5G時(shí)代,第三代半導(dǎo)體將大有可為

第三代半導(dǎo)體，又稱寬禁帶半導(dǎo)體，是以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的半導(dǎo)體材料，具備高壓、高溫、高頻大功率等特性。目前已廣泛應(yīng)用在無線基礎(chǔ)設(shè)施（基站）、衛(wèi)星通信、軌道交通、新能源汽車、消費(fèi)電子等領(lǐng)域。

先說說碳化硅，SiC器件以其固有的高頻、大功率、高溫和抗惡劣環(huán)境應(yīng)用潛力，在許多領(lǐng)域可以取代Si，打破硅基材料本身性能造成的許多局限性，在航空航天、新能源汽車、軌道交通、高壓輸變電、分布式能源等領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用，也是各國爭相搶占的產(chǎn)業(yè)高地。

再說說氮化鎵，剛才也提到，5G的基站需要在原有4G基礎(chǔ)上進(jìn)一步大規(guī)模建設(shè)，其主要原因是5G的頻譜高，基站的覆蓋面就相應(yīng)變小，相對(duì)于4G，5G的建設(shè)需要更多的小基站才能消除盲區(qū)。頻譜是5G的血液，要提高頻譜利用率，主要的技術(shù)方式是增加基站和天線的數(shù)量，對(duì)應(yīng)5G中的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)為大規(guī)模天線陣列(MassiveMIMO)和超密集組網(wǎng)(UDN)。

5G時(shí)代，射頻器件的重要程度大大超過4G時(shí)代。而GaN有一個(gè)重要的原生優(yōu)勢——高效率。高效率對(duì)5G可謂一個(gè)決定性的優(yōu)勢。對(duì)于整個(gè)MIMO基站，其里面有64個(gè)通道，每個(gè)通道的效率哪怕有些許的提高，對(duì)基站本身的散熱都會(huì)有很大的改善，功率也隨之提高，整個(gè)覆蓋范圍就變大。

目前GaN技術(shù)已成為高頻、大功耗應(yīng)用技術(shù)的首選，不論在頻寬、性能、容量、成本間均可做出最佳成效。

Yole數(shù)據(jù)顯示，截止到2018年底，RF GaN的市場規(guī)模接近4.85億美元。雖然目前全球只有少數(shù)廠商展示了商業(yè)化的GaN技術(shù)，但事實(shí)上已經(jīng)有許多公司投入研發(fā)GaN技術(shù)。而5G通信的快速崛起，成為GaN技術(shù)發(fā)展的重要契機(jī)。預(yù)計(jì)到2023年，全球GaNRF器件市場規(guī)模將達(dá)到13億美元。

圖: 2019-2023年全球GaN RF器件市場規(guī)模預(yù)測

結(jié) 語

中國必定成為5G的領(lǐng)頭羊。正如華為，目前已經(jīng)在5G領(lǐng)域頗具造詣，從5G訂單和基站數(shù)量看來，華為5G也正逐漸被業(yè)界認(rèn)可。在中美貿(mào)易摩擦不斷升級(jí)的局勢下，提高半導(dǎo)體產(chǎn)品國產(chǎn)化率的呼聲日益強(qiáng)烈。中國開展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比較晚，在微波射頻和電力電子領(lǐng)域與國外相比水平較低。近年來，中國也在積極推進(jìn)第三代半導(dǎo)體相關(guān)產(chǎn)業(yè)的步伐，全國已形成了京津冀、長三角、珠三角、閩三角以及中西部等三代半產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。相信5G將帶來半導(dǎo)體材料革命性的變化，我國的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也將迎來迅猛發(fā)展。