5G对功率器件的需求分析

　　5G时代的到来会带来新的商业模式，将需要满足三大场景中用户的需求，包括增强移动宽带（eMBB）、大规模机器类通信（mMTC）、高可靠低延时通信（uRLLC）。比如VR/AR、物联网、车联网应用等。这些应用会带来对高速宽带低功耗的需求，5G对系统及器件带来了高速、宽带、低功耗、高频及低时延技术及要求，三大热点将开启万物互联时代，射频芯片、基带芯片及其它MEMS等相关需求旺盛，但国外占据一定优势，这对我国芯片行业而言，既是机遇、也是挑战。

　　5G时代对器件提出了技术要求，比如最低工作频率从 3.4GHz 到 100GHz；瞬时带宽从 20MHz 到 1GHz；相控阵体制，功率放大器的平均输出功率将从几 W到几十W；更高的效率，减少能耗提高效率；更低的成本，降低总体物料成本。等。

　　今年6月份，工信部进一步明确了我国5G频段技术试验频段，其中，6G频段以下为3.3-3.6G、4.8-5.0G；6G频段以上：24.75-27.5G、37-42.5G。芯片的发展路标更加清晰。

　　在2G、3G、4G时代，我国在移动通信领域的有源射频芯片（器件）基本被国外所垄断，随着国内第三代半导体技术产业的快速发展，我们必然会在5G时代占有重要的一席之地。

　　国内在5G领域具备技术能力与基础

　　国内在第二代半导体砷化镓方面，已经建成含材料外延的完整4-6英寸研制、生产平台，与国际同步； 形成了标准的GaAs器件及MMIC工艺;重点是PHEMT和HBT工艺，全/半自动后道装配生产线。

　　GaAs主要在手机终端高效率高线性功率放大器，一般采用HBT工艺，目前大部分的手机功放均集成射频功放、开关以及滤波器/双工器芯片的模组形式。5G时代砷化镓可以应用在手机终端上。

　　GaN工艺将在5G时代发挥重要影响，尤其是在5G的低频段3-6GHz和毫米波频段发挥巨大作用。国内 4英寸GaN方面，目前含材料外延的完整4英寸研制、生产平台，与国际同步；形成了标准的GaN器件及MMIC工艺等。

　　虽然有基础，但第三代半导体在5G领域也面临着挑战。从技术挑战来看，材料方面，SiC单晶衬底存在缺陷和价格问题。工艺方面，目前批量生产的都是4英寸的GaN，还不足以支撑未来5G时代的发展，需要升级到6英寸。硅基氮化镓目前也尚不成熟。封装技术方面，毫米波器件低损耗、低成本塑封技术没有解决。

　　从产业挑战来看，当前产业链还有薄弱环节，比如SiC单晶衬底产能低，封测效率不高，主要是没有形成规模市场。GaN技术本身市场规模方面，根据中国的4G基站数量推测，5G时代6GHz以下基站数量不会有质的变化，预计为千万量级。GaN功放总市场规模为一百亿美元量级。不对，对于毫米波基站应用设置，是小功率Si还是中等功率的GaN 为主，尚不明确。

　　当前，面向通信基站PA，国内目前已取得的进展，已开发出满足通讯制造商要求的GaN系列功放产品。十三所的情况来看，2016-2017年已开发完成并实现小批量供货的产品，国内通讯商5G 毫米波实验基站的氮化镓功放全部由国内提供

　　未来发展思路

　　未来要统筹利用现有材料、模型、工艺、电路、封装测试及可靠性等全产业链优势，分步实施，全系列开发满足4G、5G通信所需的有源芯片、无源元件、模块。实现自主可控，占领产业链关键环节和价值链的高端。

　　5G时代来临，需要把目前4英寸线升级到6英寸GaN生产线；继续加大技术投入，尤其是毫米波封测领域；密切关注低成本Si基GaN技术的发展，希望未来能够在硅基上实现8英寸的GaN。同时，要完善产业链，降成本、提产能，碳化硅材料能够国产化，实现完全的自主可控。