5G关键材料——第三代半导体材料市场发展简析

前言

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料的双雄，由于性能不同，GaN和SiC的应用领域也不相同。GaN具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速率大、热导率高、化学性质稳定和抗辐射能力强等优点，已经成为5G时代最具增长潜质的热点材料之一。

一、第三代半导体材料行业市场发展现状

半导体在过去主要经历了三代变化，20世纪60年代以硅（Si）、锗（Ge）为代表第一代半导体材料取代了笨重的电子管，带来了以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。20世纪90年代以来，随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料开始崭露头角。近年来，随着半导体器件应用领域的不断扩大，特别是特殊场合要求半导体能够在高温、强辐射、大功率等环境下性能依然保持稳定，以氮化镓（GaN）及碳化硅（SiC）为代表为代表的宽禁带材料为第三代半导体材料关注度日益提升，已成为全球高技术领域竞争战略制高争夺点，也是国际技术封锁的重点。

由于性能不同，GaN和SiC的应用领域也不相同，GaN具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速率大、热导率高、化学性质稳定和抗辐射能力强等优点，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一。

在通信基站应用领域，GaN是未来最具增长潜质的第三代半导体材料之一。与GaAs和InP等高频工艺相比，GaN器件输出的功率更大；与LDCMOS和SiC等功率工艺相比，GaN的频率特性更好，已经成为5G时代较大基站功率放大器的候选技术。在功率器件方面，目前氮化镓器件市场最初集中在200V以下的市场，包括电源与音频放大器等，从2014年开始，600V市场占比迅速提升，目前氮化镓已经逐步往更高的电压渗透。预计未来在600-900V的中低压领域GaN功率半导体与SiC功率半导体将会迎来应用上的竞争。

截至2018年底，全球GaN射频器件市场规模达31亿元，其中基站端GaN射频器件市场规模约13亿元。预计到2023年，全球GaN射频器件市场规模将达到90亿元，年均增长率超过23%；其中基站端GaN射频器件市场规模超过35亿元。

2017-2023年全球GaN射频器件市场规模预测

资料来源：赛瑞研究

二、第三代半导体材料行业竞争格局分析

目前，GaN产业以IDM企业为主，但是设计与制造环节已经开始出现分工。具体到GaN产业链各环节相关企业来看，美日欧厂商在GaN等第三代半导体材料技术上处于领先地位，相比之下，国内在GaN领域还是较为弱势，主要还是依赖于国外代工厂商。

三、第三代半导体材料行业发展趋势分析

资料来源：赛瑞研究

目前电信基站领域横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）三者占比相差不大，从未来发展趋势来看，5G通信频率最高可达85GHz，是GaN发挥优势的频段，使得GaN有望成为5G基站建设重点材料之一。

备注：本文摘自《2019年5G及关键材料市场发展研究报告》，完整目录如下：

第一章 5G行业发展综述

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