隨著5G技術逐漸成熟,,帶給射頻前端(RF Front End)晶片市場商機,,未來射頻功率放大器(RF PA)需求將持續(xù)成長,其中傳統(tǒng)金屬氧化半導體(Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor,,LDMOS,;LDMOS具備低成本和大功率性能優(yōu)勢)制程逐步被氮化鎵(Gallium Nitride,,GaN)取代,尤其在5G技術下需要支援更多元件,、更高頻率,,另砷化鎵(GaAs)則相對穩(wěn)定成長。透過導入新的射頻技術,RF PA將以新的制程技術實現(xiàn),,其中GaN的RF PA將成為輸出功率3W以上的主流制程技術,,LDMOS市占率則逐漸降低。
1. 隨著5G技術成熟,,射頻功率放大器市場具商機
5G技術涵蓋毫米波頻率和大規(guī)模MIMO(Multi-Input Multi-Output)天線運用,,以實現(xiàn)5G無線整合及架構上的突破,未來如何大規(guī)模采用Massive-MIMO及毫米波(mmWave)回程系統(tǒng)將是發(fā)展關鍵,。由于5G頻率高,,因此對于高功率、高性能,、高密度的射頻元件需求增加,,其中氮化鎵(GaN)符合其條件,即GaN市場具有潛在商機,。
射頻前端晶片市場主要分為兩大類,,一為使用MEMS(Microelectromechanical Systems)制程制造的濾波器,以聲表面波濾波器(Surface Acoustic Wave,,SAW)和體聲波濾波器(Bulk Acoustic Wave,,BAW)為主;二為使用半導體制程制造的電路晶片,,以功率放大器(PA)和開關電路(Switch)為主,。
過去GaN主要應用在高功率或長距離傳輸訊號領域,包括基地臺收發(fā)器(Base Station Subsystem,,BTS),、雷達、電子戰(zhàn)(Electronic Warfare,,EW),、衛(wèi)星通訊等。而GaN技術發(fā)展最大挑戰(zhàn)在于成本,,也因此影響其發(fā)展速度,,然隨著技術不斷演進,GaN成本在大廠投入下有下降趨勢,。目前投入射頻功率放大器業(yè)者眾多,,包括NXP、Qorvo,、Ampleon,、Infineon、Sumitomo,、Analog Devices,、M-A/COM、Wolfspeed、UMS等,。
2. GaN PA在5G發(fā)展下成為超高頻通訊應用首選
電信基地臺設備升級與小型基地臺之建置,,為推動射頻功率放大器市場規(guī)模成長動能之一,其中功率放大器(其功能為將無線訊號從基地臺發(fā)射出去)占基地臺成本比重約25~30%,,具舉足輕重角色,,業(yè)者無不積極提升PA性能,使PA輸出功率最大化,,同時獲得最佳線性度和效率,。
2016年全球RF PA市場規(guī)模達15億美元,預估至2022年整體市場規(guī)模將為25億美元,,復合年增率(Compound Annual Growth Rate,,CAGR)為10%。隨著未來對更高頻段需求,,以5G為例,相較于4G中最高支援5個20MHz的載波聚合,,5G載波聚合的數(shù)量可能高達32或64個,,這對射頻廠商而言,技術設計挑戰(zhàn)性更大,。
由于GaN功率放大器支援更高頻寬與頻率(已能處理50GHz或以上的毫米波頻率),,盡管在考量成本因素下,采用LDMOS基地臺需求仍不少,,但主要以中低頻率為主,,然在5G毫米波時代,高頻段讓傳統(tǒng)PA的LDMOS略顯不足,,尤其在10GHz以上頻段,,GaN具有明顯優(yōu)勢。換言之,,GaN PA在5G發(fā)展趨勢下將成為超高頻通訊應用首選,。