电信和国防依然是推动GaN RF市场增长的动力源泉

电信和国防依然是推动gan rf市场增长的动力源泉
据麦姆斯咨询介绍,过去几年里,gan(氮化镓)技术对射频(rf)应用发展起到至关重要的推动作用。gan rf市场的主要动力源泉仍然是电信和国防应用。2019年gan rf市场规模为7.4亿美元,到2025年将超过20亿美元,期间的复合年增长率(cagr)为12%。
就电信基础设施应用而言,自美国对华为采取制裁措施后,2019年基于gan的射频拉远头(rrh)市场增长放缓,迫使oem厂商在未来几年内对供应链进行重组。尽管如此,长期来看,采用gan技术的趋势不会发生改变。在有源天线系统(aas)中,增加带宽的需求将有利于gan技术的渗透。同样,在未来几年里,gan将大量用于小基站(small cell)和回程连接(backhaul connection)应用。
为改善国家安全,各国政府会持续投入资金取代基于行波管(twt)的系统,国防应用仍将是gan rf市场的主要推动力之一。雷达是采用gan技术的主要军事应用,其采用新型gan基有源电子扫描阵列(aesa)系统的收发模块数量增加,机载系统对器件重量的要求越发严格。到2025年,gan rf的军事细分市场规模将超过11亿美元,复合年增长率为22%。
对于智能手机而言,gan的高性能和小尺寸等优点吸引着oem厂商。gan功率放大器(pa)是否被采用,将取决于未来五年gan技术成熟度、供应链、成本以及oem发展策略。
2019~2025年完成封装后的gan rf器件市场规模按应用细分(来源:yole)
在5g电信市场里,gan如何与ldmos区分定位?
自从20年前第一批商用产品问世以来,在射频功率应用中,gan技术以更低的成本展示了持续改善的性能和可靠性,已成为硅横向扩散金属氧化物半导体(ldmos)和砷化镓(gaas)技术的重要竞争对手。凭借其在4g lte电信基础设施市场的渗透力,预计gan-on-sic(碳化硅上氮化镓)将在5g sub-6ghz rrh实施中保持强大的地位。在新兴的5g sub-6hz aas细分市场和大规模mimo(多输入多输出)部署中,gan与ldmos的竞争之戏仍在继续上演。尽管具有成本效益的ldmos技术在sub-6ghz的高频性能方面取得了显著进步,但gan-on-sic器件的带宽、功效(pae)和功率输出等性能更加出色。事实上,随着中国联通和中国电信共建共享5g网络,需要大于150mhz的带宽,gan已成为aas选定的技术之一。5g电信基础设施市场是动态变化的,需要oem厂商做出重大战略决策,这可能会为gan技术平台创造新机遇。
在此背景下,硅上氮化镓(gan-on-si)技术有望提供经济高效的集成解决方案,成为潜在的挑战者。尽管截至2020年第一季度,gan-on-si市场规模仍然很小,但电信设备供应商仍密切关注并评估sub-6ghz和毫米波技术。
用于宏基站的gan和ldmos技术优劣势分析(图片来源:yole)
gan rf产业格局将如何演变?
基于sic(碳化硅)、si(硅)和金刚石衬底的gan商业产品和原型,显示出不同的技术成熟度,因此价值链的成熟度也各不相同。在相对成熟的gan-on-sic技术的参与厂商中,采用的业务模式各不相同。不过,继美国于2019年第二季度对华为实施供应链禁令之后,在gan电信基础设施市场里出现了供不应求的情况。2020~2021年期间各种战略合作伙伴关系和投资将如何发展,值得大家关注。在rf组件层面,市场领导厂商sedi(住友电工)和贰陆(ii-vi)计划量产其垂直整合的6英寸gan-on-si晶圆代工平台,可满足5g日益增长的需求。此外,领先的化合物半导体代工厂稳懋(win semiconductors)预计在2020~2021年期间实现gan rf产能翻番。
每个国家和地区都在加强其军事gan rf生态系统。在美国,诺斯洛普·格鲁门(northrop grumman)、洛克希德马丁(lockheed martin)和雷神(raytheon)正在推动gan的采用。在欧洲,ums、萨博(saab)、空中客车(airbus)、泰雷兹(thales)和莱昂纳多(leonardo)积极推动gan业务。中国领先的垂直整合厂商中国电子科技集团公司(cetc)则在推动中国gan国防市场的发展。关于gan-on-si业务,macom-st联盟的6英寸生产线正处于研发阶段,而法国代工厂ommic正为毫米波市场提供gan-on-si mmic(硅上氮化镓单片微波集成电路)技术。此外,2019年soitec在收购epigan之后,正努力通过其创新的gan-on-si技术打开5g基础设施和手机市场。
5g手机无疑是gan-on-si市场最令人兴奋的应用。截至2020年第一季度,我们已经看到一些厂商正投入于这项技术的开发。让我们一起期待gan技术在手机应用的大显身手!
全球gan-on-si产业链及能力展示(图片来源:yole)

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