深圳市索想伟业科技有限公司生产介绍4G5G/4G网络功放广播软件平台软件【4G物联网无线网络功放生产厂家】5G射频功率放大器市场分析报告华强微电子2019-05-2720:275G时代，智能手机将采用2发射4接收方案，未来有望演进为8接收方案。功率放大器（PA）是一部手机***关键的器件之一，【4G物联网无线网络功放生产厂家】它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量，甚至待机时间，是整个射频系统中除基带外***重要的部分。5G将带动智能移动终端、***端及IOT设备射频PA稳健增长。功率放大器市场增长相对稳健，复合年增长率为7%，将从2017年的50亿美元增长到2023年的70亿美元。***LTE功率放大器市场的增长，尤其是高频和超高频，将弥补2G/3G市场的萎缩。【4G物联网无线网络功放生产厂家】15G智能移动终端，射频PA的大机遇【4G物联网无线网络功放生产厂家】1.15G推动手机射频PA量价齐升【4G物联网无线网络功放生产厂家】无论是在***端还是设备终端，5G给供应商带来的挑战都首先体现在射频方面，因为这是设备“上”网的关键出入口，即将到来的5G手机将会面临更多频段的支持、不同的调制方向、信号路由的选择、开关速度的变化等多方面的技术挑战外，也会带来相应市场机遇。5G将给天线数量【4G物联网无线网络功放生产厂家】、射频前端模块价值量带来翻倍增长。以5G手机为例，单部手机的射频半导体用量达到25美金，相比4G手机近乎翻倍增长。其中滤波器从40个增加至70个，频带从15个增加至30个，接收机发射机滤波器从30个增加至75个，射频开关从10个增加至30个，载波聚合从5个增加至200个。5G手机功率放大器（PA）用量翻倍增长：【4G物联网无线网络功放生产厂家】PA是一部手机***关键的器件之一，它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量，甚至待机时间，是整个射频系统中除基带外***重要的部分。手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G逐渐增加。以PA模组为例，4G多模多频手机所需的PA芯片为5-7颗，预测5G手机内的PA芯片将达到16颗之多。5G手机功率放大器（PA）单机价值量有望达到7.5美元：同时，PA的单价也有显著提高，2G手机用PA平均单价为0.3美金，3G手机用PA上升到1.25美金，而全模4G手机PA的消耗则高达3.25美金，预计5G手机PA价值量达到7.5美元以上。载波聚合与MassivieMIMO对PA的要求大幅增加。【4G物联网无线网络功放生产厂家】一般情况下，2G只需非常简单的发射模块，3G需要有3G的功率放大器，4G要求更多滤波器和双工器载波器，载波聚合则需要有与前端配合的多工器，上行载波器的功率放大器又必须重新设计来满足线性化的要求。5G无线通信前端将用到几十甚至上百个通道【4G物联网无线网络功放生产厂家】，要求网络设备或者器件供应商能够提供全集成化的解决方案，这大大增加了产品设计的复杂度，无论对器件解决方案还是设备解决方案提供商都提出了很大技术挑战。1.2GaAs射频器件仍将主导手机市场【4G物联网无线网络功放生产厂家】5G时代，GaAs材料适用于移动终端。GaAs材料的电子迁移率是Si的6倍，具有直接带隙，故其器件相对Si器件具有高频、高速的性能，被公认为是很合适的通***半导体材料。在手机无线通信应用中，目前射频功率放大器绝大部分采用GaAs材料。在G***通信中，国内的紫光展锐和汉天下等芯片设计企业曾凭借RF【4G物联网无线网络功放生产厂家】CMOS制程的高集成度和低成本的优势，打破了采用国际龙头厂商采用传统的GaAs制程完全主导射频功放的格局。但是到了4G时代，由于Si材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等缺点，RFCMOS已经不能满足要求，手机射频功放重新回到GaAs制程完全主导的时代。与射频功放器件依赖于GaAs材料不同，90%的射频开关已经从传统的GaAs工艺转向了SOI（Silicononinsulator）工艺，射频收发机大多数也已采用RFCMOS制程，从而满足不断提高的集成度需求深圳市索想伟业科技有限公司生产介绍4G5G/4G网络功放广播软件平台软件。5G时代，【4G物联网无线网络功放生产厂家】GaN材料适用于***端。在宏***应用中，GaN材料凭借高频、高输出功率的优势，正在逐渐取代SiLDMOS；在微***中，未来一段时间内仍然以GaAsPA件为主，因其目前具备经市场验证的可靠性和高性价比的优势，但随着器件成本的降低和技术的提高，GaNPA有望在微***应用在分得一杯羹；在移动终端中，因高成本和高供电电压，GaNPA短期内也无法撼动GaAsPA的统治地位。***GaAs射频器件被国际巨头垄断。***GaAs射频器件市场以IDM模式为主，主要厂商有美国Skyworks、Qorvo、Broadcom，日本村田等。三家合计占有***66%的份额，Skyworks和Qorvo更是处于***遥遥***的位置。2017年GaAs晶圆代工市场，台湾稳懋（WinSemi）独占***72.7%的市场份额，是******大GaAs晶圆代工厂。1.35G设备射频前端模组化趋势明显，SIP大有可为5G将重新定义射频（RF）前端在网络和调制解调器之间的交互。新的RF频段（如3GPP在R15中所定义的sub-6GHz和毫米波（mm-w***e）给产业界带来了巨大挑战。LTE的发展，尤其是载波聚合技术的应用，导致当今智能手机中的复杂架构。同时，RF电路板和可用天线空间减少带来的密集化趋势，使越来越多的手持设备OEM厂商采用功率放大器模块并应用新技术，如LTE和WiFi之间的天线共享。在低频频段，所包含的600MHz频段将为低频段天线设计和天线调谐器带来新的挑战。随着新的超高频率（N77、N78、N79）无线电频段发布，5G将带来更高的复杂性。具有双连接的频段重新分配（早期频段包括N41、N71、N28和N66，未来还有更多），也将增加对前端的限制。毫米波频谱中的5GNR无法提供5G关键USP的多千兆位速度，因此需要在前端模组中具有更高密度，以实现新频段集成。5G手机需要4X4MIMO应用，这将在手机中增加大量RF流。结合载波聚合要求，将导致更复杂的天线调谐器和多路复用器。RF系统级封装（SiP）市场可分为一级和二级SiP封装：各种RF器件的一级封装，如芯片/晶圆级滤波器、开关和放大器（包括RDL、RSV和/或凸点步骤）；在表面贴装（***T）阶段进行的二级SiP封装，其中各种器件与无源器件一起组装在SiP基板上。2018年，射频前端模组SiP市场（包括一级和二级封装）总规模为33亿美元，预计2018~2023年期间的复合年均增长率（CAGR）将达到11.3%，市场规模到2023年将增长至53亿美元。预测2023年，PAMiDSiP组装预计将占RFSiP市场总营收的39%。2018年，晶圆级封装大约占RFSiP组装市场总量的9%。移动领域各种射频前端模组的SiP市场，包括：PAMiD（带集成双工器的功率放大器模块）、PAM（功率放大器模块）、RxDM（接收分集模块）、A***（开关复用器、天线开关模块）、天线耦合器（多路复用器）、LMM（低噪声放大器-多路复用器模块）、MMMBPa（多模、多频带功率放大器）和毫米波前端模组。MEMS预测，到2023年，用于蜂窝和连接的射频前端SiP市场将分别占SiP市场总量的82%和18%。按蜂窝通信标准，支持5G（sub-6GHz和毫米波）的前端模组将占到2023年RFSiP市场总量的28%。***智能手机将贡献射频前端模组SiP组装市场的43%，其次是低端智能手机（35%）和奢华智能手机（13%）。25G***，PA数倍增长，GaN大有可为2.15G***，射频PA需求大幅增长5G***PA数量有望增长16倍。4G***采用4T4R方案，按照三个扇区，对应的PA需求量为12个，5G***，预计64T64R将成为主流方案，对应的PA需求量高达192个，PA数量将大幅增长。5G***射频PA有望量价齐升。目前***用功率放大器主要为基于硅的横向扩散金属氧化物半导体LDMOS技术，不过LDMOS技术仅适用于低频段，在高频应用领域存在局限性。对于5G***PA的一些要求可能包括3~6GHz和24GHz~40GHz的运行频率，RF功率在0.2W~30W之间，预计5G***GaN射频PA将逐渐成为主导技术，而GaN价格高于LDMOS和GaAs。GaN具有优异的高功率密度和高频特性。提高功率放大器RF功率的***简单的方式就是增加电压，这让氮化***晶体管技术***吸引力。如果我们对比不同半导体工艺技术，就会发现功率通常会如何随着高工作电压IC技术而提高。硅锗(SiGe)技术采用相对较低的工作电压（2V至3V），但其集成优势非常有吸引力。GaAs拥有微波频率和5V至7V的工作电压，多年来一直广泛应用于功率放大器。硅基LDMOS技术的工作电压为28V，已经在电信领域使用了许多年，但其主要在4GHz以下频率发挥作用，因此在宽带应用中的使用并不广泛。新兴GaN技术的工作电压为28V至50V，优势在于更高功率密度及更高截止频率(CutoffFrequency，输出讯号功率超出或低于传导频率时输出讯号功率的频率)，拥有低损耗、高热传导基板，开启了一系列全新的可能应用，尤其在5G多输入输出(MassiveMIMO)应用中，可实现高整合性解决方案。典型的GaN射频器件的加工工艺，主要包括如下环节：外延生长-器件隔离-欧姆接触（制作源极、漏极）-氮化物钝化-栅极制作-场板制作-衬底减薄-衬底通孔等环节。GaN材料已成为***PA的有力候选技术。GaN是极稳定的化合物，具有强的原子键、高的热导率、在Ⅲ-Ⅴ族化合物中电离度是***高的、化学稳定性好，使得GaN器件比Si和GaAs有更强抗辐照能力，同时GaN又是高熔点材料，热传导率高，GaN功率器件通常采用热传导率更优的SiC做衬底，因此GaN功率器件具有较高的结温，能在高温环境下工作。GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）凭借其固有的高击穿电压、高功率密度、大带宽和***率，已成为***PA的有力候选技术。GaN射频器件更能有效满足5G的高功率、高通信频段和***率等要求。相较于基于Si的横向扩散金属氧化物半导体（SiLDMOS，LateralDouble-diffusedMetal-oxideSemiconductor）和GaAs，在***端GaN射频器件更能有效满足5G的高功率、高通信频段和***率等要求。目前针对3G和LTE***市场的功率放大器主要有SiLDMOS和GaAs两种，但LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少，仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效，而GaAs功率放大器虽然能满足高频通信的需求，但其输出功率比GaN器件逊色很多。在5G高集成的MassiveMIMO应用中，它可实现高集成化的解决方案，如模块化射频前端器件。在毫米波应用上，GaN的高功率密度特性在实现相同覆盖条件及用户***功能下，可有效减少收发通道数及整体方案的尺寸。实现性能成本的***优化组合。随着5G时代的到来，小***及MassiveMIMO的飞速发展，会对集成度要求越来越高，GaN自有的先天优势会加速功率器件集成化的进程。5G会带动GaN这一产业的飞速发展。然而，在移动终端领域GaN射频器件尚未开始规模应用，原因在于较高的生产成本和供电电压。GaN将在高功率，高频率射频市场发挥重要作用。2.2GaN射频PA有望成为5G***主流技术预测未来大部分6GHz以下宏网络单元应用都将采用GaN器件，小***GaAs优势更明显。就电信市场而言，得益于5G网络应用的日益临近，将从2019年开始为GaN器件带来巨大的市场机遇。相比现有的硅LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体技术）和GaAs（***化***）解决方案，GaN器件能够提供下一代高频电信网络所需要的功率和效能。而且，GaN的宽带性能也是实现多频带载波聚合等重要新技术的关键因素之一。GaNHEMT（高电子迁移率场效晶体管）已经成为未来宏***功率放大器的候选技术。由于LDMOS无法再支持更高的频率，GaAs也不再是高功率应用的***优方案，预计未来大部分6GHz以下宏网络单元应用都将采用GaN器件。5G网络采用的频段更高，穿透力与覆盖范围将比4G更差，因此小***（***allcell）将在5G网络建设中扮演很重要的角色。不过，由于小***不需要如此高的功率，GaAs等现有技术仍有其优势。与此同时，由于更高的频率降低了每个***的覆盖率，因此需要应用更多的晶体管，预计市场出货量增长速度将加快。预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场，抢占基于硅LDMOS技术的***PA市场。根据Yole的数据，2014年***RF功率器件市场规模为11亿美元，其中GaN占比11%，而横向双扩散金属氧化物半导体技术（LDMOS）占比88%。2017年，GaN市场份额预估增长到了25%，并且预计将继续保持增长。预计到2025年GaN将主导RF功率器件市场，抢占基于硅LDMOS技术的***PA市场。对于既定功率水平，GaN具有体积小的优势。有了更小的器件，则可以减小器件电容，从而使得较高带宽系统的设计变得更加轻松。氮化***基MIMO天线功耗可降低40%。下图展示的是锗化硅和氮化***的毫米波5G***MIMO天线方案，左侧展示的是锗化硅基MIMO天线，它有1024个元件，裸片面积是4096平方毫米，辐射功率是65dbm，与之形成鲜明对比的，是右侧氮化***基MIMO天线，尽管价格较高，但功耗降低了40%，裸片面积减少94%。GaN适用于大规模MIMO。GaN芯片每年在功率密度和封装方面都会取得飞跃，能比较好的适用于大规模MIMO技术。当前的***技术涉及具有多达8个天线的MIMO配置，以通过简单的波束形成算法来控制信号，但是大规模MIMO可能需要利用数百个天线来实现5G所需要的数据速率和频谱效率。大规模MIMO中使用的耗电量大的有源电子扫描阵列（AESA），需要单独的PA来驱动每个天线元件，这将带来显著的尺寸、重量、功率密度和成本（SWaP-C）挑战。这将始终涉及能够满足64个元件和超出MIMO阵列的功率、线性、热管理和尺寸要求，且在每个发射/接收（T/R）模块上偏差***小的射频PA。MIMOPA年复合增长率将达到135%。预计2022年，4G/5G基础设施用RF半导体的市场规模将达到16亿美元，其中，MIMOPA年复合增长率将达到135%，射频前端模块的年复合增长率将达到119%。预计未来5～10年，GaN将成为3W及以上RF功率应用的主流技术。根据Yole预测，2017年，***GaN射频市场规模约为3.84亿美元，在3W以上（不含手机PA）的RF射频市场的渗透率超过20%。GaN在***、雷达和航空应用中，正逐步取代LDMOS。随着数据通讯、更高运行频率和带宽的要求日益增长，GaN在***和无线回程中的应用持续攀升。在未来的网络设计中，针对载波聚合和大规模输入输出（MIMO）等新技术，GaN将凭借其***率和高宽带性能，相比现有的LDMOS处于更有利的位置。未来5～10年内，预计GaN将逐步取代LDMOS，并逐渐成为3W及以上RF功率应用的主流技术。而GaAs将凭借其得到市场验证的可靠性和性价比，将确保其稳定的市场份额。LDMOS的市场份额则会逐步下降，预测期内将降至整体市场规模的15%左右。到2023年，GaNRF器件市场规模达到13亿美元，约占3W以上的RF功率市场的45%。截止2018年底，整个RFGaN市场规模接近4.85亿美元。未来大多数低于6GHz的宏网络单元实施将使用GaN器件，无线基础设施应用占比将进一步提高至近43%。2.3RFGaN市场的发展方向GaN技术主要以IDM为主。经过数十年的发展，GaN技术在***各大洲已经普及。市场***的厂商主要包括SumitomoElectric、Wolfspeed（Cree科锐旗下）、Qorvo，以及美国、欧洲和亚洲的许多其它厂商。化合物半导体市场和传统的硅基半导体产业不同。相比传统硅工艺，GaN技术的外延工艺要重要的多，会影响其作用区域的品质，对器件的可靠性产生巨大影响。这也是为什么目前市场***的厂商都具备很强的外延工艺能力，并且为了维护技术秘密，都倾向于将这些工艺放在自己内部生产。GaN-on-SiC更具有优势。尽管如此，Fabless设计厂商通过和代工合作伙伴的合作，发展速度也很快。凭借与代工厂紧密的合作关系以及销售渠道，NXP和Ampleon等***厂商或将改变市场竞争格局。同时，目前市场上还存在两种技术的竞争：GaN-on-SiC（碳化硅上氮化***）和GaN-on-Silicon（硅上氮化***）。它们采用了不同材料的衬底，但是具有相似的特性。理论上，GaN-on-SiC具有更好的性能，而且目前大多数厂商都采用了该技术方案。不过，M/A-COM等厂商则在极力推动GaN-on-Silicon技术的广泛应用。未来谁将主导还言之过早，目前来看，GaN-on-Silicon仍是GaN-on-SiC解决方案的有力挑战者。2.4***GaN射频器件产业链竞争格局GaN微波射频器件产品推出速度明显加快。目前微波射频领域虽然备受关注，但是由于技术水平较高，专利壁垒过大，因此这个领域的公司相比较电力电子领域和光电子领域并不算很多，但多数都具有较强的科研实力和市场运作能力。GaN微波射频器件的商业化供应发展迅速。据材料深一度对Mouser数据统计分析显示，截至2018年4月，共有4家厂商推出了150个品类的GaNHEMT，占整个射频晶体管供应品类的9.9%，较1月增长了0.6%。Qorvo产品工作频率范围***大，Skyworks产品工作频率较小。Qorvo、CREE、MACOM73%的产品输出功率集中在10W～100W之间，***大功率达到1500W（工作频率在1.0-1.1GHz，由Qorvo生产），采用的技术主要是GaN/SiCGaN路线。此外，部分企业提供GaN射频模组产品，目前有4家企业对外提供GaN射频放大器的销售，其中Qorvo产品工作频率范围***大，***大工作频率可达到31GHz。Skyworks产品工作频率较小，主要集中在0.05-1.218GHz之间。Qorvo射频放大器的产品类别***多。在我国***公布的2个5G工作频段（3.3-3.6GHz、4.8-5GHz）内，Qorvo公司推出的射频放大器的产品类别***多，***高功率分别高达100W和80W（1月份Qorvo在4.8-5GHz的产品***高功率为60W），ADI在4.8-5GHz的产品***高功率提高到50W（之前产品的***高功率不到40W），其他产品的功率大部分在50W以下。查看全文继续向下滚动获得奖励长2.27%)