最新射频氮化镓(GaN RF)市场趋势解读
2020-05-15 14:39:02   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询介绍,过去几年里,GaN(氮化镓)技术对射频(RF)应用发展起到至关重要的推动作用。GaN RF市场的主要动力源泉仍然是电信和国防应用。2019年至2025年期间的复合年增长率(CAGR)为12%。

电信和国防依然是推动GaN RF市场增长的动力源泉

据麦姆斯咨询介绍,过去几年里,GaN(氮化镓)技术对射频(RF)应用发展起到至关重要的推动作用。GaN RF市场的主要动力源泉仍然是电信和国防应用。2019年GaN RF市场规模为7.4亿美元,到2025年将超过20亿美元,期间的复合年增长率(CAGR)为12%。

就电信基础设施应用而言,自美国对华为采取制裁措施后,2019年基于GaN的射频拉远头(RRH)市场增长放缓,迫使OEM厂商在未来几年内对供应链进行重组。尽管如此,长期来看,采用GaN技术的趋势不会发生改变。在有源天线系统(AAS)中,增加带宽的需求将有利于GaN技术的渗透。同样,在未来几年里,GaN将大量用于小基站(small cell)和回程连接(backhaul connection)应用。

为改善国家安全,各国政府会持续投入资金取代基于行波管(TWT)的系统,国防应用仍将是GaN RF市场的主要推动力之一。雷达是采用GaN技术的主要军事应用,其采用新型GaN基有源电子扫描阵列(AESA)系统的收发模块数量增加,机载系统对器件重量的要求越发严格。到2025年,GaN RF的军事细分市场规模将超过11亿美元,复合年增长率为22%。

对于智能手机而言,GaN的高性能和小尺寸等优点吸引着OEM厂商。GaN功率放大器(PA)是否被采用,将取决于未来五年GaN技术成熟度、供应链、成本以及OEM发展策略。

2019~2025年完成封装后的GaN RF器件市场规模按应用细分

2019~2025年完成封装后的GaN RF器件市场规模按应用细分(来源:Yole)

在5G电信市场里,GaN如何与LDMOS区分定位?

自从20年前第一批商用产品问世以来,在射频功率应用中,GaN技术以更低的成本展示了持续改善的性能和可靠性,已成为硅横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)和砷化镓(GaAs)技术的重要竞争对手。凭借其在4G LTE电信基础设施市场的渗透力,预计GaN-on-SiC(碳化硅上氮化镓)将在5G sub-6GHz RRH实施中保持强大的地位。在新兴的5G sub-6Hz AAS细分市场和大规模MIMO(多输入多输出)部署中,GaN与LDMOS的竞争之戏仍在继续上演。尽管具有成本效益的LDMOS技术在sub-6GHz的高频性能方面取得了显著进步,但GaN-on-SiC器件的带宽、功效(PAE)和功率输出等性能更加出色。事实上,随着中国联通和中国电信共建共享5G网络,需要大于150MHz的带宽,GaN已成为AAS选定的技术之一。5G电信基础设施市场是动态变化的,需要OEM厂商做出重大战略决策,这可能会为GaN技术平台创造新机遇。

在此背景下,硅上氮化镓(GaN-on-Si)技术有望提供经济高效的集成解决方案,成为潜在的挑战者。尽管截至2020年第一季度,GaN-on-Si市场规模仍然很小,但电信设备供应商仍密切关注并评估sub-6GHz和毫米波技术。

用于宏基站的GaN和LDMOS技术优劣势分析

用于宏基站的GaN和LDMOS技术优劣势分析(图片来源:Yole)

GaN RF产业格局将如何演变?

基于SiC(碳化硅)、Si(硅)和金刚石衬底的GaN商业产品和原型,显示出不同的技术成熟度,因此价值链的成熟度也各不相同。在相对成熟的GaN-on-SiC技术的参与厂商中,采用的业务模式各不相同。不过,继美国于2019年第二季度对华为实施供应链禁令之后,在GaN电信基础设施市场里出现了供不应求的情况。2020~2021年期间各种战略合作伙伴关系和投资将如何发展,值得大家关注。在RF组件层面,市场领导厂商SEDI(住友电工)和贰陆(II-VI)计划量产其垂直整合的6英寸GaN-on-Si晶圆代工平台,可满足5G日益增长的需求。此外,领先的化合物半导体代工厂稳懋(Win Semiconductors)预计在2020~2021年期间实现GaN RF产能翻番。

每个国家和地区都在加强其军事GaN RF生态系统。在美国,诺斯洛普·格鲁门(Northrop Grumman)、洛克希德马丁(Lockheed Martin)和雷神(Raytheon)正在推动GaN的采用。在欧洲,UMS、萨博(SAAB)、空中客车(Airbus)、泰雷兹(Thales)和莱昂纳多(Leonardo)积极推动GaN业务。中国领先的垂直整合厂商中国电子科技集团公司(CETC)则在推动中国GaN国防市场的发展。关于GaN-on-Si业务,MACOM-ST联盟的6英寸生产线正处于研发阶段,而法国代工厂OMMIC正为毫米波市场提供GaN-on-Si MMIC(硅上氮化镓单片微波集成电路)技术。此外,2019年Soitec在收购EpiGaN之后,正努力通过其创新的GaN-on-Si技术打开5G基础设施和手机市场。

5G手机无疑是GaN-on-Si市场最令人兴奋的应用。截至2020年第一季度,我们已经看到一些厂商正投入于这项技术的开发。让我们一起期待GaN技术在手机应用的大显身手!

全球GaN-on-Si产业链及能力展示

全球GaN-on-Si产业链及能力展示(图片来源:Yole)

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《硅基氮化镓(GaN-on-Si)专利全景分析-2020版》

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