電信和國(guó)防依然是推動(dòng)GaN RF市場(chǎng)增長(zhǎng)的動(dòng)力源泉
據(jù)麥姆斯咨詢(xún)介紹,過(guò)去幾年里,GaN(氮化鎵)技術(shù)對(duì)射頻(RF)應(yīng)用發(fā)展起到至關(guān)重要的推動(dòng)作用。GaN RF市場(chǎng)的主要?jiǎng)恿υ慈匀皇请娦藕蛧?guó)防應(yīng)用。2019年GaN RF市場(chǎng)規(guī)模為7.4億美元,到2025年將超過(guò)20億美元,期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率(CAGR)為12%。
就電信基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用而言,自美國(guó)對(duì)華為采取制裁措施后,2019年基于GaN的射頻拉遠(yuǎn)頭(RRH)市場(chǎng)增長(zhǎng)放緩,迫使OEM廠商在未來(lái)幾年內(nèi)對(duì)供應(yīng)鏈進(jìn)行重組。盡管如此,長(zhǎng)期來(lái)看,采用GaN技術(shù)的趨勢(shì)不會(huì)發(fā)生改變。在有源天線系統(tǒng)(AAS)中,增加帶寬的需求將有利于GaN技術(shù)的滲透。同樣,在未來(lái)幾年里,GaN將大量用于小基站(small cell)和回程連接(backhaul connection)應(yīng)用。
為改善國(guó)家安全,各國(guó)政府會(huì)持續(xù)投入資金取代基于行波管(TWT)的系統(tǒng),國(guó)防應(yīng)用仍將是GaN RF市場(chǎng)的主要推動(dòng)力之一。雷達(dá)是采用GaN技術(shù)的主要軍事應(yīng)用,其采用新型GaN基有源電子掃描陣列(AESA)系統(tǒng)的收發(fā)模塊數(shù)量增加,機(jī)載系統(tǒng)對(duì)器件重量的要求越發(fā)嚴(yán)格。到2025年,GaN RF的軍事細(xì)分市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)11億美元,復(fù)合年增長(zhǎng)率為22%。
對(duì)于智能手機(jī)而言,GaN的高性能和小尺寸等優(yōu)點(diǎn)吸引著OEM廠商。GaN功率放大器(PA)是否被采用,將取決于未來(lái)五年GaN技術(shù)成熟度、供應(yīng)鏈、成本以及OEM發(fā)展策略。
2019~2025年完成封裝后的GaN RF器件市場(chǎng)規(guī)模按應(yīng)用細(xì)分(來(lái)源:Yole)
在5G電信市場(chǎng)里,GaN如何與LDMOS區(qū)分定位?
自從20年前第一批商用產(chǎn)品問(wèn)世以來(lái),在射頻功率應(yīng)用中,GaN技術(shù)以更低的成本展示了持續(xù)改善的性能和可靠性,已成為硅橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)和砷化鎵(GaAs)技術(shù)的重要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。憑借其在4G LTE電信基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的滲透力,預(yù)計(jì)GaN-on-SiC(碳化硅上氮化鎵)將在5G sub-6GHz RRH實(shí)施中保持強(qiáng)大的地位。在新興的5G sub-6Hz AAS細(xì)分市場(chǎng)和大規(guī)模MIMO(多輸入多輸出)部署中,GaN與LDMOS的競(jìng)爭(zhēng)之戲仍在繼續(xù)上演。盡管具有成本效益的LDMOS技術(shù)在sub-6GHz的高頻性能方面取得了顯著進(jìn)步,但GaN-on-SiC器件的帶寬、功效(PAE)和功率輸出等性能更加出色。事實(shí)上,隨著中國(guó)聯(lián)通和中國(guó)電信共建共享5G網(wǎng)絡(luò),需要大于150MHz的帶寬,GaN已成為AAS選定的技術(shù)之一。5G電信基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)是動(dòng)態(tài)變化的,需要OEM廠商做出重大戰(zhàn)略決策,這可能會(huì)為GaN技術(shù)平臺(tái)創(chuàng)造新機(jī)遇。
在此背景下,硅上氮化鎵(GaN-on-Si)技術(shù)有望提供經(jīng)濟(jì)高效的集成解決方案,成為潛在的挑戰(zhàn)者。盡管截至2020年第一季度,GaN-on-Si市場(chǎng)規(guī)模仍然很小,但電信設(shè)備供應(yīng)商仍密切關(guān)注并評(píng)估sub-6GHz和毫米波技術(shù)。
用于宏基站的GaN和LDMOS技術(shù)優(yōu)劣勢(shì)分析(圖片來(lái)源:Yole)
GaN RF產(chǎn)業(yè)格局將如何演變?
基于SiC(碳化硅)、Si(硅)和金剛石襯底的GaN商業(yè)產(chǎn)品和原型,顯示出不同的技術(shù)成熟度,因此價(jià)值鏈的成熟度也各不相同。在相對(duì)成熟的GaN-on-SiC技術(shù)的參與廠商中,采用的業(yè)務(wù)模式各不相同。不過(guò),繼美國(guó)于2019年第二季度對(duì)華為實(shí)施供應(yīng)鏈禁令之后,在GaN電信基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)里出現(xiàn)了供不應(yīng)求的情況。2020~2021年期間各種戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系和投資將如何發(fā)展,值得大家關(guān)注。在RF組件層面,市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)廠商SEDI(住友電工)和貳陸(II-VI)計(jì)劃量產(chǎn)其垂直整合的6英寸GaN-on-Si晶圓代工平臺(tái),可滿足5G日益增長(zhǎng)的需求。此外,領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體代工廠穩(wěn)懋(Win Semiconductors)預(yù)計(jì)在2020~2021年期間實(shí)現(xiàn)GaN RF產(chǎn)能翻番。
每個(gè)國(guó)家和地區(qū)都在加強(qiáng)其軍事GaN RF生態(tài)系統(tǒng)。在美國(guó),諾斯洛普·格魯門(mén)(Northrop Grumman)、洛克希德馬?。↙ockheed Martin)和雷神(Raytheon)正在推動(dòng)GaN的采用。在歐洲,UMS、薩博(SAAB)、空中客車(chē)(Airbus)、泰雷茲(Thales)和萊昂納多(Leonardo)積極推動(dòng)GaN業(yè)務(wù)。中國(guó)領(lǐng)先的垂直整合廠商中國(guó)電子科技集團(tuán)公司(CETC)則在推動(dòng)中國(guó)GaN國(guó)防市場(chǎng)的發(fā)展。關(guān)于GaN-on-Si業(yè)務(wù),MACOM-ST聯(lián)盟的6英寸生產(chǎn)線正處于研發(fā)階段,而法國(guó)代工廠OMMIC正為毫米波市場(chǎng)提供GaN-on-Si MMIC(硅上氮化鎵單片微波集成電路)技術(shù)。此外,2019年Soitec在收購(gòu)EpiGaN之后,正努力通過(guò)其創(chuàng)新的GaN-on-Si技術(shù)打開(kāi)5G基礎(chǔ)設(shè)施和手機(jī)市場(chǎng)。
5G手機(jī)無(wú)疑是GaN-on-Si市場(chǎng)最令人興奮的應(yīng)用。截至2020年第一季度,我們已經(jīng)看到一些廠商正投入于這項(xiàng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)。讓我們一起期待GaN技術(shù)在手機(jī)應(yīng)用的大顯身手!
全球GaN-on-Si產(chǎn)業(yè)鏈及能力展示(圖片來(lái)源:Yole)
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原文標(biāo)題:最新射頻氮化鎵(GaN RF)市場(chǎng)趨勢(shì)解讀
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