隨著 5G 進(jìn)程的加快，5G 基站、智能移動(dòng)終端及 IoT終端射頻功率放大器（PA）使用量大幅增加，將迎來(lái)發(fā)展良機(jī)。智能移動(dòng)終端射頻 PA 市場(chǎng)規(guī)模將從 2017 年的50 億美元增長(zhǎng)到 2023 年的 70 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 7%，高端 LTE 功率放大器市場(chǎng)的增長(zhǎng)，尤其是高頻和超高頻，將彌補(bǔ) 2G/3G 市場(chǎng)的萎縮。

5G推動(dòng)手機(jī)射頻 PA 量?jī)r(jià)齊升：?4G 時(shí)代，智能手機(jī)一般采取 1 發(fā)射 2 接收架構(gòu)，預(yù)測(cè) 5G 時(shí)代，智能手機(jī)將采用 2 發(fā)射 4 接收方案，未來(lái)有望演進(jìn)為8 接收方案。功率放大器（PA）是一部手機(jī)最關(guān)鍵的器件之一，它直接決定了手機(jī)無(wú)線通信的距離、信號(hào)質(zhì)量，甚至待機(jī)時(shí)間，是整個(gè)射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。手機(jī)里面 PA 的數(shù)量隨著 2G、3G、4G、5G 逐漸增加。

5G 基站，PA 數(shù)倍增長(zhǎng)，GaN 大有可為：4G 基站采用 4T4R 方案，按照三個(gè)扇區(qū)，對(duì)應(yīng)的射頻 PA需求量為 12 個(gè)，5G 基站，預(yù)計(jì) 64T64R 將成為主流方案，對(duì)應(yīng)的 PA需求量高達(dá) 192 個(gè)，PA數(shù)量將大幅增長(zhǎng)。目前基站用功率放大器主要為 LDMOS 技術(shù)，但是 LDMOS 技術(shù)適用于低頻段，在高頻應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。

5G 基站 GaN 射頻 PA 將成為主流技術(shù)，逐漸侵占LDMOS 的市場(chǎng)，GaAs 器件份額變化不大。GaN 能較好的適用于大規(guī)模MIMO，預(yù)計(jì) 2022 年，4G/ 5G 基礎(chǔ)設(shè)施用 RF 半導(dǎo)體的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 16億美元，其中，MIMO PA年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 135%，射頻前端模塊的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到 119%。

射頻功率放大器（PA）作為射頻前端發(fā)射通路的主要器件，主要是為了將調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的小功率的射頻信號(hào)放大，獲得足夠大的射頻輸出功率，才能饋送到天線上輻射出去，通常用于實(shí)現(xiàn)發(fā)射通道的射頻信號(hào)放大。

手機(jī)射頻前端：一旦連上移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，任何一臺(tái)智能手機(jī)都能輕松刷朋友圈、看高清視頻、下載圖片、在線購(gòu)物，這完全是射頻前端進(jìn)化的功勞，手機(jī)每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)制式（2G/3G/4G/WiFi/GPS），都需要自己的射頻前端模塊，充當(dāng)手機(jī)與外界通話的橋梁—手機(jī)功能越多，它的價(jià)值越大。

射頻前端模塊是移動(dòng)終端通信系統(tǒng)的核心組件，對(duì)它的理解可以從兩方面考慮：一是必要性，它是連接通信收發(fā)器（transceiver）和天線的必經(jīng)之路；二是重要性，它的性能直接決定了移動(dòng)終端可以支持的通信模式，以及接收信號(hào)強(qiáng)度、通話穩(wěn)定性、發(fā)射功率等重要性能指標(biāo)，直接影響終端用戶體驗(yàn)。

射頻前端芯片包括功率放大器（PA），天線開關(guān)（Switch）、濾波器（Filter）、雙工器（Duplexer 和 Diplexer）和低噪聲放大器（LNA）等，在多模／多頻終端中發(fā)揮著核心作用。

射頻前端產(chǎn)業(yè)中最大的市場(chǎng)為濾波器，將從 2017 年的 80 億美元增長(zhǎng)到2023 年 225 億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá) 19%。該增長(zhǎng)主要來(lái)自于 BAW 濾波器的滲透率顯著增加，典型應(yīng)用如 5G NR 定義的超高頻段和 WiFi 分集天線共享。

功率放大器市場(chǎng)增長(zhǎng)相對(duì)穩(wěn)健，復(fù)合年增長(zhǎng)率為 7%，將從 2017 年的 50億美元增長(zhǎng)到 2023 年的 70 億美元。高端 LTE 功率放大器市場(chǎng)的增長(zhǎng)，尤其是高頻和超高頻，將彌補(bǔ) 2G/3G 市場(chǎng)的萎縮。

射頻前端與智能終端一同進(jìn)化，4G 時(shí)代，智能手機(jī)一般采取 1 發(fā)射 2 接收架構(gòu)。由于 5G 新增了頻段（n41 2.6GHz，n77 3.5GHz 和 n79 4.8GHz），因此 5G 手機(jī)的射頻前端將有新的變化，同時(shí)考慮到 5G 手機(jī)將繼續(xù)兼容4G、3G 、2G 標(biāo)準(zhǔn)，因此 5G 手機(jī)射頻前端將異常復(fù)雜。

5G 手機(jī)功率放大器（PA）用量翻倍增長(zhǎng)：PA 是一部手機(jī)最關(guān)鍵的器件之一，它直接決定了手機(jī)無(wú)線通信的距離、信號(hào)質(zhì)量，甚至待機(jī)時(shí)間，是整個(gè)射頻系統(tǒng)中除基帶外最重要的部分。手機(jī)里面 PA 的數(shù)量隨著 2G、3G、4G、5G 逐漸增加。以 PA 模組為例，4G 多模多頻手機(jī)所需的 PA 芯片為5-7 顆，預(yù)測(cè) 5G 手機(jī)內(nèi)的 PA 芯片將達(dá)到 16 顆之多。

5G 手機(jī)功率放大器（PA）單機(jī)價(jià)值量有望達(dá)到 7.5 美元：同時(shí)，PA 的單價(jià)也有顯著提高，2G 手機(jī)用 PA 平均單價(jià)為 0.3 美金，3G 手機(jī)用 PA 上升到 1.25 美金，而全模 4G 手機(jī) PA 的消耗則高達(dá) 3.25 美金，預(yù)計(jì) 5G 手機(jī)PA 價(jià)值量達(dá)到 7.5 美元以上。

5G 時(shí)代，GaAs 材料適用于移動(dòng)終端。GaAs 材料的電子遷移率是 Si 的 6倍，具有直接帶隙，故其器件相對(duì) Si 器件具有高頻、高速的性能，被公認(rèn)為是很合適的通信用半導(dǎo)體材料。在手機(jī)無(wú)線通信應(yīng)用中，目前射頻功率放大器絕大部分采用 GaAs 材料。在 GSM 通信中，國(guó)內(nèi)的銳迪科和漢天下等芯片設(shè)計(jì)企業(yè)曾憑借 RF CMOS 制程的高集成度和低成本的優(yōu)勢(shì)，打破了采用國(guó)際龍頭廠商采用傳統(tǒng)的 GaAs 制程完全主導(dǎo)射頻功放的格局。

但是到了 4G 時(shí)代，由于 Si 材料存在高頻損耗、噪聲大和低輸出功率密度等缺點(diǎn)，RF CMOS 已經(jīng)不能滿足要求，手機(jī)射頻功放重新回到 GaAs 制程完全主導(dǎo)的時(shí)代。與射頻功放器件依賴于 GaAs 材料不同，90%的射頻開關(guān)已經(jīng)從傳統(tǒng)的 GaAs 工藝轉(zhuǎn)向了 SOI（Silicon on insulator）工藝，射頻收發(fā)機(jī)大多數(shù)也已采用 RF CMOS 制程，從而滿足不斷提高的集成度需求。

5G 時(shí)代，GaN 材料適用于基站端。在宏基站應(yīng)用中，GaN 材料憑借高頻、高輸出功率的優(yōu)勢(shì)，正在逐漸取代 Si LDMOS；在微基站中，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然以 GaAs PA 件為主，因其目前具備經(jīng)市場(chǎng)驗(yàn)證的可靠性和高性價(jià)比的優(yōu)勢(shì)，但隨著器件成本的降低和技術(shù)的提高，GaN PA 有望在微基站應(yīng)用在分得一杯羹；在移動(dòng)終端中，因高成本和高供電電壓，GaN PA 短期內(nèi)也無(wú)法撼動(dòng) GaAs PA 的統(tǒng)治地位。

5G 基站 PA數(shù)量有望增長(zhǎng)16倍。4G 基站采用 4T4R 方案，按照三個(gè)扇區(qū)，對(duì)應(yīng)的 PA 需求量為 12 個(gè)，5G 基站，預(yù)計(jì) 64T64R 將成為主流方案，對(duì)應(yīng)的 PA 需求量高達(dá) 192 個(gè)，PA 數(shù)量將大幅增長(zhǎng)。

5G 基站射頻 PA 有望量?jī)r(jià)齊升。目前基站用功率放大器主要為基于硅的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 LDMOS 技術(shù)，不過(guò) LDMOS 技術(shù)僅適用于低頻段，在高頻應(yīng)用領(lǐng)域存在局限性。對(duì)于 5G 基站 PA 的一些要求可能包括3~6GHz 和 24GHz~40GHz 的運(yùn)行頻率，RF 功率在 0.2W~30W 之間，5G 基站 GaN 射頻 PA 將逐漸成為主導(dǎo)技術(shù)，而 GaN 價(jià)格高于LDMOS 和 GaAs。

GaN 具有優(yōu)異的高功率密度和高頻特性。提高功率放大器 RF 功率的最簡(jiǎn)單的方式就是增加電壓，這讓氮化鎵晶體管技術(shù)極具吸引力。如果我們對(duì)比不同半導(dǎo)體工藝技術(shù)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)功率通常會(huì)如何隨著高工作電壓 IC 技術(shù)而提高。

典型的 GaN 射頻器件的加工工藝，主要包括如下環(huán)節(jié)：外延生長(zhǎng)-器件隔離-歐姆接觸（制作源極、漏極）-氮化物鈍化-柵極制作-場(chǎng)板制作-襯底減薄-襯底通孔等環(huán)節(jié)。

預(yù)測(cè)未來(lái)大部分 6GHz 以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用 GaN 器件，小基站 GaAs 優(yōu)勢(shì)更明顯。就電信市場(chǎng)而言，得益于 5G 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的日益臨近，將從 2019 年開始為 GaN 器件帶來(lái)巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。相比現(xiàn)有的硅 LDMOS（橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)）和 GaAs（砷化鎵）解決方案，GaN 器件能夠提供下一代高頻電信網(wǎng)絡(luò)所需要的功率和效能。而且，GaN 的寬帶性能也是實(shí)現(xiàn)多頻帶載波聚合等重要新技術(shù)的關(guān)鍵因素之一。GaN HEMT（高電子遷移率場(chǎng)效晶體管）已經(jīng)成為未來(lái)宏基站功率放大器的候選技術(shù)。

由于 LDMOS 無(wú)法再支持更高的頻率，GaAs 也不再是高功率應(yīng)用的最優(yōu)方案，預(yù)計(jì)未來(lái)大部分6GHz 以下宏網(wǎng)絡(luò)單元應(yīng)用都將采用 GaN 器件。5G 網(wǎng)絡(luò)采用的頻段更高，穿透力與覆蓋范圍將比 4G 更差，因此小基站（small cell）將在 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中扮演很重要的角色。不過(guò)，由于小基站不需要如此高的功率，GaAs 等現(xiàn)有技術(shù)仍有其優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，由于更高的頻率降低了每個(gè)基站的覆蓋率，因此需要應(yīng)用更多的晶體管，預(yù)計(jì)市場(chǎng)出貨量增長(zhǎng)速度將加快。

GaN 微波射頻器件產(chǎn)品推出速度明顯加快。目前微波射頻領(lǐng)域雖然備受關(guān)注，但是由于技術(shù)水平較高，專利壁壘過(guò)大，因此這個(gè)領(lǐng)域的公司相比較電力電子領(lǐng)域和光電子領(lǐng)域并不算很多，但多數(shù)都具有較強(qiáng)的科研實(shí)力和市場(chǎng)運(yùn)作能力。GaN 微波射頻器件的商業(yè)化供應(yīng)發(fā)展迅速。據(jù)材料深一度對(duì) Mouser 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，截至 2018 年 4 月，共有 4 家廠商推出了150 個(gè)品類的 GaN HEMT， 占整個(gè)射頻晶體管供應(yīng)品類的 9.9%，較 1 月增長(zhǎng)了 0.6%。

Qorvo 產(chǎn)品工作頻率范圍最大，Skyworks 產(chǎn)品工作頻率較小。Qorvo、CREE、MACOM 73%的產(chǎn)品輸出功率集中在 10W～100W 之間，最大功率達(dá)到 1500W（工作頻率在 1.0-1.1GHz， 由 Qorvo 生產(chǎn)），采用的技術(shù)主要是 GaN/SiC GaN 路線。此外，部分企業(yè)提供 GaN 射頻模組產(chǎn)品，目前有 4家企業(yè)對(duì)外提供 GaN 射頻放大器的銷售，其中 Qorvo 產(chǎn)品工作頻率范圍最大，最大工作頻率可達(dá)到 31GHz。Skyworks 產(chǎn)品工作頻率較小，主要集中在 0.05-1.218GHz 之間。

Qorvo 射頻放大器的產(chǎn)品類別最多。在我國(guó)工信部公布的 2 個(gè) 5G 工作頻段（3.3-3.6GHz、4.8-5GHz，）內(nèi)，Qorvo 公司推出的射頻放大器的產(chǎn)品類別最多，最高功率分別高達(dá) 100W 和 80W（1 月份 Qorvo 在 4.8-5GHz 的產(chǎn)品最高功率為 60W），ADI 在 4.8-5GHz 的產(chǎn)品最高功率提高到 50W（之前產(chǎn)品的最高功率不到 40W）， 其他產(chǎn)品的功率大部分在 50W 以下。