行业 | 德国AlScN项目有望将5G能耗减半

弗劳恩霍夫研究所IAF和IIS以及弗莱堡大学和多个工业合作伙伴已经开始了一个为期三年的项目，利用基于 AlScN 的组件和需求驱动的控制，在2025年前开发和测试一个节能的边缘云系统。德国联邦教育和研究部 (BMBF) 正在资助这个名为“EdgeLimit-Green ICT”的项目，作为其更广泛的绿色 ICT 计划的一部分。

EdgeLimit-Green ICT 是基于一个成功的初步项目，该项目评估了创新的半导体技术和应用方法。2021年夏天，该初步项目在BMBF创新大赛中脱颖而出。

“我们在‘EdgeLimit-Green ICT’中开发的节能微电子技术，体现了新技术如何在变得更强大的同时节约资源，”项目协调人兼弗劳恩霍夫应用固体物理研究所IAF执行主任Rüdiger Quay说。除弗劳恩霍夫 IAF 之外，该项目联盟还包括弗劳恩霍夫集成电路研究所IIS、弗莱堡大学可持续系统工程研究所 (INATECH) 以及来自工业界的合作伙伴，现在旨在2025 年前实现其更节能的移动无线电基站解决方案。

Quay说：“弗劳恩霍夫IAF正在开发的新型功率半导体组件，与弗劳恩霍夫IIS设计的天线系统的智能、AI辅助网络和控制相结合，有望将毫米波 5G 传输期间的能量损失减半。” 项目网络中的工业合作伙伴正在通过合作开发新型高频晶体管（诺基亚）、电路处理（United Monolithic Semiconductors GmbH，UMS）以及实地评估和测试结果转移（德国电信股份公司）来支持该项目。

高能效的AlScN组件和智能云边缘实施节省了成本

一方面，将在EdgeLimit-Green ICT中开发的天线系统的高节能潜力源于功率半导体AlScN的优越材料特性。弗劳恩霍夫IAF的研究人员采用MOCVD生产AlScN，并将该材料用于制造HEMT。由于AlScN的高载流能力，与硅、GaAs或GaN等成熟的半导体相比，AlScN更有可能显著提高功率密度和增益。

另一方面，节省也来自电子器件的高效设计。弗劳恩霍夫IIS定位和通信系统部门负责人 Thomas von der Grün 解释说：“我们正在弗劳恩霍夫 IIS 开发一种创新的电子架构，以便在AI的支持下实现对发射器和接收器模块的智能联网和需求驱动控制。这为处理能力从中央基础设施（云）到网络边缘的部分转移以及数据处理系统的实施提供了条件。”

总体而言，节能组件和优化组织的结合应将 EdgeLimit-Green ICT 中实施的远程无线电头端(RRH)的能量损失降低至少50%。为此，研究人员在 26 至 34 GHz 之间的新频率下将放大器层面的功率效率提高一倍，将功率转换器的损耗减半，并实施需求驱动的系统控制。