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发布时间2019-04-18

宽禁带半导体技术创新联盟

 gan器件在5g时代需求将迎来爆发式增长

射频功率放大器(pa)作为射频前端发射通路的主要器件,通常用于实现发射通道的射频信号放大。5g将带动智能移动终端、基站端及iot设备射频pa稳健增长,智能移动终端射频pa市场规模将从2017年的50亿美元增长到2023年的70亿美元,复合年增长率为7%,高端lte功率放大器市场的增长,尤其是高频和超高频,将弥补2g/3g市场的萎缩。gaas器件是消费电子3g/4g应用的主力军,5g时代仍将延续,此外,物联网将是其未来应用的蓝海。gan器件则以高性能特点目前广泛应用于基站雷达、电子战等军工领域,在5g 时代需求将迎来爆发式增长。

5g 基站中,pa 数倍增长,gan大有可为

4g 基站采用 4t4r方案,按照三个扇区,对应的射频 pa 需求量为 12个,5g 基站,预计64t64r将成为主流方案,对应的pa需求量高达192 个, pa 数量将大幅增长。目前基站用功率放大器主要为 ldmos技术,但是 ldmos技术适用 于低频段,在高应领域存在局限性。5g 基站 gan射频 pa 将成为主流技术,逐渐侵占ldmos的市场,gaas器件份额变化不大。gan能较好的适用于大规模 mimo,根据yole的预计 ,2023 gan rf在基站中的市场规模将达到5.2亿美元,年复合增长率达到22.8%

就电信市场而言,得益于5g网络应用的日益临近,将从2019年开始为 gan器件带来巨大的市场机遇。相比现有的硅ldmos(横向双扩散金属氧化物半导体技术)和gaas(砷化镓)ag真人官方入口的解决方案,gan器件能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能。而且,gan的宽带性能也是实现多频载波聚合等重要新技术的关键因素之一。gan hemt(高电子迁移率场效晶体管)已经成为未来宏基站功率放大器的候选技术。

对于既定功率水平,gan具有体积小的优势。有了更小的器件,则可以减小器件电容,从而使得较高带宽系统的设计变得更加轻松。

gan具有更小的尺寸优势 资料来源:国金证券、qorvo

由于ldmos无法支持更高的频率,gaas也不再是高功率应用的最优方案,预计未来大部分6ghz以下宏网络单元应用都将采用gan器件,但小基站中gaas优势更明显 。5g网络采用的频段更高,穿透力与覆盖范围将比4g更差,因此小基站(small cell)将在5g网络建设中扮演很重要的角色。不过,由于小基站不需要如此高的功率,gaas等现有技术仍有其优势。与此同时,由于更高的频率降低了每个基站的覆盖率,因此需要应用更多的晶体管,预计市场出货量增长速度将加快。

gan适用于大规模mimo

gan芯片每年在功率密度和封装方面都会取得飞跃,能比较好的适用于大规模mimo技术。当前的基站技术涉及具有多达8个天线的mimo配置,以通过简单的波束形成算法来控制信号,但是大规模mimo可能需要利用数百个天线来实现5g所需要的数据速率和频谱效率。大规模mimo中使用的耗电量大的有源电子扫描阵列(aesa),需要单独的pa来驱动每个天线元件,这将带来显著的尺寸、重量、功率密度和成本(swap-c)挑战。这将始终涉及能够满足64个元件和超出mimo阵列的功率、线性、热管理和尺寸要求,且在每个发射/接收(t/r)模块上偏差最小的射频pa

gan-on-sic更具有优势

目前市场上还存在两种技术的竞争:gan-on-sic(碳化硅上氮化镓)和gan-on-silicon(硅上氮化镓)。它们采用了不同材料的衬底,但是具有相似的特性。理论上,gan-on-sic具有更好的性能,而且目前大多数厂商都采用了该技术方案。不过,macom等厂商则在极力推动gan-on-silicon技术的广泛应用。未来谁将主导还言之过早,目前来看,gan-on-silicon仍是gan-on-sicag真人官方入口的解决方案的有力挑战者。

gan rf市场的发展方向

gan制造主要以idm为主。经过数十年的发展,gan技术在全球各大洲已经普及。市场领先的厂商主要包括sumitomo electricwolfspeedcree旗下)、qorvo,以及美国、欧洲和亚洲的许多其它厂商。化合物半导体市场和传统的硅基半导体产业不同。相比传统硅工艺,gan技术的外延工艺要重要的多,会影响其作用区域的品质,对器件的可靠性产生巨大影响。这也是为什么目前市场领先的厂商都具备很强的外延工艺能力,并且为了维护技术秘密,都倾向于将这些工艺放在自己内部生产。尽管如此,fabless设计厂商通过和代工真人ag平台的合作伙伴的合作,发展速度也很快。凭借与代工厂紧密的合作关系以及销售渠道,nxpampleon等领先厂商或将改变市场竞争格局。

 

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