射频前端市场潜力巨大 GaN优势明显

2019-01-15 08:45

目前射频前端元器件基本均由半导体工艺制备，如手机端的功率放大器（PA）和低噪声放大器（LNA）主要基于GaN、GaAs、SOI、SiGe、Si，射频（RF）开关主要基于CMOS、Si、GaAs和GaN材料，从目前的材料工艺角度来看，主要针对5G的Sub－6GHz范围。以PA为例，许多业内人士认为，GaN技术的运用将能为PA带来高效低功耗的优势。

对于此观点，紫光展锐高级市场经理贾智博认为：“GaN的性能确实会比较好，但目前主要产品在基站PA被较为广泛的采用。不过在手机端，GaN的运用还需要克服电压和成本的问题，紫光展锐会长期保持关注。”

Qorvo移动事业部应用工程师高级经理Anson Zhang则表示：“与之前的半导体工艺相比，GaN的优势在更高的功率密度及更高的截止频率。在5G高集成的Massive MIMO应用中，它可实现高集成化的解决方案，如模块化射频前端器件。在毫米波应用上，GaN的高功率密度特性在实现相同覆盖条件及用户追踪功能下，可有效减少收发通道数及整体方案的尺寸。实现性能成本的最优化组合。随着5G时代的到来，小基站及Massive MIMO的飞速发展，会对集成度要求越来越高，GaN自有的先天优势会加速功率器件集成化的进程。5G会带动GaN这一产业的飞速发展。”

当然，与紫光展锐在手机及基站端应用方面的观点一致，Anson Zhang补充道：“但是GaN的应用更多的还是在基站端。手机终端因为可移动性的要求，频率还是以6G以下为主，所以GaAs PA还是主流。”

而作为已在GaN运用中拥有成熟技术的MACOM，MACOM技术、射频功率工程和应用领域的杰出研究员Walter Honcharenko表示：“MACOM是领先的GaN－on－Si（硅基氮化镓）器件开发商。GaN－on－Si器件可提供更高的效率，这有助于开发商设计和部署更小、更轻的基站硬件。网络运营商致力于提供尽可能多天线以达到目标容量，而将GaN－on－Si器件技术与模块驱动设计相结合，便能够设计并部署更小、更轻的产品。”

显然，GaN的使用的确会带来许多优势，如集成度更高、高功率密度、低功耗及具有极强的成本效益，以SiGe only MIMO天线为例，拥有1024个单元裸片面积达到4096mm2，而性能相同的GaN－based MIMO天线，尽管价格更高，但功耗可以降低40％，裸片面积减少94％，成本降低80％。但需要注意的是，目前GaN的运用主要集中在基站端，而在手机端由于5G应用主要在Sub－6GHz，同时面临电压及成本等因素的制约，目前依然以GaAs PA为主。

5G不仅为射频前端厂商带来了许多技术上的挑战，同时也为这些厂商带来了相应的红利。随着频段的增加和多天线MIMO技术的引入带动射频前端器件市场快速增长。Yole预计，射频前端市场规模将从2016年的101亿美元增长到2022年的228亿美元，年增长率达到14％。

市场的扩大也为这些厂商带来更多的机遇，Anson Zhang认为：“整业仍将延续平稳增长的态势。其中IoT的相关领域将会成为增长亮点。与之而来的5G相关领域也将迎来爆发期。整个半导体产业仍将延续平衡增长的态势，其中IoT以及5G等领域都将会迎来爆发期。Qorvo将继续保持在移动终端和基础设施的优势，寻求快速增长。公司在IoT和5G等领域已经做好提前部署，并会有一系列新产品面世。”

MACOM对于如今市场的表示也秉持乐观态度，Walter Honcharenko表示：“当今的射频前端市场主要由5G驱动。这项技术带来的机遇不断增加，MACOM很高兴能够参与其中，并且预测为各种5G频段开发器件、组件以及前端模组解决方案的需求将会不断增加。”

对于在国内射频前端领先的紫光展锐而言，5G射频前端市场的蓬勃发展自然也乐见其成，贾智博表示：“射频前端产品线（RDA）一直以来都是紫光展锐的名牌。尤其是当前智能手机市场增速放缓而射频前端市场增长潜力巨大的情况下，更将成为重点！”

同时，紫光展锐也针对目前快速增长的市场做了相应的准备，贾智博补充道：“首先，公司会集中优质资源，不断增加研发投入来补强和完善产品线；其次，注重提升产品品质，努力打造拳头产品；最后，提供多样性的解决方案。对于市场变化的应对措施主要有两点，其一是与主芯片厂商密切沟通，积极参与产品定义，推出合适的产品；其二是及时了解市场动向，推出适合客户的解决方案。”

当前射频前端市场产业链已经非常成熟，欧美IDM大厂技术领先，规模优势明显，例如其中在SAW滤波器中，全球80％的市场份额被Murata、TDK、TAIYO YUDEN所瓜分，而在4G、5G中应用的BAW滤波器则被Avago（Broadcomm）和Qorvo占据95％的市场空间，PA全球93％的市场集中在Skyworks、Qorvo和Avago（Broadcomm）所瓜分。

就中国市场而言，Skyworks拥有大约50％的市占率，Qorvo占据40％左右，中国其他厂商只拥有5％的市场占有率，换而言之市场潜力相当巨大，如紫光展锐这种在国内射频前端市场领先的企业已经在加紧5G射频前端的相关研究以及开发相应产品。虽然就目前来看，与国外大厂依然保持着一定的差距，但至少并非从零开始，相信未来与国外厂商之间的技术鸿沟也会越来越小。

（作者：黄山明）