射頻氮化镓:趨勢和方向
發布時間:2021-09-08 來源:Eric Higham,Strategy Analytics 責任編輯:wenwei
【導讀】在過去的 10 年中,氮化镓已經成為一種越來越重要的射頻應用技術。氮化镓的材料特性使其器件在功率密度、外形尺寸、擊穿電壓、熱導率、工作頻率、帶寬和效率方麵具有優勢。設計師們已經開發出器件解決方案,與競爭性的半導體技術相比,具有非常吸引人的性能特點。
氮(dan)化(hua)镓(jia)器(qi)件(jian)的(de)壓(ya)倒(dao)性(xing)應(ying)用(yong)是(shi)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi),它(ta)利(li)用(yong)了(le)這(zhe)些(xie)優(you)勢(shi)。正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)的(de)產(chan)品(pin)希(xi)望(wang)利(li)用(yong)氮(dan)化(hua)镓(jia)的(de)獨(du)特(te)材(cai)料(liao)特(te)性(xing)來(lai)實(shi)現(xian)其(qi)他(ta)功(gong)能(neng),主(zhu)要(yao)是(shi)開(kai)關(guan)和(he)低(di)噪(zao)聲(sheng)放(fang)大(da)器(qi)。然(ran)而(er),在(zai)不(bu)久(jiu)的(de)將(jiang)來(lai),功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)仍(reng)將(jiang)主(zhu)導(dao)射(she)頻(pin)氮(dan)化(hua)镓(jia)的(de)收(shou)入(ru)。

市場發展過程
Strategy Analytics 從 2007 年開始追蹤射頻氮化镓市場的收入(圖1)。與(yu)許(xu)多(duo)化(hua)合(he)物(wu)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)一(yi)樣(yang),國(guo)防(fang)機(ji)構(gou)發(fa)揮(hui)了(le)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong),為(wei)器(qi)件(jian)和(he)工(gong)藝(yi)開(kai)發(fa)提(ti)供(gong)了(le)早(zao)期(qi)資(zi)金(jin),國(guo)防(fang)應(ying)用(yong)也(ye)成(cheng)為(wei)射(she)頻(pin)氮(dan)化(hua)镓(jia)器(qi)件(jian)的(de)早(zao)期(qi)采(cai)用(yong)者(zhe)。在(zai) 2007 年至 2013 年期間,大約 85% 的射頻氮化镓器件的收入來自國防應用,還有零星的氮化镓器件被商業應用采用,主要是概念驗證和小批量應用。

2007-2019 年射頻氮化镓收入。
在 2013 年(nian),射(she)頻(pin)氮(dan)化(hua)镓(jia)器(qi)件(jian)的(de)收(shou)入(ru)達(da)到(dao)了(le)一(yi)個(ge)拐(guai)點(dian),收(shou)入(ru)增(zeng)長(chang)的(de)軌(gui)跡(ji)急(ji)劇(ju)上(shang)升(sheng)。早(zao)期(qi)的(de)概(gai)念(nian)驗(yan)證(zheng)活(huo)動(dong)大(da)多(duo)來(lai)自(zi)基(ji)站(zhan)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang),他(ta)們(men)為(wei)未(wei)來(lai)的(de)設(she)計(ji)評(ping)估(gu)氮(dan)化(hua)镓(jia)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)性(xing)能(neng)特(te)點(dian)。中(zhong)國(guo)的(de)設(she)備(bei)製(zhi)造(zao)商(shang),特(te)別(bie)是(shi)華(hua)為(wei),成(cheng)為(wei)下(xia)一(yi)代(dai)基(ji)站(zhan)中(zhong)氮(dan)化(hua)镓(jia)技(ji)術(shu)的(de)熱(re)心(xin)采(cai)用(yong)者(zhe)。中(zhong)國(guo)決(jue)定(ding)在(zai)全(quan)國(guo)範(fan)圍(wei)內(nei)迅(xun)速(su)部(bu)署(shu) 4G LTE,推動了華為成為全球基站設備的領導者,並從 2014 年開始推動了射頻氮化镓收入的急劇上升。隨著中國和世界其他地區的LTE部署接近飽和,4G 的收入增長已經放緩;但 5G 的出現很好地銜接了起來。展望未來,5G 基站的部署將成為商用射頻氮化镓收入的最強增長引擎。

按細分市場的射頻氮化镓收入
圖2 顯示了射頻氮化镓收入的曆史細分情況。基站部分的重要性是顯而易見的;同樣應該清楚的是來自國防應用的射頻氮化镓收入的強勁增長。在 2014 年的高峰期後不久,基站的射頻氮化镓收入就超過了國防應用的收入。但請注意,從 2007 年到 2019 年,隨著氮化镓技術成為不斷發展的國防理念和戰場戰略的關鍵推動因素,來自國防的收入增長了 75 倍。如果不是基站應用的超常增長,射頻氮化镓市場的故事將隻局限在國防方麵的增長。
雷達市場為射頻氮化镓器件提供了最大的機會。小巧、高效的功率放大器使采用有源電子掃描陣列(AESA)的雷達成為所有領域的下一代和主要改造項目的“必備品”。這些固態 AESA 雷達可以產生並結合多個掃描和跟蹤波束,與傳統雷達架構相比,具有顯著的性能和可靠性優勢。
像xiang他ta們men的de商shang業ye同tong行xing一yi樣yang,國guo防fang通tong信xin網wang絡luo正zheng在zai管guan理li更geng多duo的de數shu據ju流liu量liang,並bing以yi更geng高gao的de頻pin率lv來lai尋xun求qiu帶dai寬kuan。戰zhan場chang上shang的de交jiao戰zhan可ke能neng涉she及ji來lai自zi不bu同tong國guo家jia的de部bu隊dui,使shi用yong不bu同tong的de設she備bei和he波bo形xing,受shou到dao任ren務wu"移動"因素的限製。地麵和太空中的衛星設備是所有這些通信的關鍵所在。射頻氮化镓技術的性能特點能夠滿足這些要求並提供靈活性。
電dian子zi戰zhan是shi射she頻pin氮dan化hua镓jia的de另ling一yi個ge重zhong要yao應ying用yong。電dian子zi戰zhan係xi統tong依yi靠kao寬kuan頻pin帶dai和he高gao頻pin率lv範fan圍wei來lai探tan測ce目mu標biao並bing避bi免mian被bei敵di軍jun發fa現xian。這zhe些xie應ying用yong需xu要yao高gao射she頻pin發fa射she功gong率lv,以yi使shi敵di方fang設she備bei失shi效xiao或huo混hun亂luan。所suo有you這zhe些xie任ren務wu要yao求qiu與yu射she頻pin氮dan化hua镓jia的de性xing能neng優you勢shi非fei常chang吻wen合he。
未來
目前的地緣政治事件嚴重影響了射頻氮化镓市場的未來。為了更好地理解這一點,我們必須探索近期的情況。業內人士表示,自 2018 年以來,華為一直在大量購買電子零件,特別是用於基站的零件。這是由他們對美國貿易製裁收緊的預期引發的,華為被列入"實體名單",意味著向其供應產品需要出口許可證。華為的基站設備市場份額、庫存儲備以及他們對氮化镓功放的偏愛,推動了射頻氮化镓收入的大幅提升。如圖2 所示,從 2018 年到 2020 年,基站的射頻氮化镓收入增加了一倍多。
當然,如果不提新冠疫情,關於 2020 年nian的de討tao論lun就jiu不bu完wan整zheng。全quan球qiu經jing濟ji正zheng在zai掙zheng紮zha著zhe重zhong新xin站zhan穩wen腳jiao跟gen,而er且qie複fu蘇su並bing不bu一yi致zhi。疫yi情qing使shi許xu多duo人ren和he企qi業ye采cai取qu了le在zai家jia工gong作zuo的de模mo式shi。無wu線xian和he有you線xian網wang絡luo成cheng為wei關guan鍵jian的de基ji礎chu設she施shi。中zhong國guo已yi表biao示shi,5G 將成為其經濟重啟的驅動力。由於世界其他地區不會願意被中國在 5G 方麵拋得太遠,預計 5G 的de資zi本ben支zhi出chu會hui持chi續xu增zeng加jia。國guo防fang開kai支zhi與yu經jing濟ji增zeng長chang密mi切qie相xiang關guan,引yin起qi了le人ren們men對dui疫yi情qing對dui國guo防fang開kai支zhi影ying響xiang的de擔dan憂you。由you於yu美mei國guo新xin政zheng府fu的de國guo防fang目mu標biao仍reng不bu確que定ding,將jiang國guo防fang開kai支zhi轉zhuan用yong於yu更geng廣guang泛fan的de經jing濟ji刺ci激ji的de可ke能neng性xing也ye存cun在zai不bu確que定ding性xing。
結論
在過去幾年中,射頻氮化镓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,射頻氮化镓的收入增長略高於 80%。
一些挑戰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 設備的時間以及其他地區如何應對中國是不確定因素。與經濟增長緊密相連的國防開支,隨著全球經濟從疫情中恢複,也是不確定的。

按細分市場預測的射頻氮化镓收入。
盡管有這些問題,我們仍然相信射頻氮化镓的收入會在預測期內增長。圖3 顯(xian)示(shi)了(le)我(wo)們(men)對(dui)射(she)頻(pin)氮(dan)化(hua)镓(jia)收(shou)入(ru)的(de)最(zui)新(xin)市(shi)場(chang)細(xi)分(fen)預(yu)測(ce)。我(wo)們(men)預(yu)計(ji)國(guo)防(fang)領(ling)域(yu)的(de)收(shou)入(ru)將(jiang)穩(wen)定(ding)增(zeng)長(chang),增(zeng)加(jia)該(gai)領(ling)域(yu)的(de)市(shi)場(chang)份(fen)額(e)。由(you)於(yu)華(hua)為(wei)的(de)行(xing)動(dong),基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)收(shou)入(ru)過(guo)去(qu)增(zeng)長(chang)過(guo)快(kuai),我(wo)們(men)預(yu)測(ce)今(jin)年(nian)的(de)收(shou)入(ru)會(hui)略(lve)有(you)下(xia)降(jiang),直(zhi)到(dao)使(shi)用(yong)氮(dan)化(hua)镓(jia)的(de)毫(hao)米(mi)波(bo)部(bu)署(shu)重(zhong)振(zhen)收(shou)入(ru)增(zeng)長(chang)。雖(sui)然(ran)"其他商業"部分的收入不多,但 VSAT、回程、CATV 等應用,特別是商業衛星通信,正在發力。我們預計射頻氮化镓的收入在 2025 年將接近 20 億美元,延續氮化镓的成功故事。
本文來源《微波雜誌》
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