5G性能爆發(fā)突破口 RF GaN蓬勃發(fā)展

盡管疫情造成了短期影響，SiC設(shè)備市場收入依舊繼續(xù)增長，預(yù)計到2025年將超過30億美元。EV/HEV仍然是SiC器件的殺手級應(yīng)用。盡管H1-2020年全球增長放緩，但SiC解決方案的設(shè)計成果最近成倍增加，2019-2020年期間市場前景一片光明。

Yole development預(yù)計到2025年GaN業(yè)務(wù)將超過6.8億美元。例如，2019年底Oppo的in-box快速充電器采用GaN HEMT，提高了這種寬帶隙材料的滲透率。GaN與終端消費(fèi)者接觸只是剛剛開始，它將獲得大規(guī)模量產(chǎn)。

到2025年，GaN RF3設(shè)備的市場總額將超過20億美元。Yole Developpement預(yù)計2019年至2025年期間CAGR為12%。電信和國防應(yīng)用推動了該市場的發(fā)展。軍用氮化鎵射頻器件預(yù)計將迅速增長。預(yù)計到2025年，收入將超過10億美元。GaN RF業(yè)務(wù)不僅依賴于OEM技術(shù)選擇，還取決于地緣政治背景。

RF GaAs模具市場將從2019年的28億美元左右增長到2025年的36億美元以上。這一市場是由5G和Wi-Fi6手機(jī)應(yīng)用需求的增長推動的。

5G電信基礎(chǔ)設(shè)施：GaN的優(yōu)勢

“在動態(tài)的5G基礎(chǔ)設(shè)施市場，對更高效的天線類型的競爭持續(xù)不斷。從RRH7到AAS8的訂制技術(shù)將把射頻前端從少量的高功率射頻線轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康牡凸β噬漕l線。”與此同時，在Sub-6 GHz和毫米波頻段部署更高的頻率，促使OEM尋找新的天線技術(shù)平臺，這需要具有更大的帶寬，更高的效率和更好的熱管理。在這種背景下，GaN技術(shù)已經(jīng)成為射頻功率應(yīng)用中LDMOS和GaAs的有力競爭對手，它表現(xiàn)出了持續(xù)的性能和良好的可靠性，潛在地降低了系統(tǒng)水平上的成本。在進(jìn)入4G LTE電信基礎(chǔ)設(shè)施市場后，GaN-on-SiC預(yù)計將保持其在5G Sub-6 GHz RRH實(shí)現(xiàn)方面的強(qiáng)勢地位。然而，在5G Sub-6 Ghz以下的新興市場中，作為大規(guī)模的MIMO部署，GaN和LDMOS之間的競爭仍在繼續(xù)。盡管低成本LDMOS技術(shù)在sub-6 GHz的高頻性能方面取得了顯著進(jìn)展，GaN-on-SiC提供了顯著的帶寬、PAE和功率輸出。

電信和國防應(yīng)用推動RF GaN蓬勃發(fā)展

電信和國防應(yīng)用推動射頻氮化鎵（RF GaN）蓬勃發(fā)展。根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)Yole Développement調(diào)查指出，RF GaN產(chǎn)業(yè)于2017~2023年間的年復(fù)合增長率達(dá)到23%。隨著工業(yè)不斷地發(fā)展，截至2017年底，RF GaN市場產(chǎn)值已經(jīng)接近3.8億美元，2023年將達(dá)到13億美元以上。

目前國防仍是RF GaN的主要市場，因?yàn)槠鋵I(yè)化的高性能需求和價格敏感度（Price Sensitivity）較低，因而為以GaN為基底的產(chǎn)品提供了許多機(jī)會。2017~2018年，國防部門占了RF GaN市場總量的35％以上，完全沒有減少的趨勢。Yole Développement資深技術(shù)與市場分析師Hong Lin表示，我們相信這個重要的GaN市場將持續(xù)與GaN的整體滲透力一起成長。

GaAS，電力半導(dǎo)體行業(yè)的關(guān)鍵部分

GaAs設(shè)備是手機(jī)市場的主要應(yīng)用領(lǐng)域，每臺手機(jī)的PA含量都在增加?？偟膩碚f，4G LTE手機(jī)需要覆蓋多個頻段，每臺手機(jī)的PA數(shù)量越來越多。5G對PA的需求至少是4G的兩倍。加上對線性度和功率的嚴(yán)格要求，GaAs成為射頻FEM中PA的不二選擇。盡管CMOS芯片成本較低，但在模塊和性能方面，它不一定比GaAs有優(yōu)勢。

Yole復(fù)合半導(dǎo)體和新興材料技術(shù)和市場分析師Poshun Chiu解釋：“在移動連接方面，Wi-Fi 6在2019年開始進(jìn)入市場，一些OEM廠商推出了帶有Wi-Fi 6的新手機(jī)，如三星的Galaxy S10、iPhone 11，小米是第一家擁有Wi-Fi 6的中國手機(jī)公司。與傳統(tǒng)解決方案相比，得益于線性和高功率輸出讓GaAS解決方案變得極具價值?！?/p>

功率SiC器件的繁榮要感謝汽車應(yīng)用

自SiC首次商業(yè)化以來，功率SiC器件市場一直受到電源應(yīng)用的推動。盡管如此，2018年，SiC在特斯拉逆變器中彰顯價值后，汽車已成為殺手級應(yīng)用。自那以來，不同汽車制造商宣布的SiC解決方案設(shè)計大獎已成倍增加。 2020年，比亞迪還為其高級車型采用了基于SiC的主逆變器解決方案。預(yù)計其他汽車制造商，例如奧迪，大眾和現(xiàn)代，將在其下一代車型中采用SiC。

在繁榮的SiC電源市場中，汽車市場無疑是最主要的驅(qū)動力，到2025年將占據(jù)整個設(shè)備市場份額的60％以上。

Ezgi Dogmus：“但是，在全球Covid-19爆發(fā)之后，幾乎所有汽車OEM都不得不關(guān)閉，供應(yīng)鏈面臨嚴(yán)重中斷，在這種情況下，我們預(yù)計功率SiC市場的同比增長將在2020年放緩至7％，這將對2020年第一季度和2020年第二季度產(chǎn)生重大影響?！?/p>

此外，Yole Développement逆向工程和成本核算公司System Plus Consulting，深入分析了復(fù)合半導(dǎo)體和電源技術(shù)以及領(lǐng)先半導(dǎo)體公司做出的技術(shù)選擇。

Yole關(guān)于SiC和GaN應(yīng)用的《復(fù)合半導(dǎo)體季度市場監(jiān)測報告》于每年3月，6月，9月12月初發(fā)布。這些服務(wù)的目的是深入介紹快速變化的市場動態(tài)以及主要參與者的策略。

Yole的季度市場監(jiān)測報告在20年第4季度進(jìn)行了改進(jìn)，并逐步包含兩個模塊：

?模塊I：用于電力電子應(yīng)用的GaN和SiC

?模塊II：用于射頻電子應(yīng)用的GaAs和GaN

此外，市場研究和策略咨詢公司Yole還發(fā)布了年度RF GaN和GaAs技術(shù)和市場報告：GaN RF市場，參與者，技術(shù)和襯底報告以及GaAs晶圓和Epiwafer市場報告，光子學(xué)，LED，顯示器 和2020年的光伏應(yīng)用。

GaN 射頻市場：美日統(tǒng)治，歐洲次之，中國新進(jìn)

最后，介紹一下主要玩家分布，據(jù)專利數(shù)量來看，據(jù) Yole 統(tǒng)計，2019 年全球 3750 多項(xiàng)專利一共可分為 1700 多個專利家族。這些專利涉及 RF GaN 外延、RF 半導(dǎo)體器件、集成電路和封裝等。Cree（Wolfspeed）擁有最強(qiáng)的專利實(shí)力，在 RF 應(yīng)用的 GaN HEMT 專利競爭 中，尤其在 GaN-on-SiC 技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其主要專利競爭對手住友電工和富士通。英特爾和 MACOM 是目前最活躍的 RF GaN 專利申請者，主要聚焦在 GaN-on-Si 技術(shù)領(lǐng)域。 GaN RF HEMT 相關(guān)專利領(lǐng) 域的新進(jìn)入者主要是中國廠商，例如 HiWafer（海威華芯），三安集成、華進(jìn)創(chuàng)威。

與 RF GaN-on-Si 相關(guān)的專利自 2011 年以來一直穩(wěn)定增長，與 GaN-onSiC 相關(guān)的專利則一直在波動。RF GaN-on-Si 專利中，17%的 RF GaN 專利明確聲明用于 GaN 襯底。主要專利受讓人是英特爾和 MACOM，其次是住友電工、英飛凌、松下、HiWafer、CETC、富士通和三菱電機(jī)。
編輯：hfy