化合物半導(dǎo)體跟硅半導(dǎo)體有很類(lèi)似的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),也有芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試等角色分工。與硅材料大規(guī)模集成電路制造不同,化合物半導(dǎo)體多為分立器件,制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單;另外,由于材料性能差異大,晶圓制造的工藝也有極大的不同,因此化合物半導(dǎo)體有相對(duì)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)鏈。
無(wú)線(xiàn)通訊的普及催生砷化鎵代工經(jīng)營(yíng)模式。在無(wú)線(xiàn)通訊的拉動(dòng)下砷化鎵微波功率半導(dǎo)體需求量快速增長(zhǎng),考慮到半導(dǎo)體制造需要巨額的研發(fā)和設(shè)備投入,產(chǎn)品價(jià)格下降快等因素。而砷化鎵專(zhuān)業(yè)代工具有較短的設(shè)計(jì)周期,成本較低且能夠快速導(dǎo)入市場(chǎng),未來(lái)在砷化鎵整體產(chǎn)業(yè)擁有競(jìng)爭(zhēng)力,砷化鎵半導(dǎo)體垂直分工的經(jīng)營(yíng)模式出現(xiàn)。
2016年全球砷化鎵元件(含IDM)產(chǎn)值分布
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相關(guān)報(bào)告:智研咨詢(xún)發(fā)布的《2018-2024年中國(guó)化合物半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)及投資戰(zhàn)略咨詢(xún)研究報(bào)告》
化合物半導(dǎo)體相比硅材料具有高頻率、大功率等優(yōu)異性能,是未來(lái)5G通信不可替代的核心技術(shù),將在5G通信中大量使用。
根據(jù)預(yù)測(cè),2020年化合物半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)440億美元,復(fù)合年增率達(dá)12.9%,增速大幅超過(guò)整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。需要指出的是,除開(kāi)LED領(lǐng)域外,化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)的成長(zhǎng)主要?dú)w功于數(shù)據(jù)通訊流量增長(zhǎng),與5G關(guān)聯(lián)的移動(dòng)互聯(lián)、無(wú)線(xiàn)基站、數(shù)據(jù)中心需求是主要力量。
在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域,射頻前端模塊是鏈接收發(fā)芯片和天線(xiàn)的必經(jīng)之路,是無(wú)線(xiàn)終端產(chǎn)品(手機(jī)、平板電腦等)通信系統(tǒng)和無(wú)線(xiàn)連接系統(tǒng)(Wi-Fi、GPS、Bluetooth、NFC、FM)的核心組件。射頻前端模塊的核心器件包括功率放大器(PA)、低噪聲放大器(LNA)、濾波器、射頻開(kāi)關(guān)。
射頻前端的結(jié)構(gòu)圖
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根據(jù)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè),智能手機(jī)射頻前端的市場(chǎng)規(guī)模在2016年達(dá)到101億美元,預(yù)計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)227億美元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到14%。
射頻前端各細(xì)分零部件市場(chǎng)規(guī)模(億美元)和復(fù)合增速
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射頻信號(hào)需要被放大到足夠的射頻功率后才能饋送到天線(xiàn)上輻射出去,射頻功率放大器的功能就是在特定頻段將信號(hào)高效地、線(xiàn)性地放大。三安是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的功率放大器代工平臺(tái),目前已經(jīng)處于微量產(chǎn)階段,同時(shí)其也在重點(diǎn)開(kāi)發(fā)海外高端客戶(hù)。國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈上游也有一批RFPA的設(shè)計(jì)廠商,包括唯捷創(chuàng)芯、漢天下、銳迪科、中普微、國(guó)民飛驤、智慧微電子、宜確半導(dǎo)體等,其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中低端的2G/3G/4G手機(jī)及其它智能移動(dòng)終端,要想進(jìn)入高端品牌還需要進(jìn)一步技術(shù)和產(chǎn)品升級(jí)。我們認(rèn)為國(guó)內(nèi)企業(yè)將從設(shè)計(jì)至制造,從低端到高端逐步替代海外廠商。目前功率放大器主要有三類(lèi),Si基PA、GaAsPA和GaNPA。
各種PA產(chǎn)品對(duì)比
類(lèi)別 | 成本 | 工作頻率 | 效率 | 線(xiàn)性度 | 功率 |
Si基PA | 低 | 低 | 低 | 低 | 低 |
GaAsPA | 中 | 中 | 中 | 中 | 中 |
GaNPA | 高 | 高 | 高 | 高 | 高 |
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綜合考慮工藝成熟度、成本、性能之后,GaAs為當(dāng)前最優(yōu)選擇,被廣泛應(yīng)用于手機(jī)等消費(fèi)電子領(lǐng)域。Si基PA與硅集成電路工藝兼容可以將成本做低,主要用于2G手機(jī)等中低端消費(fèi)電子領(lǐng)域。GaNPA性能最好但同時(shí)價(jià)格也最高,目前主要應(yīng)用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳送或高功率級(jí)別(雷達(dá)、基站收發(fā)臺(tái)等)領(lǐng)域。從趨勢(shì)上看,GaAs和GaN將逐步成為主流。
GaAs和GaN將逐步成為主流
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目前,單個(gè)4G手機(jī)使用5-7顆PA芯片,其滲透率尚未飽和,滲透率提升將持續(xù)驅(qū)動(dòng)行業(yè)空間擴(kuò)大。據(jù)預(yù)測(cè),5G時(shí)代手機(jī)內(nèi)的PA或多達(dá)16顆之多,5G通訊將為砷化鎵PA芯片應(yīng)用需求帶來(lái)更大的增長(zhǎng)空間。



