▌行業分析：射頻功率放大器（PA）作為射頻前端發射通路的主要器件，通常用于實現發射通道的射頻信號放大。5G將帶動智能移動終端、基站端及IOT設備射頻PA穩健增長，智能移動終端射頻PA市場規模將從2017年的50億美元增長到2023年的70億美元，復合年增長率為7%，高端LTE功率放大器市場的增長，尤其是高頻和超高頻，將彌補2G/3G市場的萎縮。GaAs器件是消費電子3G/4G應用的主力軍，5G時代仍將延續，此外，物聯網將是其未來應用的藍海。GaN器件則以高性能特點目前廣泛應用于基站、雷達、電子戰等軍工領域，在5G時代需求將迎來爆發式增長。5G時代，射頻功率放大器需求有望多點開花，建議買入行業龍頭。

▌5G推動手機射頻PA量價齊升：4G時代，智能手機一般采取1發射2接收架構，預測5G時代，智能手機將采用2發射4接收方案，未來有望演進為8接收方案。功率放大器（PA）是一部手機最關鍵的器件之一，它直接決定了手機無線通信的距離、信號質量，甚至待機時間，是整個射頻系統中除基帶外最重要的部分。手機里面PA的數量隨著2G、3G、4G、5G逐漸增加。以PA模組為例，4G多模多頻手機所需的PA芯片為5-7顆，預測5G手機內的PA芯片將達到16顆之多，價值量超過7.5美元。5G智能終端射頻前端SIP將是大勢所趨，高通已發布5G第二代射頻前端模組，MEMS預測，到2023年，用于蜂窩和連接的射頻前端SiP市場將分別占SiP市場總量的82%和18%。按蜂窩通信標準，支持5G（sub-6GHz和毫米波）的前端模組將占到2023年RF SiP市場總量的28%。高端智能手機將貢獻射頻前端模組SiP組裝市場的43%，其次是低端智能手機（35%）和奢華智能手機（13%）。

▌5G基站，PA數倍增長，GaN大有可為：4G基站采用4T4R方案，按照三個扇區，對應的射頻PA需求量為12個，5G基站，預計64T64R將成為主流方案，對應的PA需求量高達192個，PA數量將大幅增長。目前基站用功率放大器主要為LDMOS技術，但是LDMOS技術適用于低頻段，在高頻應用領域存在局限性。我們研判5G基站GaN射頻PA將成為主流技術，逐漸侵占LDMOS的市場，GaAs器件份額變化不大。GaN能較好的適用于大規模MIMO，預計2022年，4G/ 5G基礎設施用RF半導體的市場規模將達到16億美元，其中，MIMO PA年復合增長率將達到135%，射頻前端模塊的年復合增長率將達到119%。

▌5G時代，窄帶物聯網設備射頻前端迎來發展新機遇：在手機市場追求更快更強的同時，有另外一個市場就是窄帶物聯網(Cat-M /NB-IoT)，NB-IoT雖然有要求和LTE相同的上行功率(power class3)，但是信號的峰均比較低。另外，NB-IoT采用半雙工方式工作，避免使用FDD雙工器，PA后端的插入損耗小。這些因素可以讓NB-IoT的PA更加偏向于非線性的設計，同時采用更小的Die設計，從而達到節省成本和提高效率的目的。對于NB-IoT PA來講，超寬帶、低電壓、極端溫度和低成本是重點要考慮的方向。

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1、5G智能移動終端，射頻PA的大機遇

1.1射頻功率放大器（PA）-射頻器件皇冠上的明珠

射頻功率放大器（PA）作為射頻前端發射通路的主要器件，主要是為了將調制振蕩電路所產生的小功率的射頻信號放大，獲得足夠大的射頻輸出功率，才能饋送到天線上輻射出去，通常用于實現發射通道的射頻信號放大。

手機射頻前端：一旦連上移動網絡，任何一臺智能手機都能輕松刷朋友圈、看高清視頻、下載圖片、在線購物，這完全是射頻前端進化的功勞，手機每一個網絡制式（2G/3G/4G/WiFi/GPS），都需要自己的射頻前端模塊，充當手機與外界通話的橋梁—手機功能越多，它的價值越大。

射頻前端模塊是移動終端通信系統的核心組件，對它的理解可以從兩方面考慮：一是必要性，它是連接通信收發器（transceiver）和天線的必經之路；二是重要性，它的性能直接決定了移動終端可以支持的通信模式，以及接收信號強度、通話穩定性、發射功率等重要性能指標，直接影響終端用戶體驗。

射頻前端芯片包括功率放大器（PA），天線開關（Switch）、濾波器（Filter）、雙工器（Duplexer和Diplexer）和低噪聲放大器（LNA）等，在多模／多頻終端中發揮著核心作用。

手機和WiFi連接的射頻前端市場預計將在2023年達到352億美元，復合年增長率為14%。

射頻前端產業中最大的市場為濾波器，將從2017年的80億美元增長到2023年225億美元，復合年增長率高達19%。該增長主要來自于BAW濾波器的滲透率顯著增加，典型應用如5G NR定義的超高頻段和WiFi分集天線共享。

功率放大器市場增長相對穩健，復合年增長率為7%，將從2017年的50億美元增長到2023年的70億美元。高端LTE功率放大器市場的增長，尤其是高頻和超高頻，將彌補2G/3G市場的萎縮。

砷化鎵器件應用于消費電子射頻功放，是3G/4G通訊應用的主力，物聯網將是其未來應用的藍海；氮化鎵器件則以高性能特點目前廣泛應用于基站、雷達、電子戰等軍工領域，利潤率高且戰略位置顯著，由于更加適用于5G，氮化鎵有望在5G市場迎來爆發。

1.2 5G推動手機射頻PA量價齊升

射頻前端與智能終端一同進化，4G時代，智能手機一般采取1發射2接收架構。由于5G新增了頻段（n41 2.6GHz，n77 3.5GHz和n79 4.8GHz），因此5G手機的射頻前端將有新的變化，同時考慮到5G手機將繼續兼容4G、3G、2G標準，因此5G手機射頻前端將異常復雜。

預測5G時代，智能手機將采用2發射4接收方案。

無論是在基站端還是設備終端，5G給供應商帶來的挑戰都首先體現在射頻方面，因為這是設備“上”網的關鍵出入口，即將到來的5G手機將會面臨多方面的挑戰：

更多頻段的支持：因為從大家熟悉的b41變成n41、n77和n78，這就需要對更多頻段的支持；

不同的調制方向：因為5G專注于高速連接，所以在調制方面會有新的變化，對功耗方面也有更多的要求。比如在4G時代，大家比較關注ACPR。但到了5G時代，則更需要專注于EVM（一般小于1.5%）；

信號路由的選擇：選擇4G anchor+5G數據連接，還是直接走5G，這會帶來不同的挑戰。

開關速度的變化：這方面雖然沒有太多的變化，但SRS也會帶來新的挑戰。

其他如n77/n78/n79等新頻段的引入，也會對射頻前端形態產生影響，推動前端模組改變，滿足新頻段和新調諧方式等的要求。

Qorvo指出，5G將給天線數量、射頻前端模塊價值量帶來翻倍增長。以5G手機為例，單部手機的射頻半導體用量達到25美金，相比4G手機近乎翻倍增長。其中濾波器從40個增加至70個，頻帶從15個增加至30個，接收機發射機濾波器從30個增加至75個，射頻開關從10個增加至30個，載波聚合從5個增加至200個。

5G手機功率放大器（PA）用量翻倍增長：PA是一部手機最關鍵的器件之一，它直接決定了手機無線通信的距離、信號質量，甚至待機時間，是整個射頻系統中除基帶外最重要的部分。手機里面PA的數量隨著2G、3G、4G、5G逐漸增加。以PA模組為例，4G多模多頻手機所需的PA芯片為5-7顆，預測5G手機內的PA芯片將達到16顆之多。

5G手機功率放大器（PA）單機價值量有望達到7.5美元：同時，PA的單價也有顯著提高，2G手機用PA平均單價為0.3美金，3G手機用PA上升到1.25美金，而全模4G手機PA的消耗則高達3.25美金，預計5G手機PA價值量達到7.5美元以上。

載波聚合與Massivie MIMO對PA的要求大幅增加。“一般情況下，2G只需非常簡單的發射模塊，3G需要有3G的功率放大器，4G要求更多濾波器和雙工器載波器，載波聚合則需要有與前端配合的多工器，上行載波器的功率放大器又必須重新設計來滿足線性化的要求。

5G無線通信前端將用到幾十甚至上百個通道，要求網絡設備或者器件供應商能夠提供全集成化的解決方案，這大大增加產品設計的復雜度，無論對器件解決方案還是設備解決方案提供商都提出了很大技術挑戰。

1.3 GaAs射頻器件仍將主導手機市場

5G時代，GaAs材料適用于移動終端。GaAs材料的電子遷移率是Si的6倍，具有直接帶隙，故其器件相對Si器件具有高頻、高速的性能，被公認為是很合適的通信用半導體材料。在手機無線通信應用中，目前射頻功率放大器絕大部分采用GaAs材料。在GSM通信中，國內的銳迪科和漢天下等芯片設計企業曾憑借RF CMOS制程的高集成度和低成本的優勢，打破了采用國際龍頭廠商采用傳統的GaAs制程完全主導射頻功放的格局。但是到了4G時代，由于Si材料存在高頻損耗、噪聲大和低輸出功率密度等缺點，RF CMOS已經不能滿足要求，手機射頻功放重新回到GaAs制程完全主導的時代。與射頻功放器件依賴于GaAs材料不同，90%的射頻開關已經從傳統的GaAs工藝轉向了SOI（Silicon on insulator）工藝，射頻收發機大多數也已采用RF CMOS制程，從而滿足不斷提高的集成度需求。

5G時代，GaN材料適用于基站端。在宏基站應用中，GaN材料憑借高頻、高輸出功率的優勢，正在逐漸取代Si LDMOS；在微基站中，未來一段時間內仍然以GaAs PA件為主，因其目前具備經市場驗證的可靠性和高性價比的優勢，但隨著器件成本的降低和技術的提高，GaN PA有望在微基站應用在分得一杯羹；在移動終端中，因高成本和高供電電壓，GaN PA短

期內也無法撼動GaAs PA的統治地位。

全球GaAs射頻器件被國際巨頭壟斷。全球GaAs射頻器件市場以IDM模式為主，主要廠商有美國Skyworks、Qorvo、Broadcom，日本村田等。據Strategy Analytics統計，2016年全球GaAs射頻器件市場規模為81.9億美元，同比增長0.9%。2016年，Skyworks、Qorvo和Broadcom在全球射頻器件市場的占有率分別為30.67%、27.97%和7.39%，三家合計占有全球66%的份額，Skyworks和Qorvo更是處于全球遙遙領先的位置。

2017年GaAs晶圓代工市場，***穩懋（Win Semi）獨占全球72.7%的市場份額，是全球第一大GaAs晶圓代工廠。

1.4 5G設備射頻前端模組化趨勢明顯，SIP大有可為

5G將重新定義射頻（RF）前端在網絡和調制解調器之間的交互。新的RF頻段（如3GPP在R15中所定義的sub-6 GHz和毫米波（mm-wave））給產業界帶來了巨大挑戰。

LTE的發展，尤其是載波聚合技術的應用，導致當今智能手機中的復雜架構。同時，RF電路板和可用天線空間減少帶來的密集化趨勢，使越來越多的手持設備OEM廠商采用功率放大器模塊并應用新技術，如LTE和WiFi之間的天線共享。

在低頻頻段，所包含的600 MHz頻段將為低頻段天線設計和天線調諧器帶來新的挑戰。隨著新的超高頻率（N77、N78、N79）無線電頻段發布，5G將帶來更高的復雜性。具有雙連接的頻段重新分配（早期頻段包括N41、N71、N28和N66，未來還有更多），也將增加對前端的限制。毫米波頻譜中的5G NR無法提供5G關鍵USP的多千兆位速度，因此需要在前端模組中具有更高密度，以實現新頻段集成。

5G手機需要4X4 MIMO應用，這將在手機中增加大量RF流。結合載波聚合要求，將導致更復雜的天線調諧器和多路復用器。

RF系統級封裝（SiP）市場可分為一級和二級SiP封裝：各種RF器件的一級封裝，如芯片/晶圓級濾波器、開關和放大器（包括RDL、RSV和/或凸點步驟）；在表面貼裝（SMT）階段進行的二級SiP封裝，其中各種器件與無源器件一起組裝在SiP基板上。2018年，射頻前端模組SiP市場（包括一級和二級封裝）總規模為33億美元，預計2018~2023年期間的復合年均增長率（CAGR）將達到11.3%，市場規模到2023年將增長至53億美元。

預測2023年，PAMiD SiP組裝預計將占RF SiP市場總營收的39%。2018年，晶圓級封裝大約占RF SiP組裝市場總量的9%。移動領域各種射頻前端模組的SiP市場，包括：PAMiD（帶集成雙工器的功率放大器模塊）、PAM（功率放大器模塊）、Rx DM（接收分集模塊）、ASM（開關復用器、天線開關模塊）、天線耦合器（多路復用器）、LMM（低噪聲放大器-多路復用器模塊）、MMMB PA（多模、多頻帶功率放大器）和毫米波前端模組。

MEMS預測，到2023年，用于蜂窩和連接的射頻前端SiP市場將分別占SiP市場總量的82%和18%。按蜂窩通信標準，支持5G（sub-6GHz和毫米波）的前端模組將占到2023年RF SiP市場總量的28%。高端智能手機將貢獻射頻前端模組SiP組裝市場的43%，其次是低端智能手機（35%）和奢華智能手機（13%）。聚合要求，將導致更復雜的天線調諧器和多路復用器。

高通發布5G手機射頻前端模組化方案。

2019年2月，高通宣布推出面向5G多模移動終端的第二代射頻前端（RFFE）解決方案。全新推出的產品是一套完整的，可與全新Qualcomm?驍龍? X55 5G調制解調器搭配使用的射頻解決方案，為支持6GHz以下頻段和毫米波頻段的高性能5G移動終端提供從調制解調器到天線的完整系統。支持更纖薄、更高效的5G多模移動終端。高通同時還發布了全球首款宣布的5G 100MHz包絡追蹤解決方案QET6100、集成式5G/4G功率放大器（PA）和分集模組系列，以及QAT3555 5G自適應天線調諧解決方案。高通QET6100將包絡追蹤技術擴展到5G NR上行所需的100MHz帶寬和256-QAM調制，這在之前被認為是無法實現的。該解決方案與其他平均功率追蹤技術相比，可將功效提升一倍，以更長的電池續航時間支持傳輸數據更快的終端，還可顯著改善網絡運營商非常關注的網絡覆蓋與網絡容量。

功率放大器模組，搭配QET6100支持100MHz 5G包絡追蹤。QPM6585、QPM5677和QPM5679分別支持n41、n77/78和n79頻段。

中/高頻段5G/4G功率放大器模組QPM5670，包括集成式低噪聲放大器（LNA）、射頻開關、濾波器和5G六工器。

低頻段5G/4G功率放大器模組QPM5621，包括集成式低噪聲放大器、切換開關和濾波器，支持低頻段/低頻段載波聚合和雙連接。

分集模組系列QDM58xx，包括集成式5G/4G低噪聲放大器、射頻開關和濾波器，支持6GHz以下頻段接收分集和多輸入多輸出（MIMO）。

為幫助OEM廠商應對日益增多的天線和頻段給移動終端設計帶來的挑戰，Qualcomm還推出了QAT3555 Signal Boost自適應天線調諧器，將自適應天線調諧技術擴展到6GHz以下的5G頻段；與上一代產品相比，其封裝高度降低了25%，插入損耗顯著減少。

2、5G基站，PA數倍增長，GaN大有可為

2.1 5G基站，射頻PA需求大幅增長

5G基站PA數量有望增長16倍。4G基站采用4T4R方案，按照三個扇區，對應的PA需求量為12個，5G基站，預計64T64R將成為主流方案，對應的PA需求量高達192個，PA數量將大幅增長。

5G基站射頻PA有望量價齊升。目前基站用功率放大器主要為基于硅的橫向擴散金屬氧化物半導體LDMOS技術，不過LDMOS技術僅適用于低頻段，在高頻應用領域存在局限性。對于5G基站PA的一些要求可能包括3~6GHz和24GHz~40GHz的運行頻率，RF功率在0.2W~30W之間，我們研判5G基站GaN射頻PA將逐漸成為主導技術，而GaN價格高于LDMOS和GaAs。

GaN具有優異的高功率密度和高頻特性。提高功率放大器RF功率的最簡單的方式就是增加電壓，這讓氮化鎵晶體管技術極具吸引力。如果我們對比不同半導體工藝技術，就會發現功率通常會如何隨著高工作電壓IC技術而提高。硅鍺(SiGe)技術采用相對較低的工作電壓（2 V至3 V），但其集成優勢非常有吸引力。GaAs擁有微波頻率和5 V至7 V的工作電壓，多年來一直廣泛應用于功率放大器。硅基LDMOS技術的工作電壓為28V，已經在電信領域使用了許多年，但其主要在4 GHz以下頻率發揮作用，因此在寬帶應用中的使用并不廣泛。新興GaN技術的工作電壓為28 V至50 V，優勢在于更高功率密度及更高截止頻率(CutoffFrequency，輸出訊號功率超出或低于傳導頻率時輸出訊號功率的頻率)，擁有低損耗、高熱傳導基板，開啟了一系列全新的可能應用，尤其在5G多輸入輸出(Massive MIMO)應用中，可實現高整合性解決方案。

典型的GaN射頻器件的加工工藝，主要包括如下環節：外延生長-器件隔離-歐姆接觸（制作源極、漏極）-氮化物鈍化-柵極制作-場板制作-襯底減薄-襯底通孔等環節。

外延生長：采用金屬氧化物化學氣相沉積（MOCVD）或分子束外延（MBE）方式在SiC或Si襯底上外延GaN材料。

器件隔離：采用離子注入或者制作臺階（去除掉溝道層）的方式來實現器件隔離。射頻器件之間的隔離是制作射頻電路的基本要求。

歐姆接觸：形成歐姆接觸是指制作源極和漏極的電極。對GaN材料而言，制造歐姆接觸需要在很高的溫度下完成。

氮化物鈍化：在源極和漏極制作完成后，GaN半導體材料需要經過鈍化過程來消除懸掛鍵等界面態。GaN的鈍化過程通常采用SiN（氮化硅）來實現。

柵極制作：在SiN鈍化層上開口，然后沉積柵極金屬。至此，基本的場效應晶體管的結構就成型了。

場板制作：柵極制作完成后，繼續沉積額外的幾層金屬和氮化物，來制作場板、互連和電容，此外，也可以保護器件免受外部環境影響。

襯底減薄：襯底厚度減薄至100μm左右，然后對減薄后的襯底背部進行金屬化。

襯底通孔：通孔是指在襯底上表面和下表面之間刻蝕出的短通道，用于降低器件和接地(底部金屬化層)之間的電感。

GaN材料已成為基站PA的有力候選技術。GaN是極穩定的化合物，具有強的原子鍵、高的熱導率、在Ⅲ-Ⅴ族化合物中電離度是最高的、化學穩定性好，使得GaN器件比Si和GaAs有更強抗輻照能力，同時GaN又是高熔點材料，熱傳導率高，GaN功率器件通常采用熱傳導率更優的SiC做襯底，因此GaN功率器件具有較高的結溫，能在高溫環境下工作。GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）憑借其固有的高擊穿電壓、高功率密度、大帶寬和高效率，已成為基站PA的有力候選技術。

GaN射頻器件更能有效滿足5G的高功率、高通信頻段和高效率等要求。相較于基于Si的橫向擴散金屬氧化物半導體（Si LDMOS，Lateral Double-diffused Metal-oxide Semiconductor）和GaAs，在基站端GaN射頻器件更能有效滿足5G的高功率、高通信頻段和高效率等要求。目前針對3G和LTE基站市場的功率放大器主要有Si LDMOS和GaAs兩種，但LDMOS功率放大器的帶寬會隨著頻率的增加而大幅減少，僅在不超過約3.5GHz的頻率范圍內有效，而GaAs功率放大器雖然能滿足高頻通信的需求，但其輸出功率比GaN器件遜色很多。在5G高集成的Massive MIMO應用中，它可實現高集成化的解決方案，如模塊化射頻前端器件。在毫米波應用上，GaN的高功率密度特性在實現相同覆蓋條件及用戶追蹤功能下，可有效減少收發通道數及整體方案的尺寸。實現性能成本的最優化組合。隨著5G時代的到來，小基站及Massive MIMO的飛速發展，會對集成度要求越來越高，GaN自有的先天優勢會加速功率器件集成化的進程。5G會帶動GaN這一產業的飛速發展。然而，在移動終端領域GaN射頻器件尚未開始規模應用，原因在于較高的生產成本和供電電壓。GaN將在高功率，高頻率射頻市場發揮重要作用。

2.2 GaN射頻PA有望成為5G基站主流技術

預測未來大部分6GHz以下宏網絡單元應用都將采用GaN器件，小基站GaAs優勢更明顯。就電信市場而言，得益于5G網絡應用的日益臨近，將從2019年開始為GaN器件帶來巨大的市場機遇。相比現有的硅LDMOS（橫向雙擴散金屬氧化物半導體技術）和GaAs（砷化鎵）解決方案，GaN器件能夠提供下一代高頻電信網絡所需要的功率和效能。而且，GaN的寬帶性能也是實現多頻帶載波聚合等重要新技術的關鍵因素之一。GaN HEMT（高電子遷移率場效晶體管）已經成為未來宏基站功率放大器的候選技術。由于LDMOS無法再支持更高的頻率，GaAs也不再是高功率應用的最優方案，預計未來大部分6GHz以下宏網絡單元應用都將采用GaN器件。5G網絡采用的頻段更高，穿透力與覆蓋范圍將比4G更差，因此小基站（small cell）將在5G網絡建設中扮演很重要的角色。不過，由于小基站不需要如此高的功率，GaAs等現有技術仍有其優勢。與此同時，由于更高的頻率降低了每個基站的覆蓋率，因此需要應用更多的晶體管，預計市場出貨量增長速度將加快。

預計到2025年GaN將主導RF功率器件市場，搶占基于硅LDMOS技術的基站PA市場。根據yole的數據，2014年基站RF功率器件市場規模為11億美元，其中GaN占比11%，而橫向雙擴散金屬氧化物半導體技術（LDMOS）占比88%。2017年，GaN市場份額預估增長到了25%，并且預計將繼續保持增長。預計到2025年GaN將主導RF功率器件市場，搶占基于硅LDMOS技術的基站PA市場。

對于既定功率水平，GaN具有體積小的優勢。有了更小的器件，則可以減小器件電容，從而使得較高帶寬系統的設計變得更加輕松。

氮化鎵基MIMO天線功耗可降低40%。下圖展示的是鍺化硅和氮化鎵的毫米波5G基站MIMO天線方案，左側展示的是鍺化硅基MIMO天線，它有1024個元件，裸片面積是4096平方毫米，輻射功率是65dbm，與之形成鮮明對比的，是右側氮化鎵基MIMO天線，盡管價格較高，但功耗降低了40%，裸片面積減少94%。

GaN適用于大規模MIMO

GaN芯片每年在功率密度和封裝方面都會取得飛躍，能比較好的適用于大規模MIMO技術。當前的基站技術涉及具有多達8個天線的MIMO配置，以通過簡單的波束形成算法來控制信號，但是大規模MIMO可能需要利用數百個天線來實現5G所需要的數據速率和頻譜效率。大規模MIMO中使用的耗電量大的有源電子掃描陣列（AESA），需要單獨的PA來驅動每個天線元件，這將帶來顯著的尺寸、重量、功率密度和成本（SWaP-C）挑戰。這將始終涉及能夠滿足64個元件和超出MIMO陣列的功率、線性、熱管理和尺寸要求，且在每個發射/接收（T/R）模塊上偏差最小的射頻PA。

MIMO PA年復合增長率將達到135%。預計2022年，4G/ 5G基礎設施用RF半導體的市場規模將達到16億美元，其中，MIMO PA年復合增長率將達到135%，射頻前端模塊的年復合增長率將達到119%。

預計未來5～10年，GaN將成為3W及以上RF功率應用的主流技術。根據Yole預測，2017年，全球GaN射頻市場規模約為3.84億美元，在3W以上（不含手機PA）的RF射頻市場的滲透率超過20%。GaN在基站、雷達和航空應用中，正逐步取代LDMOS。隨著數據通訊、更高運行頻率和帶寬的要求日益增長，GaN在基站和無線回程中的應用持續攀升。

在未來的網絡設計中，針對載波聚合和大規模輸入輸出（MIMO）等新技術，GaN將憑借其高效率和高寬帶性能，相比現有的LDMOS處于更有利的位置。未來5～10年內，預計GaN將逐步取代LDMOS，并逐漸成為3W及以上RF功率應用的主流技術。而GaAs將憑借其得到市場驗證的可靠性和性價比，將確保其穩定的市場份額。LDMOS的市場份額則會逐步下降，預測期內將降至整體市場規模的15%左右。

到2023年，GaN RF器件市場規模達到13億美元，約占3W以上的RF功率市場的45%。截止2018年底，整個RF GaN市場規模接近4.85億美元。未來大多數低于6GHz的宏網絡單元實施將使用GaN器件，無線基礎設施應用占比將進一步提高至近43%。

2.3 RF GaN市場的發展方向

GaN技術主要以IDM為主。經過數十年的發展，GaN技術在全球各大洲已經普及。市場領先的廠商主要包括Sumitomo Electric、Wolfspeed（Cree科銳旗下）、Qorvo，以及美國、歐洲和亞洲的許多其它廠商。化合物半導體市場和傳統的硅基半導體產業不同。相比傳統硅工藝，GaN技術的外延工藝要重要的多，會影響其作用區域的品質，對器件的可靠性產生巨大影響。這也是為什么目前市場領先的廠商都具備很強的外延工藝能力，并且為了維護技術秘密，都傾向于將這些工藝放在自己內部生產。

GaN-on-SiC更具有優勢。盡管如此，Fabless設計廠商通過和代工合作伙伴的合作，發展速度也很快。憑借與代工廠緊密的合作關系以及銷售渠道，NXP和Ampleon等領先廠商或將改變市場競爭格局。同時，目前市場上還存在兩種技術的競爭：GaN-on-SiC（碳化硅上氮化鎵）和GaN-on[1]silicon（硅上氮化鎵）。它們采用了不同材料的襯底，但是具有相似的特性。理論上，GaN-on-SiC具有更好的性能，而且目前大多數廠商都采用了該技術方案。不過，M/A-COM等廠商則在極力推動GaN-on-Silicon技術的廣泛應用。未來誰將主導還言之過早，目前來看，GaN-on-silicon仍是GaN-on-SiC解決方案的有力挑戰者。

2.4全球GaN射頻器件產業鏈競爭格局

境外GaN射頻器件產業鏈重點公司及產品進展

GaN微波射頻器件產品推出速度明顯加快。目前微波射頻領域雖然備受關注，但是由于技術水平較高，專利壁壘過大，因此這個領域的公司相比較電力電子領域和光電子領域并不算很多，但多數都具有較強的科研實力和市場運作能力。GaN微波射頻器件的商業化供應發展迅速。據材料深一度對Mouser數據統計分析顯示，截至2018年4月，共有4家廠商推出了150個品類的GaN HEMT，占整個射頻晶體管供應品類的9.9%，較1月增長了0.6%。

Qorvo產品工作頻率范圍最大，Skyworks產品工作頻率較小。Qorvo、CREE、MACOM 73%的產品輸出功率集中在10W～100W之間，最大功率達到1500W（工作頻率在1.0-1.1GHz，由Qorvo生產），采用的技術主要是GaN/SiC GaN路線。此外，部分企業提供GaN射頻模組產品，目前有4家企業對外提供GaN射頻放大器的銷售，其中Qorvo產品工作頻率范圍最大，最大工作頻率可達到31GHz。Skyworks產品工作頻率較小，主要集中在0.05-1.218GHz之間。

Qorvo射頻放大器的產品類別最多。在我國工信部公布的2個5G工作頻段（3.3-3.6GHz、4.8-5GHz，）內，Qorvo公司推出的射頻放大器的產品類別最多，最高功率分別高達100W和80W（1月份Qorvo在4.8-5GHz的產品最高功率為60W），ADI在4.8-5GHz的產品最高功率提高到50W（之前產品的最高功率不到40W），其他產品的功率大部分在50W以下。

大陸GaN射頻器件產業鏈重點公司及產品進展：歐美國家出于對我國技術發展速度的擔憂及遏制我國新材料技術的發展想法，在第三代半導體材料方面，對我國進行幾乎全面技術封鎖和材料封鎖。在此情況下，我國科研機構和企業單位立足自主創新，目前在GaN微波射頻領域已取得顯著成效，在軍事國防領域和民用通信領域兩個領域進行突破，打造了中電科13所、中電科55所、中興通信、大唐移動等重點企業以及中國移動、中國聯通等大客戶。

蘇州能訊推出了頻率高達6GHz、工作電壓48V、設計功率從10W-320W的射頻功率晶體管。在移動通信方面，蘇州能訊已經可以提供適合LTE、4G、5G等移動通信應用的高效率和高增益的射頻功放管，工作頻率涵蓋1.8-3.8GHz，工作電壓48V，設計功率從130W-390W，平均功率為16W-55W。

3、5G時代，窄帶物聯網設備射頻前端迎來發展新機遇

伴隨著5G大幕拉開，特別是對于智能手機來說，新的應用和新需求，刺激著射頻前端市場涌現出很多新名詞，比如，MIMO，HPUE，NSA，SA，PAMiD等等。射頻前端需要更高整合度，從而支持更加復雜的頻段和通信標準。

IOT設備射頻前端要求更低功耗，更長待機時間和更低的成本。在手機市場追求更快更強的同時，有另外一個市場就是窄帶物聯網(Cat-M /NB-IoT)，它在另外一個維度滿足市場需求，比如更低功耗，更長待機時間和更低的成本。新的Cat-M和NB-IoT網絡中，對于終端的要求在發生變化，應用于該設備的射頻前端器件也有新的發展要求。新的射頻前端需要在支持超寬帶工作，并且保證低成本的情況下，滿足更大范圍的工作電壓和工作溫度，同時達到3GPP規定的射頻性能標準。

NB-IoT主要應用場景：

智能安全；

智能基礎設施：智能路燈，智能井蓋，智能充電，智能停車；

智能表計；

智能監控。

在有些領域，出現了迅速的增長：

電動自行車監控和管理

智能煙霧傳感器

智能表計（水表／氣表／電表）

另外，目前有一些基于NB-IoT的新的應用，也引起市場極大的興趣。

智能停車服務：集成了云服務大數據平臺，現場交通和停車位信息搜集，

通過手機的電子支付，能實現方便的無人值守停車。

智能穿戴市場：得益于低功耗，NB-IoT終端能夠實現超長待機。通過運營

商的廣域網連接，定位數據和健康數據能自動上傳到企業云的個人帳號中，

擺脫了傳統局域網或者需要連接手機同步數據的束縛。這一點非常適合給

老人和小孩的無人看護或者出門定位服務。管理員通過劃定電子安全區域，

智能穿戴設備出了安全區后，報警信息會自動傳到云端和管理員。

NB-IoT PA需要低成本和低功耗

基于蜂窩網的萬物互聯是一項有前景的新技術，從射頻前端供應商的角度，我們看到了一些新的市場需求。新的垂直市場。在已有的蜂窩網需求的基礎上，新的低成本和低功耗的解決方案，將會用到新的市場應用當中。

多種連接標準會同時共存。產品形態會表現為從簡單的低功耗和單頻段無線單元，一直到復雜的LTE和5G New Radio的全球蜂窩網解決方案。多樣的應用場景和需求。復雜多樣的最終用戶市場還有應用，會帶來需求和產品的多樣化，其中包括室內的應用和戶外的一些極端溫度和高可靠性要求的場景。

NB-IoT的PA要求低成本和高效。NB-IoT雖然有要求和LTE相同的上行功率(power class3)，但是信號的峰均比較低。另外，NB-IoT采用半雙工方式工作，避免使用FDD雙工器，PA后端的插入損耗小。這些因素可以讓NB-IoT的PA更加偏向于非線性的設計，同時采用更小的Die設計，從而達到節省成本和提高效率的目的。

對于NB-IoT PA來講，超寬帶、低電壓、極端溫度和低成本是重點要考慮的方向。

超寬帶：以低頻為例，NB-IoT PA需要工作在663MHz~915MHz，可用帶寬是252MHz。

低電壓：需要支持1.8V到4.3V工作電壓，以便滿足不同的電池環境需求。

高效率：具備不同的功率模式，從而優化不同功率和電壓下面的效率。同時在headroom設計方面，考慮到Cat-M/NB的最高輸出功率需求。

極端溫度：滿足-30/-40~+85 degree C工作溫度范圍。

小尺寸：典型的NB模塊大小為26.5mm x 22.5mm x 2.3mm。這個大約相當于一張名片的七分之一。射頻前端的尺寸會是很重要的考慮因素。

低成本：NB模塊會逐步取代市場上的2G模塊，銷售價格日趨向2G模塊靠攏。射頻前端的價格競爭和成本考量無法避免。

4、5G漸行漸近，國際巨頭紛紛布局射頻產業

當前射頻前端市場產業鏈已經非常成熟，歐美IDM大廠技術領先，規模優勢明顯。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中應用的BAW濾波器則被Avago（Broadcomm）和Qorvo占據95%的市場空間，PA全球93%的市場集中在Skyworks、Qorvo和Avago（Broadcomm）手中。

高通領先布局5G，競爭者紛紛跟進。隨著5G手機和無線基礎設施技術的成熟，相關應用將會出現。這需要一定的時間，許多廠商已經在為自己的“市場蛋糕”做好了準備。新的商業模式將會浮現：例如一些電信運營商正在部署pre-5G網絡（自己的標準），作為光纖替代品應用于住宅寬帶。高通（Qualcomm）在5G布局快人一步，已推出多款5G產品，其它廠商也都在探索之中。此外，英特爾（Intel）、三星（Samsung），以及領先的RF CMOS/SOI代工廠（GLOBALFOUNDRIES、TOWERJAZZ、臺聯電、臺積電等）都在布局5G射頻產業。

博通（Broadcom）、Skyworks在高頻優勢明顯。在6 GHz以下頻段方面，目前的射頻前端領導者，如博通（Broadcom）、Qorvo、Skyworks、村田（Murata），已經開始適應這些變化。Broadcom通過將中高頻融合在一起，為5G超高頻段的到來做好了準備。憑借其FBAR體聲波（BAW）濾波器技術，Broadcom還掌握了高頻和超高頻的主要關鍵模塊。Skyworks定位于5G超高頻市場，新推出了Sky5平臺。這些先進的無線引擎包括高度集成的高性能發送/接收前端方案，以及分集接收（DRx）模塊。此外，憑借其SkyOne LiTE平臺，Skyworks已在高端市場獲得了一些設計大獎；在低端市場方面，贏得中國OEM廠商（華為、OPPO、vivo、小米）的青睞。

Qorvo組合拳產品多元化。采用類似的方法，分別通過RF Fusion和RF Flex平臺提供涵蓋高端和低端市場的廣泛產品組合。Qorvo的另一個優勢在于其內部測試和封裝能力，可以縮短響應時間并持續改進。值得注意的是，Qorvo是第一家推出用于超高頻段覆蓋的射頻前端模組廠商。Murata主要涉足低頻段，但非常適合不斷增長的多樣化射頻模組市場。高通（Qualcomm）是新進入者，帶來了從調制解調器到天線的端到端解決方案。此外，對TDK Epcos濾波技術的戰略投資已經初見成效。

毫米波有機會破壞競爭格局。5G將重新定義射頻前端如何在網絡和調制解調器之間“交互”。實際上，新的射頻頻段，6 GHz以下頻段（Sub-6 GHz）和毫米波，對該行業產生了巨大挑戰，并有機會破壞市場競爭格局。除了6 GHz以下頻段之外，毫米波頻段將完全“破壞”射頻前端產業，代表一種完全不同的技術思維，可以為高速傳輸數據創造新的途徑。雖然Qualcomm是明確的毫米波技術新進入者，但還有英特爾（Intel）、三星（Samsung）、海思（HiSilicon）、聯發科（Mediatek）等企業也在探索這一新商機！

5、產業鏈重點受益公司

基站射頻PA：Qorvo、CREE、穩懋、旋極信息（擬收購安譜隆）、三安光電、海特高新（海威華芯）；

移動終端及IOT射頻PA：Skyworks、Qorvo、高通、***穩懋、三安光電、環旭電子、卓勝微電子、信維通信。