電信和國(guó)防市場(chǎng)推動(dòng)射頻氮化鎵（RF GaN）應(yīng)用

電信和國(guó)防市場(chǎng)推動(dòng)射頻氮化鎵（RF GaN）應(yīng)用

據(jù)麥姆斯咨詢介紹，近年來，GaN憑借高頻下更高的功率輸出和更小的占位面積，被射頻行業(yè)大量應(yīng)用。在電信基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)防兩大主要市場(chǎng)的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)到2024年RF GaN整體市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至20億美元。

過去十年，全球?qū)﹄娦呕A(chǔ)設(shè)施的投資一直很穩(wěn)定，并且，中國(guó)政府的投入近年持續(xù)增長(zhǎng)。在這個(gè)穩(wěn)定的市場(chǎng)中，更高的頻率趨勢(shì)，為RF GaN在5G網(wǎng)絡(luò)頻率低于6GHz（sub-6Ghz）的功率放大器（PA）中找到了用武之地。該應(yīng)用預(yù)計(jì)將在未來五年內(nèi)推動(dòng)GaN市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

盡管下一代有源天線技術(shù)可以為硅橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（LDMOS）技術(shù)提供優(yōu)勢(shì)，但由于熱管理等技術(shù)限制，以及在大多數(shù)高密度領(lǐng)域?qū)Υ祟愄炀€的本地化需求，射頻拉遠(yuǎn)頭（RRH）將不會(huì)被替代，并將采用GaN PA長(zhǎng)期存在。從2021年開始，小型蜂窩和回程連接的大規(guī)模應(yīng)用也將為RF GaN帶來重大機(jī)遇。

國(guó)家安全一直是全球各國(guó)的頭等大事。國(guó)防應(yīng)用總是優(yōu)先考慮高端且高效的系統(tǒng)。在此背景下的主流技術(shù)趨勢(shì)是，美國(guó)、中國(guó)、歐盟和日本已經(jīng)用更小的固態(tài)系統(tǒng)取代行波管（TWT），以提供更高的性能和可擴(kuò)展性。隨著新型GaN基有源電子掃描陣列（AESA）雷達(dá)系統(tǒng)的應(yīng)用，基于GaN的軍用雷達(dá)預(yù)計(jì)將主導(dǎo)GaN軍事市場(chǎng)，預(yù)計(jì)2018~2024年該細(xì)分市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將超過21%。

對(duì)于需要高頻高輸出的衛(wèi)星通信應(yīng)用，GaN有望逐步取代砷化鎵（GaAs）解決方案。對(duì)于有線電視（CATV）和民用雷達(dá)市場(chǎng)，GaN與LDMOS或GaAs相比仍然面臨著高成本壓力，但其附加價(jià)值顯而易見。對(duì)于代表GaN重要消費(fèi)市場(chǎng)機(jī)遇的RF能量傳輸市場(chǎng)，GaN-on-Si可提供更具成本效益的解決方案。

最后但并非最不重要的是，意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）剛剛正式宣布它們正在瞄準(zhǔn)采用GaN-on-Si技術(shù)的手機(jī)PA。GaN PA能夠進(jìn)入手機(jī)應(yīng)用嗎？它們有哪些優(yōu)勢(shì)和瓶頸？

本報(bào)告包含了Yole對(duì)不同細(xì)分市場(chǎng)GaN應(yīng)用的理解。本報(bào)告全面概述了5G對(duì)無線基礎(chǔ)設(shè)施、射頻前端（FE）和基于GaN的軍事市場(chǎng)的影響，以及Yole對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和未來發(fā)展的展望。

GaN-on-SiC、GaN-on-Si、GaN-on-Diamond的未來發(fā)展

GaN如何贏得競(jìng)爭(zhēng)，哪種技術(shù)終將勝出？

自從20年前第一批商用產(chǎn)品問世，GaN在射頻功率應(yīng)用領(lǐng)域已成為L(zhǎng)DMOS和GaAs的重要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，并且，正在以更低的成本不斷提高性能和可靠性。首批GaN-on-SiC和GaN-on-Si器件幾乎同時(shí)出現(xiàn)，但GaN-on-SiC在技術(shù)上已經(jīng)變得更加成熟。GaN-on-SiC目前主導(dǎo)了RF GaN市場(chǎng)，已滲透到4G LTE無線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將部署在5G sub-6Ghz的RRH架構(gòu)中。

不過，與此同時(shí)，經(jīng)濟(jì)高效的LDMOS技術(shù)也取得了顯著進(jìn)步，可能會(huì)對(duì)5G sub-6Ghz有源天線和大規(guī)模多輸入多輸出（MIMO）應(yīng)用中的GaN解決方案發(fā)起挑戰(zhàn)。在此背景下，GaN-on-Si作為潛在的挑戰(zhàn)者可能會(huì)擴(kuò)展到8英寸晶圓，為商用市場(chǎng)提供具有成本效益的解決方案。盡管到了2019年第一季度，GaN-on-Si仍然處于小批量生產(chǎn)階段，但是，預(yù)計(jì)它將挑戰(zhàn)基站（BTS）和RF能源市場(chǎng)中現(xiàn)有的LDMOS解決方案。

GaN-on-Si廠商的另一個(gè)目標(biāo)市場(chǎng)是大規(guī)模消費(fèi)類5G手機(jī)PA市場(chǎng)，如果成功，將在未來幾年開辟新的市場(chǎng)機(jī)遇。隨著GaN-on-Si產(chǎn)品的最終上量，GaN-on-SiC和GaN-on-Si可能會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)在市場(chǎng)上共存。

最后但并非最不重要的是，創(chuàng)新的GaN-on-Diamond技術(shù)正在參與競(jìng)爭(zhēng)，與其它競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)相比，GaN-on-Diamond技術(shù)有望提供更高的功率輸出密度和更小的占位面積。該技術(shù)主要針對(duì)性能驅(qū)動(dòng)型應(yīng)用，例如高功率基站、軍事和衛(wèi)星通信等。

本報(bào)告探討了SiC、Si、金剛石（Diamond）和體GaN不同襯底平臺(tái)上的RF GaN器件技術(shù)。本報(bào)告預(yù)期了未來幾年的市場(chǎng)格局和成本趨勢(shì)，概述了GaN分立晶體管、單片微波集成電路（MMIC）和前端模塊（FEM）技術(shù)，并特別關(guān)注了新興的封裝技術(shù)。

2018~2024年GaN RF器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

RF GaN供應(yīng)鏈現(xiàn)狀

RF GaN商用產(chǎn)品或樣品目前主要有三種不同的襯底平臺(tái)：SiC、Si和Diamond。每種技術(shù)的成熟度對(duì)各個(gè)供應(yīng)鏈的成熟度有很大影響。GaN-on-SiC作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，供應(yīng)鏈已經(jīng)成熟，擁有眾多廠商和不同的集成水平。在RF組件層面，頂級(jí)供應(yīng)商包括住友電工（SEDI）、科銳（Cree/Wolfspeed）和Qorvo。韓國(guó)艾爾福（RFHIC）自2017年上市后，營(yíng)收獲得了大幅增長(zhǎng)。領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體代工廠穩(wěn)懋半導(dǎo)體（Win Semiconductors）目前正在積極供應(yīng)RF GaN產(chǎn)品。MACOM-ST聯(lián)盟引領(lǐng)了GaN-on-Si競(jìng)爭(zhēng)，而RFHIC和Akash Systems公司則是推動(dòng)GaN-on-Diamond技術(shù)的兩大主要供應(yīng)商。

對(duì)于軍事市場(chǎng)，各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都在加強(qiáng)自己的GaN RF生態(tài)系統(tǒng)。GaN的應(yīng)用受到許多強(qiáng)勢(shì)廠商的推動(dòng)，例如來自美國(guó)的雷神（Raytheon）、諾斯洛普·格魯門（Northrop Grumman）、洛克希德馬丁（Lockheed Martin）等，來自歐洲的UMS、空中客車（Airbus）、薩博（Saab）等，以及中國(guó)領(lǐng)先的垂直整合廠商中國(guó)電子科技集團(tuán)公司（CETC）。

不過，在電信市場(chǎng)，情況有所不同。2018年發(fā)生了很多戰(zhàn)略合作和并購(gòu)。

■ 市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者SEDI和貳陸（II-VI）建立了垂直整合的6英寸GaN-on-SiC晶圓平臺(tái)，以滿足5G領(lǐng)域不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求。

■ 科銳收購(gòu)了英飛凌（Infineon）RF業(yè)務(wù)，包括LDMOS和GaN-on-SiC技術(shù)的封裝和測(cè)試。

本報(bào)告概覽了RF GaN產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，覆蓋了SiC、Si和Diamond襯底上外延、器件和模塊設(shè)計(jì)的價(jià)值鏈，以及Yole對(duì)當(dāng)前市場(chǎng)動(dòng)態(tài)和未來發(fā)展的理解和展望。

全球GaN RF廠商地圖