半導(dǎo)體設(shè)備裝卸搬運氣墊車運輸?shù)膩喩獔蟮溃?span style="color: rgb(76, 74, 74); font-family: ">近些年，精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍下游行業(yè)應(yīng)用對半導(dǎo)體材料性能要求不斷提高，在射頻（RF）和功率電子方面，氮化鎵（GaN）芯片在消費電子領(lǐng)域滲透率不斷提升，市場在高速增長。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍預(yù)計，2021年，GaN功率器件市場規(guī)模將達到6100萬美元，年增長率達到90.6%，年增長率有望在2022年達到高峰，后續(xù)隨著廠商采用逐漸普及，增長態(tài)勢將趨緩。

精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍作為第三代化合物半導(dǎo)體的代表，GaN具有諸多優(yōu)點，如高熔點、出色的擊穿能力、更高的電子密度和電子速度，以及更高的工作溫度，且GaN的能隙很寬，達到3.4eV，具有低導(dǎo)通損耗和高電流密度。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍GaN主要用于微波射頻和功率電子領(lǐng)域。

精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍在射頻市場更關(guān)注高功率、高頻率場景。由于GaN在高頻下具有較高的功率輸出和較小的面積，已被射頻行業(yè)廣泛采用。隨著5G到來，GaN在Sub-6GHz宏基站和毫米波（24GHz 以上）小基站中找到了用武之地。2020年，疫情對市場產(chǎn)生了短暫影響，意法半導(dǎo)體（ST Microelectronics）和英飛凌（Infineon）等歐洲巨頭曾短暫減產(chǎn)。預(yù)計在預(yù)測期內(nèi)，GaN在5G基站制造中的采用將越來越多，將帶動市場增長。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍在射頻應(yīng)用中，PA是GaN的主戰(zhàn)場。5G對于設(shè)備性能和功率效率提出了更高的要求，特別是在基站端，基站數(shù)量和單個基站成本雙雙上漲，這將會帶來市場空間的巨大增長。依據(jù)蜂窩通信理論計算，要達到相同的覆蓋率，估計中國5G宏基站數(shù)量要達到約500萬個。2021年5G宏基站PA和濾波器市場將達到243.1億元人民幣，年均復(fù)合增長率CAGR為162.31%，2021年4G和5G小基站射頻器件市場將達到21.54億元人民幣，CAGR為140.61%。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍由于基站越來越多地用到了多天線MIMO技術(shù)，這對PA提出了更多需求。預(yù)計到2022年，4G/ 5G基礎(chǔ)用的射頻半導(dǎo)體市場規(guī)模將達到16億美元，其中，MIMO PA的年復(fù)合增長率將達到135%，射頻前端模塊的年復(fù)合增長率將達到 119%。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍相對于4G，5G基站用到的PA數(shù)會加倍增長。4G基站采用4T4R方案，按照三個扇區(qū)，對應(yīng)的射頻PA需求量為12個，5G基站中，預(yù)計64T64R將成為主流方案，對應(yīng)的PA需求量高達192個。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍目前的PA市場，包括基站和手機端用的，制造工藝主要包括傳統(tǒng)的LDMOS、GaAs，以及新興的GaN。而在基站端，傳統(tǒng)LDMOS工藝用的更多，但是，LDMOS 技術(shù)適用于低頻段，在高頻應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。而為了適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)對性能和功率效率的需求，越來越多地應(yīng)用到了GaN，它能較好地適用于大規(guī)模MIMO。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍具有優(yōu)異的高功率密度和高頻特性。GaAs擁有微波頻率和5V至7V的工作電壓，多年來一直廣泛應(yīng)用于PA。硅基LDMOS技術(shù)的工作電壓為28V，已經(jīng)在電信領(lǐng)域使用了許多年，但其主要在4GHz以下頻率發(fā)揮作用，在寬帶應(yīng)用中的使用并不廣泛。相比之下，GaN的工作電壓為28V至50V，具有更高的功率密度和截止頻率，在MIMO應(yīng)用中，可實現(xiàn)高整合性解決方案。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍在宏基站PA應(yīng)用中，GaN憑借高頻、高輸出功率的優(yōu)勢，正在逐漸取代LDMOS；在小基站中，未來一段時間內(nèi)仍然以GaAs工藝為主，這是因為它具備可靠性和高精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍優(yōu)勢，但隨著GaN器件成本的降低和技術(shù)的提高，GaN PA有望在小基站應(yīng)用中逐步拓展。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍在手機端，射頻前端PA還是以GaAs工藝為主，短期內(nèi)還看不到GaN的機會，主要原因是成本和高電壓特性，這在手機內(nèi)難以接受。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍功率電子方面，用GaN制造電源轉(zhuǎn)換器，是當(dāng)下部分是取得碳化硅的基板，一片6英寸的晶圓，要價高達8萬元臺幣。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍近幾年，市場上開始出現(xiàn)將GaN堆棧在硅基板上的技術(shù)（GaN on Si）。這種技術(shù)大幅降低了化合物半導(dǎo)體的成本，用在生產(chǎn)處理數(shù)百伏特的電壓轉(zhuǎn)換，可以做到又小又省電。目前，市面上已經(jīng)可以看到，原本便當(dāng)大小的筆電電源適配器，已經(jīng)能做到只有餅干大小，OPPO、聯(lián)想等公司，更要把這種技術(shù)內(nèi)建在手機和筆電里。野村證券發(fā)表的題為“A GaN Changer”的產(chǎn)業(yè)報告，認為未來2~3年，第三代半導(dǎo)體將重塑消費類電源市場，取代用硅制作的IGBT電源管理芯片。野村證券報告預(yù)估，2023年，這個市場產(chǎn)值每年將以6成以上速度增長。第三代半導(dǎo)體能源轉(zhuǎn)換效率能達到95%以上，一旦被大幅采用，能實現(xiàn)很好的節(jié)能效果。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍在功率電子方面，GaN的應(yīng)用也在不斷創(chuàng)新，例如，意法半導(dǎo)體（ST）正在開發(fā)一種將其BCD硅技術(shù)中內(nèi)置的微控制器與GaN器件相結(jié)合的工藝，以實現(xiàn)智能電源。

 據(jù)悉，這是建立在Bipolar-CMOS-DMOS（BCD）技術(shù)基礎(chǔ)上的。BCD的開發(fā)始于35年前，它在4英寸晶圓上以4微米工藝結(jié)合了模擬，邏輯，存儲器和功率組件。不久后，其第10代技術(shù)將開始以90nm工藝生產(chǎn)，這將導(dǎo)致40nm工藝與高度集成的微控制器一起用于有線和無線充電設(shè)備以及許多其他電源應(yīng)用。GaN外延片主要有兩種襯底技術(shù)，分別是GaN on Si（硅基氮化鎵）和GaN on SiC（碳化硅基氮化鎵）。當(dāng)然，除了以上這兩種主流技術(shù)外，還有GaN on sapphire，以及GaN on GaN技術(shù)。目前，GaN on Si應(yīng)用較多。

精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍雖然GaN on SiC性能相對較佳，但價格明顯高于GaN on Si。另外，GaN on Si生長速度較快，也較容易擴展到8英寸晶圓。雖然GaN on Si性能略遜于GaN on SiC，但目前工藝水平制造的器件已能達到 LDMOS 原始功率密度的5-8 倍，在高于2GHz的頻率工作時，成本與同等性能的LDMOS 出入不大。另外，硅基技術(shù)也將對CMOS工藝兼容，使GaN器件與CMOS工藝器件集成在一塊芯片上。這些使得GaN on Si成為市場主流，而且主要應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，未來有望大量導(dǎo)入5G基站的功率放大器 (PA)。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍GaN on SiC則結(jié)合了SiC優(yōu)異的導(dǎo)熱性和GaN的高功率密度和低損耗的能力，與Si相比，SiC是一種非常“耗散”的襯底，此基板是射頻應(yīng)用的合適材料。在相同的耗散條件下，SiC器件的可靠性和使用壽命。但是，受限于SiC襯底，目前仍然限制在4英寸與6英寸晶圓，8英寸的還沒有推廣。精‌密‍設(shè)‌備‍搬‌運‍射頻應(yīng)用方面，Cree（Wolfspeed）擁有實力，在射頻應(yīng)用的 GaN HEMT 專利競爭中，尤其在GaN on SiC技術(shù)方面，該公司處于其主要競爭對手住友電工和富士通。英特爾和MACOM是目前活躍的射頻GaN專利申請者，主要聚焦在GaN on Si技術(shù)領(lǐng)域。GaN射頻HEMT相關(guān)專利領(lǐng)域的新進入者主要是中國廠商，如HiWafer（海威華芯）、三安上的器件可以在高電壓和高漏極電流下運行，結(jié)溫將隨射頻功率而緩慢升高，因此射頻性能集成和華進創(chuàng)威。