5G射頻前端市場蓬勃發(fā)展 GaN的優(yōu)勢異常明顯

目前射頻前端元器件基本均由半導(dǎo)體工藝制備，如手機(jī)端的功率放大器（PA）和低噪聲放大器（LNA）主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si，射頻（RF）開關(guān)主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料，從目前的材料工藝角度來看，主要針對5G的Sub－6GHz范圍。以PA為例，許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，GaN技術(shù)的運(yùn)用將能為PA帶來高效低功耗的優(yōu)勢。

對于此觀點(diǎn)，紫光展銳高級市場經(jīng)理賈智博認(rèn)為：“GaN的性能確實會比較好，但目前主要產(chǎn)品在基站PA被較為廣泛的采用。不過在手機(jī)端，GaN的運(yùn)用還需要克服電壓和成本的問題，紫光展銳會長期保持關(guān)注?！?/p>

Qorvo移動事業(yè)部應(yīng)用工程師高級經(jīng)理Anson Zhang則表示：“與之前的半導(dǎo)體工藝相比，GaN的優(yōu)勢在更高的功率密度及更高的截止頻率。在5G高集成的Massive MIMO應(yīng)用中，它可實現(xiàn)高集成化的解決方案，如模塊化射頻前端器件。在毫米波應(yīng)用上，GaN的高功率密度特性在實現(xiàn)相同覆蓋條件及用戶追蹤功能下，可有效減少收發(fā)通道數(shù)及整體方案的尺寸。實現(xiàn)性能成本的最優(yōu)化組合。隨著5G時代的到來，小基站及Massive MIMO的飛速發(fā)展，會對集成度要求越來越高，GaN自有的先天優(yōu)勢會加速功率器件集成化的進(jìn)程。5G會帶動GaN這一產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展?！?/p>

當(dāng)然，與紫光展銳在手機(jī)及基站端應(yīng)用方面的觀點(diǎn)一致，Anson Zhang補(bǔ)充道：“但是GaN的應(yīng)用更多的還是在基站端。手機(jī)終端因為可移動性的要求，頻率還是以6G以下為主，所以GaAs PA還是主流?！?/p>

而作為已在GaN運(yùn)用中擁有成熟技術(shù)的MACOM，MACOM技術(shù)、射頻功率工程和應(yīng)用領(lǐng)域的杰出研究員Walter Honcharenko表示：“MACOM是領(lǐng)先的GaN－on－Si（硅基氮化鎵）器件開發(fā)商。GaN－on－Si器件可提供更高的效率，這有助于開發(fā)商設(shè)計和部署更小、更輕的基站硬件。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商致力于提供盡可能多天線以達(dá)到目標(biāo)容量，而將GaN－on－Si器件技術(shù)與模塊驅(qū)動設(shè)計相結(jié)合，便能夠設(shè)計并部署更小、更輕的產(chǎn)品?！?/p>

顯然，GaN的使用的確會帶來許多優(yōu)勢，如集成度更高、高功率密度、低功耗及具有極強(qiáng)的成本效益，以SiGe only MIMO天線為例，擁有1024個單元裸片面積達(dá)到4096mm2，而性能相同的GaN－based MIMO天線，盡管價格更高，但功耗可以降低40％，裸片面積減少94％，成本降低80％。但需要注意的是，目前GaN的運(yùn)用主要集中在基站端，而在手機(jī)端由于5G應(yīng)用主要在Sub－6GHz，同時面臨電壓及成本等因素的制約，目前依然以GaAs PA為主。

5G不僅為射頻前端廠商帶來了許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)，同時也為這些廠商帶來了相應(yīng)的紅利。隨著頻段的增加和多天線MIMO技術(shù)的引入帶動射頻前端器件市場快速增長。Yole預(yù)計，射頻前端市場規(guī)模將從2016年的101億美元增長到2022年的228億美元，年增長率達(dá)到14％。

市場的擴(kuò)大也為這些廠商帶來更多的機(jī)遇，Anson Zhang認(rèn)為：“整業(yè)仍將延續(xù)平穩(wěn)增長的態(tài)勢。其中IoT的相關(guān)領(lǐng)域?qū)蔀樵鲩L亮點(diǎn)。與之而來的5G相關(guān)領(lǐng)域也將迎來爆發(fā)期。整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)仍將延續(xù)平衡增長的態(tài)勢，其中IoT以及5G等領(lǐng)域都將會迎來爆發(fā)期。Qorvo將繼續(xù)保持在移動終端和基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢，尋求快速增長。公司在IoT和5G等領(lǐng)域已經(jīng)做好提前部署，并會有一系列新產(chǎn)品面世?！?/p>

MACOM對于如今市場的表示也秉持樂觀態(tài)度，Walter Honcharenko表示：“當(dāng)今的射頻前端市場主要由5G驅(qū)動。這項技術(shù)帶來的機(jī)遇不斷增加，MACOM很高興能夠參與其中，并且預(yù)測為各種5G頻段開發(fā)器件、組件以及前端模組解決方案的需求將會不斷增加?！?/p>

對于在國內(nèi)射頻前端領(lǐng)先的紫光展銳而言，5G射頻前端市場的蓬勃發(fā)展自然也樂見其成，賈智博表示：“射頻前端產(chǎn)品線（RDA）一直以來都是紫光展銳的名牌。尤其是當(dāng)前智能手機(jī)市場增速放緩而射頻前端市場增長潛力巨大的情況下，更將成為重點(diǎn)！”

同時，紫光展銳也針對目前快速增長的市場做了相應(yīng)的準(zhǔn)備，賈智博補(bǔ)充道：“首先，公司會集中優(yōu)質(zhì)資源，不斷增加研發(fā)投入來補(bǔ)強(qiáng)和完善產(chǎn)品線；其次，注重提升產(chǎn)品品質(zhì)，努力打造拳頭產(chǎn)品；最后，提供多樣性的解決方案。對于市場變化的應(yīng)對措施主要有兩點(diǎn)，其一是與主芯片廠商密切溝通，積極參與產(chǎn)品定義，推出合適的產(chǎn)品；其二是及時了解市場動向，推出適合客戶的解決方案?！?/p>

當(dāng)前射頻前端市場產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)非常成熟，歐美IDM大廠技術(shù)領(lǐng)先，規(guī)模優(yōu)勢明顯，例如其中在SAW濾波器中，全球80％的市場份額被Murata、TDK、TAIYO YUDEN所瓜分，而在4G、5G中應(yīng)用的BAW濾波器則被Avago（Broadcomm）和Qorvo占據(jù)95％的市場空間，PA全球93％的市場集中在Skyworks、Qorvo和Avago（Broadcomm）所瓜分。

就中國市場而言，Skyworks擁有大約50％的市占率，Qorvo占據(jù)40％左右，中國其他廠商只擁有5％的市場占有率，換而言之市場潛力相當(dāng)巨大，如紫光展銳這種在國內(nèi)射頻前端市場領(lǐng)先的企業(yè)已經(jīng)在加緊5G射頻前端的相關(guān)研究以及開發(fā)相應(yīng)產(chǎn)品。雖然就目前來看，與國外大廠依然保持著一定的差距，但至少并非從零開始，相信未來與國外廠商之間的技術(shù)鴻溝也會越來越小