智东西|国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料( 六 )
美欧等经济体持续加大化合物半导体投入 。 2018年 ， 美国、欧盟等国家和组织启动了超过15个研发项目 。 其中 ， 美国的研发支持力度最大 。 2018年美国能源部（DOE）、国防先期研究计划局（DARPA）、和国家航空航天局（NASA）和电力美国(PowerAmerica)等机构纷纷制定第三代半导体相关的研究项目 ， 支持总资金超过4亿美元 ， 涉及光电子、射频和电力电子等方向 ， 以期保持美国在第三代半导体领域全球领先的地位 。 此外 ， 欧盟先后启动了“硅基高效毫米波欧洲系统集成平台（SERENA）”项目和“5GGaN2”项目 ， 以抢占5G发展先机 。
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▲各国第三代半导体领域研发项目
四、新基建视角：5G射频端需求带动GaN爆发式增长
5G宏基站将加速GaN取代LDMOS市场份额 。 5G商用宏基站将以64通道的大规模阵列天线为主 ， 单基站PA（射频功率放大器）需求量接近200个 ， 目前基站用功率放大器主要为LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)技术 ， 但是LDMOS技术适用于低频段 ， 在高频领域存在局限性 。 5G基站GaN射频PA将成为主流技术 ， 对LDMOS的市场份额有一定的挤压 ， GaAs器件份额变化不大 。 GaN能较好的适用于大规模MIMO（多输入多输出MultiInputMultiOutput）通道 ， 根据Yole的预计 ， 2023年GaNRF在基站中的市场规模将达到5.2亿美元 ， 年复合增长率达到22.8% 。 未来随着GaN技术进步和规模化发展 ， GaNPA渗透率有望不断提升 ， 预计到2023年市场渗透率将超过85% 。
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▲GaN将逐步取代LDMOS市场份额
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▲2019年起5G基站将走向建设高峰
射频器件数量成倍上升成为后续主要增长动力 。 2018年基站领域GaN射频器件规模为1.5亿美元 ， 占GaN射频器件市场的33%的份额 。 5G时代基站领域的射频器件将以GaN器件为主 ， 随着5G通信的实施 ， 2020年市场规模会出现明显增长 。 并且 ， 为了充分利用空间资源 ， 提高频谱效率和功率效率 ， 大规模多输入多输出（MassiveMIMO）技术应运而生 ， 通过在基站侧安装几百上千根天线 ， 实现大量天线同时收发数据 ， 为此将带动功率放大器等射频模块的需求 ， 使得GaN射频器件的规模不断增长 。
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▲GaN射频器件需求量
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▲MassiveMIMO在5G中将大量出现
含有GaN的基站PA有望实现爆发式增长 。 目前我国5G宏基站使用的PA（PowerAmplifier ， 功率放大器）数量在2019年达到1843.2万个 ， 2020年有望达到7372.8万个 ， 同比增长有望达到4倍 。 预计今年 ， 基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58% 。 在此背景下 ， 以华为为代表的通信设备厂商加大基站PA的自研力度和采购数量 ， 未来市场规模有望进一步扩大 。 对于华为巨大的基站和手机PA用量来说 ， 依然以外购为主 ， 而在当下贸易限制的大背景下 ， 正在加大来自中国本土的PA供应量 ， 国内GaN领域公司望受益 。
4G时代小基站（SmallCells）已有爆发式增长 ， 产品性能优势明显 。 小基站可更加有效改善室内深度覆盖、增加网络容量、提升用户感知 ， 是网络部署的重要组成部分 。 4G时代 ， 能够有效覆盖室内或者热点区域的小基站获得了快速发展 。 小基站借鉴了WLAN的网络架构 ， 引入了Femtocell（飞站） ， 分流宏蜂窝流量压力 ， 并解决室内覆盖难的问题 。 随着小基站应用范围扩大 ， 以及产品类型丰富 ， 小基站分类包括室外Micro、室内的Pico、分布式Pico、Femtocell等 ， 从产品形态、发射功率、覆盖范围等方面 ， 都相比传统宏站小很多 。 皮站（Pico）具有低成本、易部署的综合优势 。 主要为企业级应用 ， 针对室内公共场所 。 飞站（Femtocell）主要为家庭级应用 ， 外表美观 ， 具有易安装、易配置 ， 管理傻瓜化的特点 。 从统计上来看 ， 绝大多数的数据业务发生在室内或热点区域 。 相比宏基站 ， 小基站可有效改善室内深度覆盖、增加网络容量、提升用户感知 ， 因而越来越受到业界的关注 。
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