电信和国防市场推动射频氮化镓（RF GaN）应用

电信和国防市场推动射频氮化镓（RF GaN）应用

据麦姆斯咨询介绍，近年来，GaN凭借高频下更高的功率输出和更小的占位面积，被射频行业大量应用。在电信基础设施和国防两大主要市场的推动下，预计到2024年RF GaN整体市场规模将增长至20亿美元。

过去十年，全球对电信基础设施的投资一直很稳定，并且，中国政府的投入近年持续增长。在这个稳定的市场中，更高的频率趋势，为RF GaN在5G网络频率低于6GHz（sub-6Ghz）的功率放大器（PA）中找到了用武之地。该应用预计将在未来五年内推动GaN市场的增长。

尽管下一代有源天线技术可以为硅横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）技术提供优势，但由于热管理等技术限制，以及在大多数高密度领域对此类天线的本地化需求，射频拉远头（RRH）将不会被替代，并将采用GaN PA长期存在。从2021年开始，小型蜂窝和回程连接的大规模应用也将为RF GaN带来重大机遇。

国家安全一直是全球各国的头等大事。国防应用总是优先考虑高端且高效的系统。在此背景下的主流技术趋势是，美国、中国、欧盟和日本已经用更小的固态系统取代行波管（TWT），以提供更高的性能和可扩展性。随着新型GaN基有源电子扫描阵列（AESA）雷达系统的应用，基于GaN的军用雷达预计将主导GaN军事市场，预计2018~2024年该细分市场的复合年增长率（CAGR）将超过21%。

对于需要高频高输出的卫星通信应用，GaN有望逐步取代砷化镓（GaAs）解决方案。对于有线电视（CATV）和民用雷达市场，GaN与LDMOS或GaAs相比仍然面临着高成本压力，但其附加价值显而易见。对于代表GaN重要消费市场机遇的RF能量传输市场，GaN-on-Si可提供更具成本效益的解决方案。

最后但并非最不重要的是，意法半导体（STMicroelectronics）刚刚正式宣布它们正在瞄准采用GaN-on-Si技术的手机PA。GaN PA能够进入手机应用吗？它们有哪些优势和瓶颈？

本报告包含了Yole对不同细分市场GaN应用的理解。本报告全面概述了5G对无线基础设施、射频前端（FE）和基于GaN的军事市场的影响，以及Yole对当前市场动态和未来发展的展望。

GaN-on-SiC、GaN-on-Si、GaN-on-Diamond的未来发展

GaN如何赢得竞争，哪种技术终将胜出？

自从20年前第一批商用产品问世，GaN在射频功率应用领域已成为LDMOS和GaAs的重要竞争对手，并且，正在以更低的成本不断提高性能和可靠性。首批GaN-on-SiC和GaN-on-Si器件几乎同时出现，但GaN-on-SiC在技术上已经变得更加成熟。GaN-on-SiC目前主导了RF GaN市场，已渗透到4G LTE无线基础设施市场，预计将部署在5G sub-6Ghz的RRH架构中。

不过，与此同时，经济高效的LDMOS技术也取得了显著进步，可能会对5G sub-6Ghz有源天线和大规模多输入多输出（MIMO）应用中的GaN解决方案发起挑战。在此背景下，GaN-on-Si作为潜在的挑战者可能会扩展到8英寸晶圆，为商用市场提供具有成本效益的解决方案。尽管到了2019年第一季度，GaN-on-Si仍然处于小批量生产阶段，但是，预计它将挑战基站（BTS）和RF能源市场中现有的LDMOS解决方案。

GaN-on-Si厂商的另一个目标市场是大规模消费类5G手机PA市场，如果成功，将在未来几年开辟新的市场机遇。随着GaN-on-Si产品的最终上量，GaN-on-SiC和GaN-on-Si可能会在一段时间内在市场上共存。

最后但并非最不重要的是，创新的GaN-on-Diamond技术正在参与竞争，与其它竞争技术相比，GaN-on-Diamond技术有望提供更高的功率输出密度和更小的占位面积。该技术主要针对性能驱动型应用，例如高功率基站、军事和卫星通信等。

本报告探讨了SiC、Si、金刚石（Diamond）和体GaN不同衬底平台上的RF GaN器件技术。本报告预期了未来几年的市场格局和成本趋势，概述了GaN分立晶体管、单片微波集成电路（MMIC）和前端模块（FEM）技术，并特别关注了新兴的封装技术。

2018~2024年GaN RF器件市场规模预测

RF GaN供应链现状

RF GaN商用产品或样品目前主要有三种不同的衬底平台：SiC、Si和Diamond。每种技术的成熟度对各个供应链的成熟度有很大影响。GaN-on-SiC作为一项成熟的技术，供应链已经成熟，拥有众多厂商和不同的集成水平。在RF组件层面，顶级供应商包括住友电工（SEDI）、科锐（Cree/Wolfspeed）和Qorvo。韩国艾尔福（RFHIC）自2017年上市后，营收获得了大幅增长。领先的化合物半导体代工厂稳懋半导体（Win Semiconductors）目前正在积极供应RF GaN产品。MACOM-ST联盟引领了GaN-on-Si竞争，而RFHIC和Akash Systems公司则是推动GaN-on-Diamond技术的两大主要供应商。

对于军事市场，各个国家和地区都在加强自己的GaN RF生态系统。GaN的应用受到许多强势厂商的推动，例如来自美国的雷神（Raytheon）、诺斯洛普·格鲁门（Northrop Grumman）、洛克希德马丁（Lockheed Martin）等，来自欧洲的UMS、空中客车（Airbus）、萨博（Saab）等，以及中国领先的垂直整合厂商中国电子科技集团公司（CETC）。

不过，在电信市场，情况有所不同。2018年发生了很多战略合作和并购。

■ 市场领导者SEDI和贰陆（II-VI）建立了垂直整合的6英寸GaN-on-SiC晶圆平台，以满足5G领域不断增长的市场需求。

■ 科锐收购了英飞凌（Infineon）RF业务，包括LDMOS和GaN-on-SiC技术的封装和测试。

本报告概览了RF GaN产业现状，覆盖了SiC、Si和Diamond衬底上外延、器件和模块设计的价值链，以及Yole对当前市场动态和未来发展的理解和展望。

全球GaN RF厂商地图