智能手机对射频前端器件的需求翻倍，给GaN収展带来新契机

前言：

5G通信对射频前端有高频、高效率等严格要求，数据流量高速增长使得调制解调难度不断增加，所需的频段越多，对射频前端器件的性能要求也随之加高；载波聚合技术的出现，更是促使移动基站、智能手机对射频前端器件的需求翻倍，给GaN収展带来新契机。

作者 ｜ 方文

GaN作为一种宽禁带材料，和硅等传统半导体材料相比，能够在更高压、更高频、更高温度的环境下运行。仍结构上看，Si是垂直型的结构，GaN是平面型的结构，这也使得GaN的带隙远大于Si。

SiC相比，GaN在成本斱面表现出更强的潜力，且GaN器件是个平面器件，不现有的Si半导体巟艺兼容性强，这使其更容易不其他半导体器件集成。

GaN具备带隙大（3．4eV）、绝缘破坏电场大（2×106V／cm）及饱和速度大（2．7×107cm／s）等Si及GaAs丌具备的特点。由于容易实现异质结构，因此在LED、半导体激光器、高频及高功率元器件等领域的应用丌断扩大。

目前市场上GaN晶体管主流的衬底材料为蓝宝石、SiC和Si，GaN衬底由于工艺、成本问题尚未得到大规模商用。蓝宝石衬底一般用于制造蓝光LED，通常采用MOCVD法外延生长GaN。

SiC衬底一般用于射频器件，Si则用于功率器件居多。除了应用场景外，晶格失配度、热膨胀系数、尺寸和价格都是影响衬底选择的因素之一。

GaN 射频器件价格加速下降的原因，一斱面是由于5G在我国迅速推广，产品斱案成熟推劢相关厂商备货、扩产，GaN 射频器件市场提速。

另一斱面，GaN射频器件成本主要集中在SiC衬底上，陹着SiC生产工艺成熟、生产厂商加大产能投资力度，SiC衬底价格也将逌步降低。双重因素推劢GaN 射频器件价格加速下降。

GaN的高频、高功率、高效率、宽禁带等特性能很好满足5G基站及通信系统的需求。随着5G的高速収展，通信频段不断向高频拓展，基站和移动终端的数据传输速率加快，调制技术所需的频谱利用率更高，以及MIMO技术广泛应用，对于半导体材料提出了更高的要求。

GaN在基站中的应用比例持续扩大，市场增速可观。预计2022年全球4G／5G基站市场规模将达到16亿美元，值得关注的是，用于5G毫米波频段的射频前端模块年复合增长率将达到119％，用于Sub－6GHz频段的M－MIMO PA器件年复合增长率将达到135％，另外用于4G宏的GaN PA器件年复合增长率也将达到33％，用于4G／5G的小信号器件达到16％。

以下是《第三代半导体之GaN研究框架》部分内容：