“小型化、高效率、大带宽”，「优镓科技」研发 5G 基站端氮化镓射频功放芯片

图 | Unsplash@ Macau Photo Agency

5G基站的建设采取大规模多天线技术（Massive MIMO）并要求高频宽带高效率，由此功放芯片等元器件性能的提升面临更大的挑战。

近期，36氪了解到一家专注高性能射频氮化镓 (GaN) 功率放大器芯片的 IC 设计公司——优镓科技（北京）有限公司（以下简称「优镓科技」），公司创立于2019年10月，属于比较典型的由学校知识成果转化而来的项目，创始团队成员均来自于清华大学电子工程系，目前刚完成第一代样片的设计和流片，正处于测试、送样阶段。

「优镓科技」曾于2019年10月获得了过千万元天使轮融资，由英诺天使领投，常见投资、腾飞资本、清华DNA基金跟投。

针对 5G 基站建设提出的新要求，GaN 相比于其他方案的优势主要体现在以下方面：1）小型化，GaN 在功率密度上的优势使得芯片体积大量缩小，对于整机系统的尺寸有巨大改进；2）高效率、高频率，GaN 可以工作在更高的频率，提供更宽的信号带宽，同时实现更低的系统能耗，据公司介绍，5G 基站 AAU 实测中 PA（射频功放芯片）能耗开销占比可达44%，GaN 方案将在很大程度上降低基站能耗。

图 | 优镓科技

在 GaN 功放芯片的设计方面，难点主要在于如何

产品优势方面，黄飞介绍，公司一方面优势在于做的是国内自主可控、完全自主研发的功放产品，另一方面核心团队在宽带 Doherty 功放电路架构有十几年经验，样片初测结果显示，和国外主流的头部器件厂商相比，第一代产品性能指标已经达到同一水准。下一步「优镓科技」将通过不断迭代使得产品在性能指标上更具有优势，达到设备商对于产品性能的需求。

尽管成立时间不长，公司核心团队已经进行了十多年功率放大器的研究设计，未成立公司前，团队就与华为、中兴、大唐等设备制造商有过紧密合作，部分核心关键技术已批量应用，据黄飞介绍，由于客户多集中于运营商以及头部通信设备商，目前的研发主要针对客户的需求提供比较直接的解决方案。

生产模式上，「优镓科技」采取 fabless 轻资产模式，专注芯片电路设计与销售，将生产、测试以及封装等环节外包。除了基础设备投资上的权衡，另一部分还考虑到公司的灵活性，“5G建设早期这个阶段，从运营商到设备商各个性能点还在不断变化，这种模式能够面向市场灵活快速地响应各方的新需求 ”。

未来量产方面，公司告诉36氪，有两个核心的关键点，一是在已有的 fabless 生产模式上，如何保证产品发挥出最佳的性能，这对设计方法以及工艺的熟悉度要求比较高，公司的团队在这一点上已经有了突出的技术实力和准备；另一方面公司还在推进量产阶段产品一致性的控制，团队正加大投入并准备扩充相关人才的储备。

基站应用中， LDMOS 方案仍为目前主流方案。「优镓科技」认为，在未来几年内，由于价格以及稳定性的考虑，LDMOS 仍将占有一定比例的市场份额，然而随着 GaN 方案性能优势的突出，价格的下探，性价比提高，GaN 将会逐步替代 LDMOS 方案。

传统的基站功率放大器领域由飞思卡尔（Freescale）、恩智浦（NXP）、英飞凌（Infineon）垄断，集中提供 LDMOS 方案。黄飞认为国内 GaN 功放芯片的初创公司更多的机会在于丰富产业链，一方面为设备商提供差异化产品，另一方面也降低了设备商供应链的风险，避免采购过于集中。

目前国内外设计和生产基站射频PA的厂商（包括IDM、Foundry和Fabless）并不多。有代表性的 IDM 包括Qorvo、英飞凌、NXP、Cree、日本住友、ADI、MACOM，以及我国的苏州能讯，有代表性的Foundry有稳懋、GCS、三安光电、海特高新、欧洲的 UMS 以及被中国益丰电子收购的OMMIC。

产品竞争策略方面，据黄飞介绍，一方面产品的性能指标较多，「优镓科技」在宽带以及线性度上的优势比较明显，但差异性可能更多体现在产品设计的思路上：公司侧重基于 GaN 材料设计芯片模组的解决方案 ，虽然如今市面上使用更多还是 LDMOS 和低集成度 GaN 器件方案，但是公司认为厂商们还有更多的小型化需求，待模组方案达到落地标准，市场一定会被打开。

团队成员方面，公司核心团队均来自清华大学电子工程系，CEO黄飞拥有该系本硕博背景，首席科学家陈文华教授系清华电子工程系长聘教授，长期专注于高效射频功放与线性化技术研究。

根据 Yole 的预测，GaN 射频器件市场预计到2024年成长至20亿美元，6年 CAGR 达到21%。主要的市场增长来自无线通信基础设施和军工。5G的普及将推动 GaN 在无线通信的市场达到7.5亿美元。在长远规划上，黄飞表示公司比较关注技术本身所擅长的一些应用场景，如小基站、WiFi6 的企业网以及卫星通讯地面设备等相关场景。

公司目前有融资需求，新一轮融资主要用来完成团队进一步扩充和加大产品研发投入。

拓展阅读

站在“新基建”浪潮上的第三代半导体产业 (上)

一文读懂5G建设的市场格局、投资主题与时间窗口

NS4160纳芯威(NSIWAY) 5W单声道音频功放芯片介绍

NS4160概要

纳芯威（NSIWAY）NS4160是一款带AB类/D类工作模式切换功能、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放。通过一个控制管脚使芯片在AB类或者D类工作模式之间切换，以匹配不同的应用环境。即使工作在D类模式，NS4160采用先进的技术，在全带宽范围内极大地降低了EMI干扰，最大限度地减少对其他部件的影响。NS4160无需滤波器的PWM调制结构及反馈电阻内置方式减少了外部元件、PCB面积和系统成本。NS4160内置过流保护、过热保护及欠压保护功能，有效地保护芯片在异常工作状况下不被损坏。并且利用扩频技术充分优化全新电路设计，高达90%的效率更加适合便携式音频产品。

NS4160提供eSOP8封装，额定的工作温度范围为-40℃至85℃。

主要特性

AB类/D类工作模式切换功能

AB类/D类工作模式和低功耗关断模式通过一线脉冲控制，节省主控GPIO

5W输出功率

0.1%THD（1W输出功率、5V电源）

优异的全带宽EMI抑制能力

优异的“上电，掉电”噪声抑制

高达90%以上的效率(D类工作模式)

工作电压范围：3.0V～5.5V

过流保护、过热保护、欠压保护

eSOP8封装

应用领域

手提电脑

台式电脑

低压音响系统

典型应用电路

图1NS4160典型应用电路

极限参数

注 ：在极限值之外或任何其他条件下，芯片的工作性能不予保证。

芯片基本结构描述

NS4160是单声道带AB类，D类工作模式切换功能的音频功率放大器。芯片内部集成了反馈电阻，放大器的增益可以在外围通过输入电阻设置。其原理框图如下：

纳芯威常用音频芯片

纳芯威NS8258内置BOOST升压,防失真、3WX2、

纳芯威NS8002单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4890B单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4871单声道、AB类音频功放、底部散热

纳芯威NS4830电荷泵升压、转换效率高、AB/D类切换

纳芯威NS4820双电荷泵升压、防失真

纳芯威NS4818AGC、内置电荷泵升压、抗干扰

纳芯威NS4816AGC、内置电荷泵升压、抗干扰

纳芯威NS4815内置电荷泵升压、抗干扰、NCN

纳芯威NS4814内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.7V/11W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4813内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.7V/11W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4752内置BOOST升压、防失真、无需滤波器、3.6V/5W单声道AB/D类双模音频功放

纳芯威NS4268DC音量控制、超低EMI、无需滤波器、3W双声道D类音频功放+立体声耳机功能

纳芯威NS4263AB类/D类切换、超低EMI、无需滤波器、蓝牙音箱、中小尺寸TV3W双声道音频功放+立体声耳机功能

纳芯威NS4258T低静噪、5W双声道、防破音、AB/D切换

纳芯威NS4258低静噪、3W双声道、防破音、AB/D切换

纳芯威NS4251AB类/D类切换、3D环绕立体声、3W双声道音频功放+耳机功能

纳芯威NS4250第二代超长续航、2X3W、智能音频功放+耳机功能

纳芯威NS4248超低EMI、无需滤波器、3W双

纳芯威NS4225耐压18V、大功率双声道功放、可PBTL桥接

纳芯威NS4216超低EMI、无滤波器、双声道

纳芯威NS42053W双声道D类音频功放

纳芯威NS4203超低EMI、无需滤波器、3W双声道D类音频功放

纳芯威NS4168I²S数字音频输入、外围简洁

纳芯威NS4165BAB/D类切换、5.3W单声道、5.5V耐压、扩音器、蓝牙音箱性价比高

纳芯威NS4160一线脉冲AB类/D类切换、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放

纳芯威NS4158B防失真、超低EMI、无需滤波器、

纳芯威NS4158防失真、超低EMI、无需滤波器、5W单声道音频功放

纳芯威NS4151S超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4151M超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4151D超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4150C超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4150B超低EMI、无需滤波器、3W单声道D类音频功放

纳芯威NS4131单声道、AB类音频功放

纳芯威NS4120大功率40W单声道D类功放

纳芯威NS41117.4V双节锂电供电、9V/4欧/10W

纳芯威NS4110BAB/D类切换、18W单声道、小封装大功率

鑫富立科技纳芯威一级代理

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