【威雅利市场资讯】2019作为5G关键年， GaN（氮化镓）或成市场发展新动力

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在去年12月6日，我国三大运营商的频谱划分已经尘埃落定。而就在今年，工信部也决定发放临时招牌，5G正式进行预商用，并且预计2020年商用。无疑今年是5G的关键年。而第三代半导体材料GaN作为5G基站的关键材料或将涌现新活力。



2019年5G有多关键呢?
5G预商用的一年，基站将进行大规模建设。中信建投在一份研报中预计，2019年中国将新建开通5G基站10万站左右，预计全球在30万~40万站左右。在这样的宏观目标下，半导体也将迎来了新的机遇。

之所以基站需要如此大规模的建设，主要原因是5G的频谱高，基站的覆盖面就相应变小，相对于4G，5G的建设需要更多的小基站才能消除盲区。并且频谱作为稀缺资源，要提高频谱利用率，主要的技术方式是增加基站和天线的数量，对应 5G 中的关键技术应为大规模天线阵列( Massive MIMO)和超密集组网( UDN)。



5G要求更高的数据传输速率，发射机的效率会出现指数级的下降。这种下降可以使用包络跟踪技术来修复，该技术已经在较新的4G / LTE基站以及蜂窝电话中采用。基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。诸如GaN助力运营商和基站OEM等实现了5G sub-6-GHz和mmWave大规模MIMO的目标。

GaN可以说为5G sub-6-GHz大规模MIMO基站应用提供了众多优势：

1、在3.5GHz及以上频率下表现良好，对比其他产品优势明显。
2、GaN的特性能转化为高输出功率，宽带宽和高效率。采用Doherty PA配置的GaN在100 W输出功率下的平均效率达到50%至60%，明显降低了发射功耗。
3、在高频和宽带宽下的效率意味着大规模MIMO系统可以更紧凑。
4、可在较高的工作温度下可靠运行，这意味着它可以使用更小的散热器。

根据Strategy Analytics的数据，预计5G移动连接将从2019年的500万增长到2023年的近6亿。所以需求还将不断上涨。

Efficient Power Conversion的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow讨论5G时也说道：“基站中的包络跟踪需要高速，高功率和高电压，这些只有使用GaN技术才能实现。今天，这是GaN晶体管最大的市场之一，并将在未来几年保持这一地位。



GaN系统销售和营销副总裁Larry Spaziani也有相似的想法：启动5G网络所需的功率晶体管革命来自氮化镓。

在有关GaN的技术层面，日本多家公司已在出售2～3英寸GaN衬底。在GaN外延片方面，美国科锐(Cree)公司、英国IQE等多家公司可以提供射频器件用SiC衬底上GaN外延片，未来几年内仍将是军用GaN射频器件的主流材料。

Si衬底上GaN外延片由于具有较高的性价比，被认为LED及民用GaN电子器件的理想技术路线之一，目前4～6英寸的Si衬底上GaN外延片已经实现量产，8英寸外延片也已被多家科研机构和公司报道。

同时在我国，也形成了具有自主知识产权的氢化物气相外延(HVPE)技术，实现了2英寸自支撑GaN衬底小批量供货;在GaN外延方面，成功生长出高质量的4英寸SiC衬底上GaN HEMT器件外延片。

在现今GaN在稳步地走入更加光明的市场，也有不少参与者加入了这个队列。除了在硅基氮化镓领域耕耘多年的MACOM，还有EPC(宜普电源转换公司)、GaN System、Transphorm、Navitas等初创公司，以及英飞凌、安森美、意法半导体、松下和TI等行业巨头也参与了竞争。

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