中国第三代半导体GaN射频市场

第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。GaN 是一种 III/V 直接带隙半导体，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽 车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。

射频：5G 基站、雷达——GaN 射频器件大有可为

自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能和可靠性不断提高且成本不断降低。第一批 GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 器件几乎同时出现，但 GaN-on-SiC 技术更加成熟。目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在5G的Sub-6GHz实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。

在常用半导体工艺中，CMOS 低功耗、高集成度、低成本等优势显著。SiGe 工艺兼容性优势突出，几乎能 与硅半导体超大规模集成电路行业中的所有新工艺技术兼容。GaAs 在高功率传输领域具有优异的物理性能。GaN 在高温、高频、大功率射频组件应用独具优势。基于功耗和成本等因素，消费终端产品明显更多采用CMOS 技术；CPE 采用 CMOS 和 SiGe BiCMOS；低功耗接入点则采用CMOS、SiGe BiCMOS和GaAs；而高功率基站领域则是GaAs和GaN的天下。

GaN 非常适合毫米波领域所需的高频和宽带宽，可满足性能和小尺寸要求。使用 mmWave 频段的应用将 需要高度定向的波束成形技术，这意味着射频子系统将需要大量有源元件来驱动相对紧凑的孔径。GaN 非常适合这些应用，因为小尺寸封装的强大性能是 GaN 最显著的特征之一。

在高功率放大器方面，LDMOS 技术由于其低频限制只在高射频功率方面取得了很小进展。GaAs 技术能够 在 100GHz 以上工作，但其低导热率和工作电压限制了其输出功率水平。50V GaN/SiC 技术在高频下可提供数百瓦的输出功率，并能提供雷达系统所需的坚固性和可靠性。HV GaN/SiC 能够实现更高的功率，同时可显著降低射频功率晶体管的数量、系统复杂性和总成本。

射频：射频氮化镓市场快速增长

RF GaN市场在过去几年中经历了令人瞩目的增长，并已经改变了RF功率行业。大多数Sub 6GHz 的蜂窝网络都将采用氮化镓器件，因为 LDMOS 无法承受如此之高的频率，而砷化镓对于高功率应用又非理想之选。同时，由于较高的频率会降低每个基站的覆盖范围，需要安装更多的晶体管，因此市场规模将迅速扩大。GaN器件收入目前占整个市场20%左右，到2025年预计将占到50%以上。根据Yole数据，2017年RF GaN市场规模约3.8亿美元，预计2023年达13亿美元，主要应用领域为无线基础设施、国防军工、有线电视系统等。

随着新的基于 GaN 的有源电子扫描阵列（AESA）雷达系统的实施，基于 GaN 的军用雷达预计将主导 GaN军事市场，从 2018 年的 2.7 亿美元增长至 2024 年的 9.77 亿美元，CAGR 达 23.91％，具有很大的增长潜力。GaN 无线基础设施的市场规模将从 2018 年的 3.04 亿美元增长至 2024 年的 7.52 亿美元，CAGR 达 16.3%。GaN有线宽带市场规模从 2018 年的 1,550 万美元增长至 2024 年的 6,500 万美元，CAGR 达 26.99%。GaN 射频功率市场规模从 2018 年的 200 万美元增长至 2024 年的 10,460 万美元，CAGR 达 93.38%，具有很大的成长空间。

氮化镓射频器件供应商

在GaN射频器件领域，顶级供应商包括日本住友电工（SEDI）、美国科锐（Cree/Wolfspeed）和Qorvo、韩国艾尔福（RFHIC）等。化合物半导体代工厂包括稳懋半导体（Win Semi）、三安光电等。

其中，Cree（Wolfspeed）拥有最强的专利实力，在 RF 应用的 GaN HEMT 专利竞争 中，尤其在 GaN-on-SiC 技术方面处于领先地位，远远领先于其主要专利竞争对手住友电工和富士通。英特尔和 MACOM 是目前最活跃的 RF GaN 专利申请者，主要聚焦在 GaN-on-Si 技术领域。GaN RF HEMT 相关专利领 域的新进入者主要是中国厂商，例如 HiWafer（海威华芯），三安集成、华进创威。