【導(dǎo)讀】在過去的 10 年中，氮化鎵已經(jīng)成為一種越來越重要的射頻應(yīng)用技術(shù)。氮化鎵的材料特性使其器件在功率密度、外形尺寸、擊穿電壓、熱導(dǎo)率、工作頻率、帶寬和效率方面具有優(yōu)勢。設(shè)計師們已經(jīng)開發(fā)出器件解決方案，與競爭性的半導(dǎo)體技術(shù)相比，具有非常吸引人的性能特點(diǎn)。
氮化鎵器件的壓倒性應(yīng)用是功率放大器，它利用了這些優(yōu)勢。正在開發(fā)的產(chǎn)品希望利用氮化鎵的獨(dú)特材料特性來實(shí)現(xiàn)其他功能，主要是開關(guān)和低噪聲放大器。然而，在不久的將來，功率放大器仍將主導(dǎo)射頻氮化鎵的收入。
市場發(fā)展過程
Strategy Analytics 從 2007 年開始追蹤射頻氮化鎵市場的收入（圖1）。與許多化合物半導(dǎo)體技術(shù)一樣，國防機(jī)構(gòu)發(fā)揮了重要作用，為器件和工藝開發(fā)提供了早期資金，國防應(yīng)用也成為射頻氮化鎵器件的早期采用者。在 2007 年至 2013 年期間，大約 85% 的射頻氮化鎵器件的收入來自國防應(yīng)用，還有零星的氮化鎵器件被商業(yè)應(yīng)用采用，主要是概念驗(yàn)證和小批量應(yīng)用。
2007-2019 年射頻氮化鎵收入。
在 2013 年，射頻氮化鎵器件的收入達(dá)到了一個拐點(diǎn)，收入增長的軌跡急劇上升。早期的概念驗(yàn)證活動大多來自基站設(shè)備制造商，他們?yōu)槲磥淼脑O(shè)計評估氮化鎵功率器件的可靠性和性能特點(diǎn)。中國的設(shè)備制造商，特別是華為，成為下一代基站中氮化鎵技術(shù)的熱心采用者。中國決定在全國范圍內(nèi)迅速部署 4G LTE，推動了華為成為全球基站設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)者，并從 2014 年開始推動了射頻氮化鎵收入的急劇上升。隨著中國和世界其他地區(qū)的LTE部署接近飽和，4G 的收入增長已經(jīng)放緩；但 5G 的出現(xiàn)很好地銜接了起來。展望未來，5G 基站的部署將成為商用射頻氮化鎵收入的最強(qiáng)增長引擎。
按細(xì)分市場的射頻氮化鎵收入
圖2 顯示了射頻氮化鎵收入的歷史細(xì)分情況?；静糠值闹匾允秋@而易見的；同樣應(yīng)該清楚的是來自國防應(yīng)用的射頻氮化鎵收入的強(qiáng)勁增長。在 2014 年的高峰期后不久，基站的射頻氮化鎵收入就超過了國防應(yīng)用的收入。但請注意，從 2007 年到 2019 年，隨著氮化鎵技術(shù)成為不斷發(fā)展的國防理念和戰(zhàn)場戰(zhàn)略的關(guān)鍵推動因素，來自國防的收入增長了 75 倍。如果不是基站應(yīng)用的超常增長，射頻氮化鎵市場的故事將只局限在國防方面的增長。
雷達(dá)市場為射頻氮化鎵器件提供了最大的機(jī)會。小巧、高效的功率放大器使采用有源電子掃描陣列(AESA)的雷達(dá)成為所有領(lǐng)域的下一代和主要改造項(xiàng)目的“必備品”。這些固態(tài) AESA 雷達(dá)可以產(chǎn)生并結(jié)合多個掃描和跟蹤波束，與傳統(tǒng)雷達(dá)架構(gòu)相比，具有顯著的性能和可靠性優(yōu)勢。
像他們的商業(yè)同行一樣，國防通信網(wǎng)絡(luò)正在管理更多的數(shù)據(jù)流量，并以更高的頻率來尋求帶寬。戰(zhàn)場上的交戰(zhàn)可能涉及來自不同國家的部隊(duì)，使用不同的設(shè)備和波形，受到任務(wù)"移動"因素的限制。地面和太空中的衛(wèi)星設(shè)備是所有這些通信的關(guān)鍵所在。射頻氮化鎵技術(shù)的性能特點(diǎn)能夠滿足這些要求并提供靈活性。
電子戰(zhàn)是射頻氮化鎵的另一個重要應(yīng)用。電子戰(zhàn)系統(tǒng)依靠寬頻帶和高頻率范圍來探測目標(biāo)并避免被敵軍發(fā)現(xiàn)。這些應(yīng)用需要高射頻發(fā)射功率，以使敵方設(shè)備失效或混亂。所有這些任務(wù)要求與射頻氮化鎵的性能優(yōu)勢非常吻合。
未來
目前的地緣政治事件嚴(yán)重影響了射頻氮化鎵市場的未來。為了更好地理解這一點(diǎn)，我們必須探索近期的情況。業(yè)內(nèi)人士表示，自 2018 年以來，華為一直在大量購買電子零件，特別是用于基站的零件。這是由他們對美國貿(mào)易制裁收緊的預(yù)期引發(fā)的，華為被列入"實(shí)體名單"，意味著向其供應(yīng)產(chǎn)品需要出口許可證。華為的基站設(shè)備市場份額、庫存儲備以及他們對氮化鎵功放的偏愛，推動了射頻氮化鎵收入的大幅提升。如圖2 所示，從 2018 年到 2020 年，基站的射頻氮化鎵收入增加了一倍多。
當(dāng)然，如果不提新冠疫情，關(guān)于 2020 年的討論就不完整。全球經(jīng)濟(jì)正在掙扎著重新站穩(wěn)腳跟，而且復(fù)蘇并不一致。疫情使許多人和企業(yè)采取了在家工作的模式。無線和有線網(wǎng)絡(luò)成為關(guān)鍵的基礎(chǔ)設(shè)施。中國已表示，5G 將成為其經(jīng)濟(jì)重啟的驅(qū)動力。由于世界其他地區(qū)不會愿意被中國在 5G 方面拋得太遠(yuǎn)，預(yù)計 5G 的資本支出會持續(xù)增加。國防開支與經(jīng)濟(jì)增長密切相關(guān)，引起了人們對疫情對國防開支影響的擔(dān)憂。由于美國新政府的國防目標(biāo)仍不確定，將國防開支轉(zhuǎn)用于更廣泛的經(jīng)濟(jì)刺激的可能性也存在不確定性。
結(jié)論
在過去幾年中，射頻氮化鎵器件的采用大幅增加，2020 年的收入首次突破 10 億美元。自 2018 年以來，射頻氮化鎵的收入增長略高于 80%。
一些挑戰(zhàn)將影響未來收入的增長軌跡。5G 基站的部署將推動收入增長，但中國購買更多 5G 設(shè)備的時間以及其他地區(qū)如何應(yīng)對中國是不確定因素。與經(jīng)濟(jì)增長緊密相連的國防開支，隨著全球經(jīng)濟(jì)從疫情中恢復(fù)，也是不確定的。
按細(xì)分市場預(yù)測的射頻氮化鎵收入。
盡管有這些問題，我們?nèi)匀幌嘈派漕l氮化鎵的收入會在預(yù)測期內(nèi)增長。圖3 顯示了我們對射頻氮化鎵收入的最新市場細(xì)分預(yù)測。我們預(yù)計國防領(lǐng)域的收入將穩(wěn)定增長，增加該領(lǐng)域的市場份額。由于華為的行動，基礎(chǔ)設(shè)施的收入過去增長過快，我們預(yù)測今年的收入會略有下降，直到使用氮化鎵的毫米波部署重振收入增長。雖然"其他商業(yè)"部分的收入不多，但 VSAT、回程、CATV 等應(yīng)用，特別是商業(yè)衛(wèi)星通信，正在發(fā)力。我們預(yù)計射頻氮化鎵的收入在 2025 年將接近 20 億美元，延續(xù)氮化鎵的成功故事。
本文來源《微波雜志》
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