氮化鎵(GaN)是直接寬帶隙半導體材料，屬于第三代半導體，具備良好的導熱率、抗輻射能力、擊穿電場和電子飽和速率。其在微波射頻領域的應用器件主要包括GaN高電子遷移率晶體管(HETM)和GaN單片微波集成電·(MMIC)，均可用于通訊基站。

隨著5G的到來，目前通訊基站使用的砷化鎵器件已無法滿足在高頻下保持高集成度。而GaN射頻功率放大器所具備的高功率、增益和效率更能適配5G基站的技術需求。因此，GaN成為最有潛力的發(fā)展熱點。國家新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會天津院特撰寫了《5G戰(zhàn)場必爭之地系列③——第三代半導體高端材料GaN全球技術分析報告》，對其潛在市場蛋糕價值、大國布局競爭搶λ、行業(yè)δ來發(fā)展趨勢等進行深入分析研究。本文對報告核心內容進行了精選。

產業(yè)現(xiàn)狀

目前占據(jù)消費品電子領域市場主流的砷化鎵射頻功率放大器(GaAs PA)已無法滿足5G的技術需求，相比之下，氮化鎵射頻功率放大器(GaN PA)具有更高的功率、增益和效率，用于基站端能更有效地滿足δ來5G技術所需要的高功率、高效率以及高通信頻段等要求。因此，GaN PA成為最有潛力的發(fā)展熱點。

據(jù)國家新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會天津院分析師稱，研究數(shù)據(jù)顯示2016年射頻功率半導體(>3W)市場規(guī)模接近15億美元，預計2020年將達到26億美元，其中電信基礎設施(包含基站、無線回傳)射頻功率半導體將占據(jù)一半的市場份額。但是2016年GaAs器件市場占比較多，GaN器件僅占比約20%。2017年GaN射頻器件市場規(guī)模約為3.8億美元，預計2023年將達到13億美元。

5G基礎建設大范Χ鋪開后，GaN器件數(shù)量將以80%的年均復合增長率增長。借此5G發(fā)展的契機，GaN功率器件潛在的巨大市場逐漸被發(fā)掘，有望發(fā)展為市場的中流砥柱。

國外格局：美國領先，日歐緊隨

美國為保霸主地λ，對華“奇招頻出”

在半導體射頻領域美國一騎絕塵，日歐緊隨。美國GaN的領先技術得益于美國半導體全產業(yè)的高速發(fā)展，而美國半導體之所以能長期占據(jù)霸主地λ離不開美國政府的積極介入，通過政策指引給予大力扶持。

政策方面，美國積極發(fā)揮政府職能推進半導體產業(yè)發(fā)展;科研方面，美國首先著眼于基礎學科建設，從扎實研究基礎出發(fā)，國家科學基金ÿ年提供約70億美元的支持，專門用于支持高校的基礎物理科學和數(shù)學研究。

為保持在半導體領域前沿技術的領先優(yōu)勢，美國政府除在政策上的大肆鼓勵與扶持，還采取一系列非常手段強勢掌控先進技術、避免外流，從而穩(wěn)固領軍地λ。2015年以來，美國外資投資委員會(CFIUS)以威脅美國國家安全為由，封殺了多起中資參與的并購案。中國資本收購美國企業(yè)受美阻撓失敗案例表詳見報告原文。可關注公眾號前沿材料，聯(lián)系客服獲取報告完整版。

歐盟、日韓加強部署，欲占一席之地

2016年，英國投入400萬英鎊建立化合物半導體應用創(chuàng)新中心加速化合物半導體器件商業(yè)應用;26家企業(yè)和機構合作建立化合物半導體研究所和半導體研究中心，大學、政府、英國工程與物理科學研究委員會投資超過6000萬英鎊，聚焦電力電子、射頻/微波、光電、傳感器四大技術;日本政府2016年啟動名為“有助于實現(xiàn)節(jié)能社會的新一代半導體研究開發(fā)”的GaN功率元件聯(lián)合開發(fā)項目;同年，韓國政府也針對功率器件方面，重點Χ繞硅基GaN和碳化硅啟動功率電子國家項目。

國內格局：多方施力，尋找中國“芯”突Χ之道

半導體材料是發(fā)展電子信息產業(yè)的重中之重，是我國重點發(fā)展的戰(zhàn)略性材料，為建立一個更先進、更完善的半導體產業(yè)鏈，實現(xiàn)降低進口依賴的目標，國家和各地方針對半導體產業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略布局政策頻出。

就全球半導體射頻市場而言，據(jù)國家新材料產業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會天津院分析師稱，“目前美國、日本等國際巨頭始終占據(jù)主導地λ，4G智能手機所使用的GaAs射頻器件，僅美國的Skyworks、Qorvo和Broadcom、Qualcomm四家公司就占據(jù)近95%的市場占有率。相比之下，我國的市場占有率僅1%左右，差距懸殊?！?/p>

為追趕5G發(fā)展的浪潮，各企業(yè)努力打破壁壘，自主研發(fā)設計射頻芯片，努力實現(xiàn)國產替代。由中國科學院高端人才組成的本創(chuàng)微電子團隊已完成多款關鍵GaN功率放大器芯片設計，于2018年12月10日的中國國際應用科技交易博覽會上展出了具有自主知識產權的GaN功率放大器芯片，該芯片已通過中電集團客戶認證。

如今，面臨如此緊張的5G技術搶λ戰(zhàn)以及GaN功率器件潛在的巨大市場，GaN已成“兵家必爭”。國內企業(yè)需通過自主創(chuàng)新突破技術壁壘，掌握自主的核心技術，在實現(xiàn)國產化的基礎上，借助發(fā)展5G的東風將國產GaN推向世界。