氮化镓器件在射频领域中的应用，具有良好的导热性能、高频率、高功率等优势

时间： 2024-05-23 来源：誉鸿锦半导体公众号

技术问答

射频器件在无线通讯中扮演信号转换的角色，是无线通信设备的基础性零部件，半绝缘型碳化硅衬底制备的氮化镓射频器件主要应用于面向通信基站及雷达应用的功率放大器。射频器件主要包括功率放大器、滤波器、开关、低噪声放大器、双工器等，目前主流的射频器件有砷化镓、硅基LDMOS、碳化硅基氮化镓等不同类型。

碳化硅基氮化镓射频器件具有良好的导热性能、高频率、高功率等优势，主要应用于面向通信基站及雷达应用的功率放大器。碳化硅基氮化镓射频器件是迄今为止最为理想的微波射频器件，是4G/5G移动通讯系统、新一代有源相控阵雷达等系统的核心微波射频器件。随着信息技术产业对数据流量、更高工作频率和带宽等需求的不断增长，氮化镓器件在基站中应用越来越广泛。

氮化镓功率放大器

1）砷化镓器件、硅基LDMOS、碳化硅基氮化镓器件的比较：到2025年，功率在3W以上的射频器件市场中，氮化镓射频器件有望占据约50%的市场份额。

①砷化镓器件：已在功率放大器上得到广泛应用；

②硅基LDMOS器件：已在通讯领域应用多年，但其主要应用于4GHz以下的低频率领域；

③碳化硅基氮化镓射频器件：目前正在取代LDMOS在通信宏基站、雷达及其他宽带领域的应用。根据预测，至2025年，功率在3W以上的射频器件市场中，氮化镓射频器件有望替代大部分硅基LDMOS份额，占据射频器件市场约50%的份额；

2）碳化硅基和硅基氮化镓器件的比较：碳化硅基氮化镓外延主要优势在其材料缺陷和位错密度低，碳化硅基氮化镓射频器件是目前市场的主流。目前，氮化镓射频器件主要是基于碳化硅、硅等异质衬底外延材料制备的，并在未来一段时期也是主要选择。相较于硅基氮化镓，碳化硅基氮化镓外延主要优势在其材料缺陷和位错密度低。碳化硅基氮化镓材料外延生长技术相对成熟，且碳化硅衬底导热性好，适合于大功率应用，同时衬底电阻率高降低了射频损耗，因此碳化硅基氮化镓射频器件成为目前市场的主流。

功率在3W以上不同类型射频器件市场份额预测

预计2026年全球碳化硅基氮化镓射频器件市场规模将增长至22.22亿美元，2020~2026市场规模CAGR可达17%。根据数据显示，2020年全球碳化硅基氮化镓射频器件市场规模为8.91亿美元，占比近100%，预计2020~2026年将以17%的CAGR增长至22.22亿美元，份额会被硅基氮化镓射频器件挤占不足10%。2020年全球硅基氮化镓射频器件市场规模不足500万美元，预计2020~2026年将以86%的CAGR增长至1.73亿美元，份额有望扩张至7%。

2020~2026年GaN射频器件市场规模及预测

碳化硅基氮化镓射频器件已成功应用于众多领域，国防应用和无线通信基础设施为主要驱动。国防军事与航天应用市场是拉动我国GaN微波射频器件市场规模的主要驱动力，根据数据显示，2020年市场规模为34.8亿元，未来5年将以25.4%的CAGR增长至100亿元。我国GaN微波射频器件在国防军事与航天应用市场已经100%实现国产化。2020年无线基础设施建设和移动终端设备占比分别达到36%和10%。此外，GaN射频器件在无线宽带、射频能量、商业雷达等市场均呈现增长态势。

2020年我国GaN射频器件应用市场结构

国防应用：

国防应用是GaN射频器件市场的最重要驱动力量，据数据显示，2020~2025年全球市场规模将以22％的CAGR从3.4亿美元增长至超过11.1亿美元。在国防军工领域，碳化硅基氮化镓射频器件已经代替了大部分砷化镓和部分硅基LDMOS器件，占据了大部分市场。根据统计，国防和航天应用中的雷达和电子战系统是射频氮化镓的最大应用市场。我国GaN微波射频器件在国防军事与航天应用市场已经100%实现国产化，此外，对于需要高频高输出的卫星通信应用，氮化镓器件也有望逐步取代砷化镓的解决方案。

5G基站

5G基站建设是GaN射频器件市场的另一关键驱动力量，预计2020~2025年5G基站建设驱动全球GaN射频器件市场规模以15％的CAGR从3.7亿美元增长至超过7.3亿美元。

以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件以其良好导热性和大功率输出的优势，成为5G基站功率放大器的主流选择。5G具有大容量、低时延、低功耗、高可靠性等特点，要求射频器件拥有更高的线性和更高的效率。相比砷化镓和硅基LDMOS射频器件，以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同时具有碳化硅良好的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，能够提供高频电信网络所需要的功率和效能，成为5G基站功率放大器的主流选择。

江西誉鸿锦材料科技有限公司历经十余年的技术沉淀和积累，坚持不懈地精进工艺研发，现阶段已经建成氮化镓器件从外延到封测的全产业链生产体系。相关氮化镓器件产品也将在各类终端应用方案中推向市场，以期获得行业用户的认可。

我们是第三代半导体产业的新成员，但是我们会一如既往地致力于全产业链工艺完善和创新，以优质的产品方案来回馈合作伙伴！为第三代半导体产品尽快完成国产替代这一目标作出应有贡献！

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