发布于：2017/6/17 9:15:26 | 1230 次阅读
工信部赛迪智库集成电路研究所
化合物半导体相比硅半导体具有高频率、大功率等优异性能，是未来通信不可替代的技术，将在5G通信中大量使用。当前GaAs/GaN化合物半导体射频器件已在4G通信、有源相控阵雷达、卫星通信等领域得到应用。然而现有市场主要由日本、美国、欧洲的化合物半导体企业把控，并已建立市场和技术壁垒，形成产业链合作惯性。中国企业进入市场较晚，很难有足够的话语权。5G通信最快将在2020年实现商用，中国是的5G市场，并开始拥有5G通信发展的话语权，加之中国具有一定的技术积累和产业基础，中国化合物半导体产业有望在5G通信市场实现突破。
性能优异的化合物半导体
将在5G通信中大量使用
每年约新建150万座基站，未来5G还将覆盖微基站，对GaN器件的需求量将大幅度增加。
5G智能手机将大量使用GaAs射频器件。GaAs射频具有比Si器件更高的工作频率。随着移动通信频率不断提高，Si器件已不能满足性能要求，4G智能手机中的功率放大器已全部采用GaAs技术。未来5G通信将包括6GHz以上频段，性能优越的GaAs器件将不可替代。5G通信支持的通信频段将大幅度增加至50个以上，远大于4G通信的频段数（不超过20个）。每多支持1个频段就需要增加1个放大器（或大幅度提高器件复杂程度），使得单部手机中的GaAs器件成本大幅度增加。赛迪智库预计2020年GaAs器件市场将达到130亿美元。
5G通信基站亟须更高性能的GaN射频器件。GaN射频功率放大器兼具Si器件的大功率和GaAs器件的高频率特点。为了应对2.4GHz以上频段Si器件工作效率快速下降的问题，4G通信基站开始使用GaN功率放大器。目前约10%的基站采用GaN技术，占GaN射频器件市场的50%以上。未来5G通信频率可达85GHz，是GaN发挥优势的频段，使得GaN成为5G技术。每年新建约150万座基站，未来5G网络还将补充覆盖区域更小、分布更加密集的微基站，对GaN器件的需求量将大幅度增加。赛迪智库预计2020年GaN射频器件市场将超过6亿美元。
发达国家已完成战略布局
并对中国实行技术封锁
发达国家已完成化合物半导体的战略布局，国际对中国实行技术封锁。
发达国家已完成化合物半导体的战略布局。由于化合物半导体具备优异的性能和广阔的应用前景，美国和欧洲在21世纪初开始布局，发布技术和产业扶持计划，并培育了一批龙头企业，已占领技术和市场的高地，为5G通信发展奠定了基础。美国国防部先进研究项目局（DARPA）从2002年起先后发布了宽禁带化合物半导体技术创新计划（WBGSTI计划）和下一代GaN电子器件计划（NEXT计划），帮助美国本土的Qorvo、Cree等化合物半导体企业迅速成长为行业龙头。欧洲防务局（EDA）于2010年发布旨在保障欧洲区域内化合物半导体供应链安全的MANGA计划，已完成预期目标。
国际巨头占据化合物半导体射频器件市场主导地位。在4G智能手机用的GaAs射频放大器市场中，美国Skyworks、Qorvo和Broadcom三家公司的市场占有率接近90%。GaN基站市场集中于日本、美国Cree和Qorvo三家企业手中。在制造成熟度方面，Qorvo公司自2008年至今已出货260万件GaN器件产品，其中17万件应用于雷达领域。Cree公司于2014年年初宣布其GaN射频器件累计销售量已超过100万件。Qorvo和Raytheon公司的GaN产品已分别达到美国国防部的制造成熟度评估（MRL）第九级和第八级。第九级意味着GaN器件的制造工艺已满足性能、成本和容量的目标要求，准备开始全速率生产。
国际对中国实行技术封锁，产业链面临制裁禁运风险。
一是化合物半导体的军事用途使得美国频繁阻挠国内产业崛起。化合物半导体是有源相控阵雷达、毫米波通信、军用卫星、激光武器等军事装备的组件，受到国际《瓦森纳安排》的出口管制。中国资本试图收购国外化合物半导体企业以快速获取人才和技术，却频频遭遇美国政府阻碍。2015年以来，金沙江美国Lumileds、收购美国GCS、福建宏芯基金收购德国Aixtron均被美国以危害国家安全为由予以否决。
二是国内5G通信整机企业面临制裁风险。国内化合物半导体产品尚不成熟，使得整机企业大量进口国外器件，供应链安全存在很大隐患。2016年3月，美国商务部以违反美国出口管制法规为由制裁中兴通讯，对企业造成了几近毁灭性打击。基于化合物半导体的功率放大器、芯片等均在限制目录中。2017年3月，中兴以近12亿美元的罚款与美国政府和解，方才化解危机。
中国化合物半导体市场巨大
基础良好、产业活跃
中国是移动通信的重要市场，具备一定的化合物半导体储备和产业基础。
中国开始拥有5G通信发展的话语权，为化合物半导体提供广阔市场。中国是移动通信的重要市场，华为、中兴是第二大和第四大通信基站供应商，华为、OPPO、vivo是前五大智能手机企业。中国已建成的4G网络，基站数量超过200万个，用户数量突破5亿户。自主品牌智能手机每年出货量近5亿部。Skyworks、Qorvo等化合物半导体企业在中国的销售额均占公司总销售额的60%以上。2013年，中国成立IMT-2020（5G）推进组，力争成为5G标准制定的。中国推动的极化码方案（Polar Code）被国际通信标准组织3GPP采纳为5G控制方案之一。
国内具备一定的化合物半导体制造技术储备和产业基础。
一是高校和研究机构正加速技术的产业化。中科院、北京大学、中电科13所、29所、55所等在化合物半导体领域具备较强实力，依托军工等市场积累了技术和人才，通过技术转化和合作成立了中科晶电、海威华芯等企业。
二是LED芯片与化合物半导体制造流程相似，提供了产业基础。LED是基于化合物半导体的，在衬底、外延和器件环节具有技术互通性。中国LED芯片产业在占据重要地位，产业配套较成熟，可支撑化合物半导体产业发展。国家集成电路产业投资基金已入股LED芯片龙头企业三安光电公司，投资新建化合物半导体生产线，规划产能为36万片/年。
国内GaAs设计企业不断涌现，正积极研发4G产品。国内目前拥有各类手机功率放大器（PA）设计企业近20家，汉天下、紫光展锐、唯捷创芯等企业发展迅速，出货量位列前茅，已经在2G和3G手机PA市场占据重要市场地位。在2G市场，汉天下已占据64%的市场份额。在3G市场，汉天下占据42%。国内设计企业正在积极研发4G PA产品。紫光展锐的4G PA已于2016年12月通过高通公司的平台。汉天下的4G PA已实现5~10家客户量产出货，可实现三模和五模覆盖，月出货量超过100万套。广州智慧微电子公司、深圳国民飞骧科技有限公司、唯捷创芯公司均已在GaAs基4G PA技术上实现突破。我国大陆设计企业目前主要选择在我国台湾稳懋等制造，随着三安集成公司和海威华芯公司已建成GaAs器件生产线填补我国大陆代工制造空白，未来我国大陆GaAs设计企业将更倾向于委托我国大陆代工厂制造，共同提升在国际市场的竞争力。
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