半導體原料共經歷了三個發(fā)展階段：第一階段是以硅 (Si),、鍺 (Ge) 為代表的第一代半導體原料；第二階段是以砷化鎵 (GaAs),、磷化銦 (InP) 等化合物為代表；第三階段是以氮化鎵 (GaN),、碳化硅 (SiC),、硒化鋅 (ZnSe) 等寬帶半導體原料為主。

　　第三代半導體原料具有較大的帶寬寬度,，較高的擊穿電壓 (breakdown voltage),，耐壓與耐高溫性能良好，因此更適用于制造高頻,、高溫,、大功率的射頻組件。

　　從第二代半導體原料開始出現(xiàn)化合物,，這些化合物憑借優(yōu)異性能在半導體領域中取得廣泛應用,。

　　如 GaAs 在高功率傳輸領域具有優(yōu)異的物理性能優(yōu)勢，廣泛應用于手機,、無線局域網(wǎng)絡,、光纖通訊、衛(wèi)星通訊,、衛(wèi)星定位等領域,。

　　GaN 則具有低導通損耗,、高電流密度等優(yōu)勢，可顯著減少電力損耗和散熱負載,?？蓱糜谧冾l器、穩(wěn)壓器,、變壓器,、無線充電等領域。

　　SiC 因其在高溫,、高壓,、高頻等條件下的優(yōu)異性能，在交流 - 直流轉換器等電源轉換裝置中得以大量應用,。

　　明日之星 -GaN

　　GaN 是未來最具增長潛力的化合物半導體,，與 GaAs 和 InP 等高頻工藝相比，GaN 制成組件輸出的功率更大,；與 LDMOS 和 SiC 等功率工藝相比,，GaN 的頻率特性更好。

　　大多數(shù) Sub 6GHz 的蜂窩網(wǎng)絡都將采用 GaN 組件,，因為 LDMOS 無法承受如此高的頻率,，而 GaAs 對于高功率應用又非理想之選。

　　此外,，因為較高的頻率會降低每個基地臺的覆蓋范圍,，所以需要安裝更多的晶體管，進而帶動 GaN 市場規(guī)模將迅速擴大,。

　　GaN 組件產值目前占整個市場 20% 左右,，Yole 預估到 2025 年比重將提升至 50% 以上。

　?。〝?shù)據(jù)源：yole,；圖：西南證券）不同材料的市場比重分布

　　GaN HEMT 已經成為未來大型基地臺功率放大器的候選技術。目前預估全球每年新建約 150 萬座基地臺,，未來 5G 網(wǎng)絡還將補充覆蓋區(qū)域更小,、分布更加密集的微型基地臺，這將刺激 GaN 組件的需求,。

　　此外,，國防市場在過去幾十年里一直是 GaN 開發(fā)的主要驅動力，目前已用于新一代空中和地面雷達,。

　?。〝?shù)據(jù)源：Qorvo；圖：西南證券）

　　手機中基石 -GaAs

　　GaAs 作為最成熟的化合物半導體之一,，是智能手機零組件中,，功率放大器 (PA) 的基石。

　　根據(jù) StrategyAnalytics 數(shù)據(jù)顯示,， 2018 年全球 GaAs 組件市場（含 IDM 廠組件產值）總產值約為 88.7 億美元,，創(chuàng)歷史新高，且市場集中度高,，其中 Qorvo 的市場份額占比為26%,。

　　由于 GaAs 具有載波聚合和多輸入多輸出技術所需的高功率和高線性度，GaAs 仍將是 6 GHz 以下頻段的主流技術,。除此之外,，GaAs 在汽車電子、軍事領域方面也有一定的應用,。

　　總結上述這些 III-V 族化合物半導體組件具有優(yōu)異的高頻特性,，長期以來被視為太空科技中無線領域應用首選。

　　隨著商業(yè)上寬帶無線通信及光通訊的爆炸性需求,，化合物半導體制程技術更廣泛的被應用在高頻,、高功率、低噪聲的無線產品及光電組件中,。同時也從掌上型無線通信,，擴散至物聯(lián)網(wǎng)趨勢下的 5G 基礎建設和光通訊的技術開發(fā)領域。作為資深的射頻專家,，Qorvo在這個領域有深入的研究,。

　　Qorvo 手機事業(yè)部高級銷售經理 David Zhao 之前在接受媒體采訪時指出，5G 對 PA 線性度要求更高,，所以耐壓高的 GaAs 工藝更受青睞,。砷化鎵Die 倒裝技術，已經被 QRVO 普遍采用,。相比于傳統(tǒng)的砷化鎵 wire bonding 封裝,，倒裝工藝讓模塊  厚度更薄，一致性更好,。通過配合 SOI,、CMOS 和 SAW/BAW 的倒裝工藝，尺寸更小,，功能更 多的SiP射頻模組成為可能,。