第三代半导体潮起，我国GaN射频市场迎何机遇？

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。

2021中国5G新材料产业创新大会

—射频通信产业技术发展大会

射频器件是无线连接的核心，是实现信号发送和接收的基础零件，有着广泛的应用。随着5G产业化的逐步推进，射频器件的需求将大幅增加。

为此，南京江北新区、国家新材料产业发展战略咨询委员会和DT新材料将于2021年12月15日-17日在南京联合举办《2021中国5G新材料产业创新大会--射频通信产业技术发展大会》。会议已邀请中电55所、南方科技大学、大连理工、苏州纳米所、上海微系统所、南京控维通信相关大咖为您送上精彩报告。具体如下：

GaN HEMT在5G基站中的应用

刘  柱--中国电子科技集团公司第五十五研究所化合物半导体器件产品部副主任

宽禁带半导体器件的最新研究进展

于洪宇-南方科技大学教授、深港微电子学院院长

宽禁带半导体器件集成与系统

梁红伟-大连理工大学教授、微电子学院副院长

SiC功率器件在5G基站应用中的机遇及挑战

李士颜-中国电子科技集团公司第五十五研究所宽禁带半导体电力电子器件国家重点实验室研发主管

硅基氮化镓射频功率电子器件及材料研究

孙  钱-中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员

碳化硅晶圆高效CMP加工技术

刘卫丽-中科院上海微系统与信息技术研究所研究员

卫星通信设备材料需求

赖海光-南京控维通信科技有限公司副总经理

参会群体

(1) 射频、功率器件、滤波器、功放器、天线、电磁屏蔽和热管理等相关企业
(2) 政府、协会、化工园区、产业园、经济开发区等招商引智单位

(3) 高校产学研合作部门或课题组

(4) 证券、基金和投融资机构

参会联系

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参会地址：江苏省南京市浦口区高新开发区江北新区产业技术研创园浦滨路207号 瑞斯丽酒店