SiC双向变流器，充放电响应时间缩短至5ms，支撑基站储能系统动态调度。减少能源损耗，适配5G-A基站的高能耗需求。

金刚石材料的应用潜力

5G-A 基站，尤其是毫米波基站，功率密度高，设备小型化趋势明显，导致散热问题更加突出。金刚石是自然界中导热系数最高的材料，其热导率高达 2000 W/(m·K)，是铜的5倍。金刚石还具有高电阻率、低介电常数和低热膨胀系数等优异特性。

金刚石衬底可将GaN器件的结温降低80°C以上，支持更高功率密度的毫米波通信模块，延长设备寿命。在深紫外光通信方面，金刚石的激子束缚能高达80meV，可制备深紫外LED，用于高安全性光通信和病毒消杀设备，拓展5G-A在医疗和公共安全领域的应用。另外，在量子通信领域，金刚石中的氮空位（NV）中心是量子比特的理想载体，未来或与5G-A网络结合，构建量子通信网络。

在5G-A技术驱动下，氮化镓、碳化硅、金刚石这三类材料通过性能互补与协同创新，有望重塑通信技术。从GaN射频前端的频谱效率突破，到SiC功率模块的能效跃升，再到金刚石基GaN器件的热管理革命，这些超宽禁带材料的深度融合将支撑5G-A实现万兆速率、千亿连接和厘米级定位的愿景。随着技术的突破，全球5G-A产业链格局或将迎来新一轮重构。

来源：DT半导体

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