频频|稳懋、宏捷科、GCS 扩充产能，化合物半导体大厂为何动作频频？( 二 ) 大厂|动作|5g|化合物半导体|捷

代工业务的发展，在很大程度上是因为GaAs技术和市场已经发展到了非常成熟的阶段，特别是其衬底和器件技术不断实现标准化，产品多样化，相应的设计企业增加，使得代工的业务需求不断增加。这与逻辑器件代工业的发展轨迹类似。
而在制程工艺方面，化合物半导体与存储器和逻辑器件有很大区别，并不追求很先进的工艺节点，基本不需要60nm以下的制程工艺。这主要是因为化合物半导体面向射频、高电压、大功率、光电子等应用领域，无需先进制程。
目前，GaAs器件以0.13μm、0.18μm以上制程工艺为主，Qorvo正在进行90nm工艺研发。此外，由于受GaAs和SiC衬底尺寸限制，目前的生产线以4英寸和6英寸晶圆为主，部分企业也开始导入8英寸产线，但还没有形成主流。
第三代化合物半导体应用
5G对于设备性能和功率效率提出了更高的要求，特别是在基站端，基站数量和单个基站成本双双上涨，这将会带来市场空间的巨大增长。依据蜂窝通信理论计算，要达到相同的覆盖率，估计中国5G宏基站数量要达到约500万个。
2021年全球5G宏基站PA和滤波器市场将达到243.1亿元人民币，年均复合增长率CAGR为162.31%，2021年全球4G和5G小基站射频器件市场将达到21.54亿元人民币，CAGR为140.61%。
由于基站越来越多地用到了多天线MIMO技术，这对PA提出了更多需求。预计到2022年，4G/ 5G基础用的射频半导体市场规模将达到16亿美元，其中，MIMO PA的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%。
【 频频|稳懋、宏捷科、GCS 扩充产能，化合物半导体大厂为何动作频频？】相对于4G，5G基站用到的PA数会加倍增长。4G基站采用4T4R方案，按照三个扇区，对应的射频PA需求量为12个，5G基站中，预计64T64R将成为主流方案，对应的PA需求量高达192个。
基站用PA市场空间巨大，但其性能和功率效率问题亟待解决。在这样的背景下，新工艺技术替代传统工艺早已被提上了议事日程。
目前的PA市场，包括基站和手机端用的，制造工艺主要包括传统的LDMOS、GaAs，以及新兴的GaN。而在基站端，传统LDMOS工艺用的更多，但是，LDMOS 技术适用于低频段，在高频应用领域存在局限性。
而为了适应5G网络对性能和功率效率的需求，越来越多地应用到了GaN，它能较好地适用于大规模MIMO。
GaN具有优异的高功率密度和高频特性。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PA。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，在宽带应用中的使用并不广泛。
相比之下，GaN的工作电压为28V至50V，具有更高的功率密度和截止频率，在MIMO应用中，可实现高整合性解决方案。
在宏基站PA应用中，GaN凭借高频、高输出功率的优势，正在逐渐取代LDMOS；在小基站中，未来一段时间内仍然以GaAs工艺为主，这是因为它具备可靠性和高性价比的优势，但随着GaN器件成本的降低和技术的提高，GaN PA有望在小基站应用中逐步拓展。
在手机端，射频前端PA还是以GaAs工艺为主，短期内还看不到GaN的机会，主要原因是成本和高电压特性，这在手机内难以接受。
由于GaN制程工艺壁垒较高，具备相应生产技术的厂商很少，代工厂方面，也就是稳懋和GCS了。IDM则有Qorvo、英飞凌和Cree。
结语
当下，化合物半导体工艺芯片在手机和基站当中的应用最为广泛，而第二代化合物半导体制造产能在当下非常紧张，而第三代化合物半导体代表着明天，目前技术尚未成熟，大规模量产还需时日。
不过，其光明的前景已成为相关IDM和晶圆代工厂的共识，在进一步拓展GaAs产能的同时，也在抓紧布局以GaN为代表的第三代化合物半导体。
文稿来源：半导体行业观察
图片来源：拍信网