2020年全球手機射頻前端架構產業現狀趨勢分析市場行業研究報告（54頁）.docx

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1、2020 年深度行業分析研究報告目錄1手機射頻前端架構及行業現狀71.1射頻前端芯片概況71.25G 技術路線91.2.15G NR91.2.2NSA 作為過渡方案，SA 方案漸成主流101.2.35G 方案：Sub 6GHz 先行，mmWave 等待技術成熟122射頻前端產業趨勢：創新疊出，孕育國產機會142.1射頻前端呈現模組化趨勢142.2PA：GAAS 為主流技術，氮化鎵技術處于導入期152.3開關主要采用 RF-SOI 工藝192.4濾波器由金屬腔體向陶瓷腔體轉變212.5LNA：SIGE 工藝開始興起2235G 給射頻帶來價值量擴張233.1手機端：單機射頻價值量擴張233.2基站

2、端：大規模天線技術增加射頻天線用量253.2.15G 基站需求增長253.2.2大規模天線、工藝改進帶來新增長點264射頻前端產業鏈梳理274.1細分射頻領域市場現狀274.1.1PA284.1.2濾波器：SAW、BAW、LTCC 三種路線294.1.3開關304.1.4LNA314.2SOITEC 25 年深耕半導體創新，優化晶圓襯底325全球射頻前端行業格局解析345.1高通捆綁 RF360，提供 5G 整合解決方案345.1.1RF360 完成整合，可提供 5G 射頻前段模組整體解決方案345.1.2高通憑借平臺優勢，助 RF360 占得先機365.1.3高通是唯一提供毫米波解決方案的廠

3、商405.2蘋果以博通、SKYWORKS、QORVO 為主力供應商415.2.1Qorvo 深耕 GaN，搶占化合物射頻前端賽道415.2.2Skyworks 注重小基站射頻應用435.3村田受益華為，5G 高端機型射頻業務興起455.3.1村田基本情況455.3.2村田為華為提供射頻前端解決方案465.4博通專注蘋果、三星475.5國產射頻龍頭：卓勝微495.6海思攜手國產迎頭趕上，國產替代遠快于 4G515.6.1華為手機國產化供應鏈趨勢明顯515.6.2國內主導 5G 發展，滲透率快于 3G/4G535.6.3國內射頻元器件主要廠商梳理53圖表目錄圖表 1：從“香農定律”看通信技術演進方

4、向7圖表 2：射頻前端結構8圖表 3：射頻前端全球市場規模（十億美元）8圖表 4：2018 主要射頻器件市場份額占比9圖表 5：2018 年射頻前端市場拆分9圖表 6：5G 頻段分布10圖表 7：5G 網絡架構演進11圖表 8：5G 需求增多11圖表 9：2G 網絡到 5G 網絡，時延與速度的變化12圖表 10：全球 5G 頻段分布12圖表 11：世界各國在 SUB 6GHZ 頻段分布13圖表 12：世界各國在毫米波頻段分布13圖表 13：毫米波覆蓋范圍13圖表 14：SUB 6GHZ 覆蓋范圍13圖表 15：5G NR 毫米波覆蓋范圍廣14圖表 16：射頻前端模組化方案14圖表 17：射頻前

5、端模組按頻率劃分15圖表 18：典型 5G 射頻前端設計方案15圖表 19：AIP 模組15圖表 20：一二三代半導體性能比較16圖表 21：多級 GAAS PA 和等效 GAN PA 比較16圖表 22：微波頻率范圍功率的工藝技術對比16圖表 23：GAAS 供應鏈17圖表 24：2018 全球 GAAS 設備市場份額17圖表 25：2018 GAAS 代工廠市場份額17圖表 26：中國 5G 基站 GAN PA 市場規模預測（億元）18圖表 27：穩懋最近兩年生產量和銷售量18圖表 28：穩懋目前已進入量產的產品19圖表 29：GAAS 代工競爭情況19圖表 30：RF-SOI 工藝優勢1

6、9圖表 31：不同工藝射頻開關性能比較19圖表 32：中國 5G 基站 GAN PA 市場規模預測20圖表 33：RF-SOI 的工藝供應鏈20圖表 34：RF-SOI 主要產品及應用20圖表 35：不同介質腔體濾波器性能對比21圖表 36：兩種基站濾波器性能比較21圖表 37：中國移動電話基站發展情況（萬個）22圖表 38：LNA 產品工藝性能對比22圖表 39：英飛凌采用 SIGE 設計 LNA22圖表 40：亞德諾采用 SIGE 設計 LNA22圖表 41：TOWERJAZZ 的 SIGE 進展領先同行業廠商23圖表 42：射頻前端部件價、量提升23圖表 43：5G 給 PA、濾波器帶來

7、新的挑戰23圖表 44：射頻元器件市場不斷增長24圖表 45：第一代 5G RFFE 成本溢價（美元）24圖表 46：NOTE 10+ 5G 天線模組24. 25圖表 48：中國宏基站數量（萬個）25圖表 49：全球小基站數量（千臺）25圖表 50：BTS 基站收發臺出貨量（百萬件）26圖表 51：RF LINEUP 出貨量（百萬件）26圖表 52：基站天線演進過程26圖表 53：MIMO 演進情況示意圖26圖表 54：5G 基站帶來 PA、LNA 數量增長26圖表 55：微波頻率范圍功率電子設備的工藝技術對比27圖表 56：基站應用射頻市場空間（億美元）27圖表 57：射頻前端產業鏈27圖表

8、 58：射頻前端產業鏈收購兼并發展27圖表 59：2017 年 PA 廠商市場份額比重28圖表 60：射頻芯片供應鏈梳理29圖表 61：2017 年 SAW 廠商市場份額比重29圖表 62：射頻 SAW 供應鏈29圖表 63：2017 年 BAW 廠商市場份額比重30圖表 64：射頻 BAW 供應鏈30圖表 65：全球射頻開關市場規模（億美元）30圖表 66：射頻開關市場占比30圖表 67：射頻開關芯片供應鏈梳理31圖表 68：全球射頻 LNA 市場規模（億美元）31圖表 69：射頻 LNA 市場占比31圖表 70：射頻 LNA 供應鏈32圖表 71：SOI 晶圓應用情況32圖表 72：主要

9、RF-SOI 加工工藝比較33圖表 73：全球 SOI 晶圓需求估計（8 寸,千片）33圖表 74：SOITEC 在行業中的地位34圖表 75：2018 年 SOITEC 產品收入拆分34圖表 76：2018 年 SOITEC 在 SOI 收入份額34圖表 77：2016 年高通和 TDK 合資34圖表 78：射頻前端部件價、量提升34圖表 79：RF 360 發展歷史35圖表 80：EPCOS 濾波器+高通 PA 組成 PAMID35圖表 81：高通擁有從基帶 MODEM SOC，RFIC 到 FEM 完整解決方案36圖表 82：高通調制解調器-射頻前端系統36圖表 83：V50 THINQ

10、 5G 主板37圖表 84：高通“射頻前端+基帶”解決方案：LG V50 THINQ 5G37圖表 85：OPPO RENO 5G 主要射頻前端組件38圖表 86：OPPO RENO 5G 模塊化 RFFE 設計38圖表 87：MIX 3 5G 主要射頻前端組件39圖表 88：MIX 3 5G 采用完全模塊化設計39圖表 89：高通“射頻前端+基帶”解決方案：小米 1040圖表 90：高通研究毫米波近 30 年40圖表 91：毫米波頻段分布41圖表 92：美國毫米波技術市場規模（百萬美元）41圖表 93：QORVO 產品及應用領域41圖表 94：QORVO 主要產品收入拆分（百萬美元）41.

11、42圖表 96：QORVO 主要客戶收入占比42圖表 97：每臺 IPHONE 射頻價值量（美元）42圖表 98：全球基站數量（百萬個）43圖表 99：全球大規模天線射頻收發芯片出貨量（百萬件）43圖表 100：QORVO 在 GAN 工藝發展路徑43圖表 101：SKYWORKS 通過收購新公司來增強自身的產品線44圖表 102：占 SKYWORKS 營業收入比重大于 10%的客戶44圖表 103：SKYWORKS 營業收入狀況（百萬美元）45圖表 104：SKYWORKS 凈利潤（百萬美元）45圖表 105：SKYWORKS 研發費用（百萬美元）45圖表 106：村田主要產品收入占比46圖

12、表 107：村田營收狀況（百萬美元）46圖表 108：村田毛利率和凈利率46圖表 109：村田收購時間線46圖表 110：MATE30 系列主要供應商47圖表 111：博通主要業務、市場、客戶47圖表 112：博通發展歷程47圖表 113：博通營收狀況（百萬美元）48圖表 114：博通主要產品收入占比48圖表 115：公司 FBAR 設計主要產品48圖表 116：AFEM-809249圖表 117：IPHONE XS MAX-A210149圖表 118：博通主要收入廠商占比49圖表 119：卓勝微各類型產品、主要功能及量產時間表50圖表 120：卓勝微主要客戶銷售額占比50圖表 121：卓勝微

13、營收狀況（百萬元）50圖表 122：卓勝微研發投入（百萬元）50圖表 123：MATE30 PRO 5G 半導體 BOM51圖表 124：P30、P40 供應鏈對比52圖表 125：全球 5G 普及率及預測53圖表 126：全球 LTE、5G 滲透率對比53圖表 127：5G 基站規劃53圖表 128：中國各頻段手機出貨占比53圖表 129：國內主要射頻前端芯片廠商54圖表 130：國內射頻產業鏈55圖表 131：卓勝微盈利預測551手機射頻前端架構及行業現狀1.1 射頻前端芯片概況射頻前端芯片是無線通信的核心零部件，包括 PA、波濾器、LNA、 開關和 Tuner 等芯片。 香農定律是通信領

14、域的基礎定律?；仡櫷ㄐ艔?2G 到 5G 網絡的發展， 基本沿著香農定律的脈絡進行演繹。5G 網絡通信速率高達 10Gbps， 高速率的核心技術來源于四個方面。（1） MIMO 天線：多根天線的應用提高了信道容量。（2） 小基站：網絡密集化需要更多蜂窩基站數量，相應的 5G 基站 端投資大于 4G 網絡。（3） 載波聚合：將多個頻率的無線信號進行載波聚合，以提高傳 輸速度。（4） 高階調制。使用更高階的調制方式，增加通信容量。 通信技術沿著香農定律指出的四個方向不斷向前演進。在香農定律趨 勢下，通信系統（基站端、手機等終端）對射頻前端芯片的性能及復 雜度要求愈來愈高。圖表1： 從“香農定律”看

15、通信技術演進方向資料來源：Yole，研究所射頻前端系統包含的芯片品類較多，包括如下細分產品方向。 功率放大器 PA：用于發射鏈路，將微弱信號放大為功率較高的信號。 濾波器：用于篩選信號中特定的頻率成分通過，而極大地衰減或抑制 其他頻率。開關：用于接收、發射通道之間的切換。 低噪放：用于接收來自天線中的小信號并放大信號功率。 多工器：是一組非疊加的濾波器，幫助通道的數位信號輸往單一的接 收端。Tuner:用于發射機和天線之間，調諧后實現阻抗匹配。 Envelop Tracker:用于提高承載高峰均功率比信號的功放效率。 PaMid:由 PA、濾波器、雙工器、開關組合構成的模塊。DRx Modul

16、e:將開關電源、數字功放集成到一起的功率放大模塊。 Transceiver:安裝在一個部件上并共用一部分相同電路的無線電發報 機和收報機。圖表2： 射頻前端結構濾波器開關雙工器雙工器LNA開關開關PALNAPALNA開關PA基帶芯片收發器資料來源：卓勝微、研究所根據 Yole 預測，2018-2025 年全球射頻前端的市場規模將由 150 億美 元增長到 258 億美元，年復合增速高達 8%。其中增速最大的 Tuner 市場規模將從 2018 年的 5 億美元增長到 2025 年的 12 億美元，復合 增長率高達 13%。圖表3： 射頻前端全球市場規模（十億美元）資料來源： Yole、研究所濾

17、波器和 PA 是射頻前端領域最大的兩個細分方向，合計占射頻前端市場的 61%。其中濾波器約占 21%，PA 放大器占 40%，開關和 LNA占 6%。圖表4： 2018 主要射頻器件市場份額占比資料來源：Yole、研究所目前全球射頻前端市場集中度較高，前四大廠商占據全球 85%的市場 份額，分別為 Skyworks（24%）、Qorvo（21%）、Avago（Broadcom）（20%）、Murata（20%）。目前各細分市場均為日美巨頭壟斷，市場 集中度較高。國內卓勝微等射頻廠商已在開關、LNA 等領域實現突破， 實力比肩國際一線廠商。圖表5： 2018 年射頻前端市場拆分資料來源： Yol

18、e、研究所1.2 5G 技術路線1.2.1 5G NR通過 5G NR，信息傳遞將實現超低時延、高可靠性。5G NR 是在 OFDM 的基礎上設計出的全球性 5G 標準，能夠為下一代蜂窩移動技術打下 堅實基礎，能兼容之前 4G 的技術，數據帶寬達到 10Gbps。5G 可部 署頻段分成了兩個范圍：FR1 和 FR2。FR1：450 MHz - 6000 MHz； FR2：24250 MHz - 52600 MHz。圖表6： 5G 頻段分布FR1 中的 NR 工作頻帶（FDD 模式）NR 操作頻段上行鏈路（UL）工作頻段下行鏈路（DL）工作頻段雙工模式BS 接收/UE 發送BS 發送/UE 接收

19、FUL_low - FUL_highFDL_low - FDL_highn11920 MHz - 1980 MHz2110 MHz - 2170 MHzFDDn21850 MHz - 1910 MHz1930 MHz - 1990 MHzFDDn31710 MHz - 1785 MHz1805 MHz - 1880 MHzFDDn5824 MHz - 849 MHz869 MHz - 894 MHzFDDn72500 MHz - 2570 MHz2620 MHz - 2690 MHzFDDn8880 MHz - 915 MHz925 MHz - 960 MHzFDDn12699 MHz - 7

20、16 MHz729 MHz - 746 MHzFDDn20832 MHz - 862 MHz791 MHz - 821 MHzFDDn251850 MHz - 1915 MHz1930 MHz - 1995 MHzFDDn28703 MHz - 748 MHz758 MHz - 803 MHzFDDn342010 MHz - 2025 MHz2010 MHz - 2025 MHzTDDn382570 MHz - 2620 MHz2570 MHz - 2620 MHzTDDn391880 MHz - 1920 MHz1880 MHz - 1920 MHzTDDn402300 MHz - 2400

21、 MHz2300 MHz - 2400 MHzTDDn412496 MHz - 2690 MHz2496 MHz - 2690 MHzTDDn511427 MHz - 1432 MHz1427 MHz - 1432 MHzTDDn661710 MHz - 1780 MHz2110 MHz - 2200 MHzFDDn701695 MHz - 1710 MHz1995 MHz - 2020 MHzFDDn71663 MHz - 698 MHz617 MHz - 652 MHzFDDFR1 中的 NR 工作頻帶（SDL、TDD、SUL 模式）NR 操作頻段上行鏈路（UL）工作頻段下行鏈路（DL）工

22、作頻段雙工模式BS 接收/UE 發送BS 發送/UE 接收FUL_low - FUL_highFDL_low - FDL_highn75N/A1432 MHz - 1517 MHzSDLn76N/A1427 MHz - 1432 MHzSDLn773300 MHz - 4200 MHz3300 MHz - 4200 MHzTDDn783300 MHz - 3800 MHz3300 MHz - 3800 MHzTDDn794400 MHz - 5000 MHz4400 MHz - 5000 MHzTDDn801710 MHz - 1785 MHzN/ASULn81880 MHz - 915 MH

23、zN/ASULn82832 MHz - 862 MHzN/ASULn83703 MHz - 748 MHzN/ASULn841920 MHz - 1980 MHzN/ASULn861710 MHz - 1780 MHzN/ASULFR2 中的 NR 工作頻帶（TDD 模式）NR 操作頻段上行鏈路（UL）和下行鏈路（DL）工作頻段雙工模式n25726500 MHz - 29500 MHzTDDn25824250 MHz - 27500 MHzTDDn26027000 MHz - 40000 MHzTDDn26127500 MHz - 28350 MHzTDD資料來源：ittbank，研究所1.2

24、.2NSA 作為過渡方案，SA 方案漸成主流NSA 作為過渡方案，SA 方案漸成主流。制定 5G 標準的 3GPP 將接入網（5G NR）和核心網（5G Core）拆開，在 5G 時代各自發展。5G 核心網向分離式架構演進，實現網絡功能、控制面和用戶面的分立， 以此滿足不同人群對不同服務的需求。5G NR（new radio）工作在 1GHz 到 100GHz 中，不后向兼容 LTE。其中的原因就在于 5G 網絡不僅僅 是提供移動寬帶設計，同時還要面向 eMBB（增強型移動寬帶）、 URLLC（超可靠低時延通信）和 MTC（大規模機器通信）三大場景。 針對不同的場景也就推出了 5G NR、5G

25、 核心網、4G 核心網和 LTE 混 合搭配，組成多種網絡部署選項。NSA 和 SA 主要有三大區別：（1） NSA 沒有核心網組，而 SA 相反，擁有自己的核心網絡。（2） 在手機系統性設計上，NSA 上搭載了 2 條鏈路，一個 4G 一 個 5G，互相連通。在 SA/NSA 共存模式下，手機端搭載了三 條通道，2 條 5G 通道及 1 條 4G 通道。（3） NSA 的終端雙連接需要 LTE 和 NR 兩種無線接入技術，而在SA 情況下只需要 NR 無線接入技術。 圖表7： 5G 網絡架構演進資料來源：華為、研究所5G 三大場景定義萬物互聯時代：增強型移動寬帶（eMBB）、海量物 聯網（m

26、MTCL）、高可靠低時延（uRLLC）。其中 eMBB 相當于 3G-4G 網絡速率的變化，而 mMTCL 和 uRLLC 是針對行業推出的全新場景， 推動科技由移動物聯網時代向萬物互聯時代轉變。圖表8： 5G 需求增多資料來源：36 氪，研究所由于在使用 NSA 組網的情況下，終端天線要采用 LTE 和 NR 兩種無 線接入技術，一根天線連接 NR，另外一根連接 LTE。而在 SA 上，兩根天線都連接了 NR，大大提升了上行效率，因此 5G 網絡架構會 從 NSA 逐漸向 SA 演進。圖表9： 2G 網絡到 5G 網絡，時延與速度的變化時延（Ms）速度（Gbps）1.414.01.21.20

27、12.112.01.010.00.88.00.60.40.20.490.281.30.120.096.04.02.00.00.20.30.42G3G3.5G4G5G0.0資料來源：Skyworks，研究所圖表10：全球 5G 頻段分布資料來源：Yole，研究所1.2.35G 方案：Sub 6GHz 先行，mmWave 等待技術成熟中日韓和歐洲選擇 sub 6GHz 方案，美國由 mmWave 轉向 Sub 6GHz 方案。在 sub6GHz 中，韓國和日本是最主要的 Ultra LTE 頻譜使用者。 兩個國家都考慮使用 5G NR 擴展 UHB 頻譜。預計 UHB 5G 頻譜還將 在歐洲、中國

28、、俄羅斯和印度擴展。在美國 FCC 尚未決定擴展到 UHB 頻道。而在毫米波頻譜中，N257 波段是在美國、韓國和日本推出的 5G 毫米波段的主要波段，歐洲、中國和世界其他地區在 2020 年晚些 時候將重點放在 N258 波段。最早出現的毫米波芯片將會支持 N257、和 N260。圖表11：世界各國在 sub 6GHz 頻段分布圖表12：世界各國在毫米波頻段分布資料來源：Yole，研究所資料來源：Skyworks，研究所毫米波技術還未成熟，sub 6Ghz 在目前階段具有成本優勢。國內和歐 洲對于毫米波的反映普遍比較冷淡，一方面是由于毫米波成本高，盡 管高通推出的下一代 5G 解決方案能夠兼

29、容，但是技術不成熟導致性 能不夠穩定。另一方面毫米波基礎建設成本高，網絡沒有完全覆蓋。 根據谷歌測算，在相同的資本支出上，sub 6GHz 能夠覆蓋毫米波近 4 倍的范圍。美國政府之前采用毫米波方案的原因是 sub 6GHz 頻段被 軍方使用，無法商用。但由于毫米波覆蓋面積小、傳輸不穩定等因素 影響用戶使用體驗，美國開始由毫米波轉向 sub 6GHz。圖表13：毫米波覆蓋范圍圖表14：Sub 6GHz 覆蓋范圍資料來源：Google，研究所資料來源：Google，研究所毫米波的難度在于，毫米波基板要求能夠實現高頻高速，這對于材料、 加工精度要求大大提高。毫米波的信號傳輸有點像水管，水管越光滑，

30、 信號損失越小，精度差一點信號馬上衰減。圖表15：5G NR 毫米波覆蓋范圍廣資料來源：Yole、研究所2射頻前端產業趨勢：創新疊出，孕育國產機會2.1 射頻前端呈現模組化趨勢射頻前端模組化是趨勢，蘋果等一線旗艦機型使用大量模組化射頻組 件。做成單個分立器件相對容易，但模組化產品需要廠商具備強大的 射頻設計能力。 手機射頻前端設計呈模組化趨勢，射頻模組化將帶來以下優勢：解決 多頻段帶來的射頻復雜性挑戰，提供全球載波聚合模塊化平臺，縮小 RF 元件體積，加快手機產品上市時間等。圖表16：射頻前端模組化方案FliterPAFliterMore independent streamMove from

31、 diplexer to multiplexerGood path isolation, while enabling high CAUHB PAMiDMore DL CA LNAintegrationLNAMore BandsMore Filters Fliter44 MIMOAt least 4 antennaMain MB/HBFliterMain LBUHB PAMiDPAFliterHB PAMiDMHBPAFliterMB/HB PAMiDDiversity MB/HBHB PAMiDFliterDiversity LBLBLNAPAFliterFliterLB PAMiDInte

32、gration & densification in PAMiDDAxMLNALNAFliterFliterDAxMDAxMLNAFliterDAxMSwitchSwitchASMASMASMDiplexerMultiplexerTunerTunerTunerDual connectivity and the use of UHBSwitchSwitchTunerTunerSwitchSwitchSwitchTuner資料來源：Yole、研究所More DL CA / 44 MIMO proliferation of DRxM5G 驅動射頻前端模組化。目前 5G 對于低頻段的射頻前端模組影響有

33、 限，中低端手機主要采用 SAW、BAW、PA 等分立方案。中高端手機 逐漸開始采用模組化方案。從由低到高的集成度來看，模組化方案包 括了 ASM、FEM、Div FEM 等低集成度方案，以及 LNA Div FEM、 PaMid 等高集成度方案。我們預計，隨著 5G 手機的普及，低集成度 射頻模組方案會率先向中低端手機滲透。模組集成器件集成度ASM射頻開關、天線低FEM射頻開關、濾波器低Div FEM集成 FEM中FEMiD射頻開關、天線、雙工器中PAiDPA、雙工器中SMMB PA支持單模式多頻帶 PA中MMMB PA支持多模式多頻帶 PA中Tx ModulePA、射頻開關中PAMiDFE

34、MiD、MMMD PA高LNA Div FEMDiv FEM、LNA高圖表17：射頻前端模組按頻率劃分圖表18：典型 5G 射頻前端設計方案資料來源：Yole、研究所資料來源：Yole、研究所5G 毫米波階段將采用模組化射頻方案。毫米波階段采用 AiP 模塊方 案，使射頻前端模塊集成天線以及射頻前端功能。AiP 是基于封裝材 料與工藝將天線與芯片集成在封裝內實現系統級無線功能的技術，具 備縮短路徑損耗、性價比高、符合小型化趨勢等優點。從 AiP 產業鏈 結構來看，主要的模塊設計方案廠商是高通、三星，主要制造和封測 廠商有臺積電、日月光等。AIP 的材料較為特殊，國內廠商相比海外 還有一定差距。

35、圖表19：AiP 模組資料來源： Hindawi、研究所2.2 PA：GaAs 為主流技術，氮化鎵技術處于導入期 根據所用半導體材料不同，射頻 PA 可以分為 CMOS、GaAs、GaN三大技術路線。CMOS 是使用最為廉價的沙子作為原材料制備硅，這 是第一代半導體材料。CMOS PA 于 2000 年便已經出現，于 2G 時代 進入手機市場，目前大多數電子產品中的元器件都是基于硅的標準 CMOS 工藝制作，技術成熟且產能穩定。圖表20：一二三代半導體性能比較CMOSGaAsGaN禁帶寬度1.121.423.42擊穿場強（106V/cm）0.60.73.5熱傳導率(W/cm.K)1.50.61

36、.3電子遷移率(cm2/V.s)135085001500飽和電子速率(107cm/s)10.82.5材料成本低中高工藝發展情況成熟發展中初期資料來源：EETOP、研究所整理相比于第一代的硅（Si），鍺（Ge）之類的單質半導體材料，第二代 半導體材料主要使用 GaAs 或 SiGe。隨著手機信號從 2G 進化到 3G 和 4G，雖然電子設備中的其他原件仍然可以使用硅，但硅已經難以 滿足射頻器件的要求。CMOS 擊穿電壓弱，電子遷移率低，飽和電子 速率低，特別是帶寬會隨著頻率增加迅速減少，CMOS 僅在 3.5GHz 頻率內有效。而 GaAs 電子遷移率比硅高 6 倍，有較高的擊穿電壓， 可以用于

37、超高速、超高頻器件應用，比同樣的 Si 元件更適合操作在高 功率的場合。目前移動端 3G/4G 主要采用 GaAs PA，除了前述的 GaAs 工藝在性能上的優勢，更是因為其技術成熟穩定可靠，比起更新的半 導體材料如 GaN 來說，更適合民用市場。圖表21：多級 GaAs PA 和等效 GaN PA 比較圖表22：微波頻率范圍功率的工藝技術對比資料來源：analog、研究所資料來源：analog、研究所全球最大 GaAs 晶圓代工服務廠商穩懋（Win Semiconductor）是該 市場上的龍頭公司。根據 Strategy Analytics 數據，2018 年全球砷化鎵 元件市場（含 ID

38、M 廠的組件產值）總產值約為 88.7 億美元，創歷史。其中穩懋的市占率全球第四，約為 6.0%。在砷化鎵晶圓代工市場，2018 年代工市場規模為 7.47 億美元。穩懋于 2010 年起成為全球 第一大砷化鎵晶圓代工半導體廠商，2018 年市占率為 71.1%。圖表23：GaAs 供應鏈供應鏈供應鏈廠商砷化鎵基板Freiberger, AXT Inc., Sumitomo砷化鎵泵晶圓IQE, 全新, SCIOCS,Sumika, 英特磊, 聯亞砷化鎵 IC 設計Microsemi, 絡 達, RDA,立積砷化鎵整 合元件廠Skyworks， Qorvo，博通， Lumentum， II-VI

39、，Finisar砷化鎵晶圓代工穩懋, 宏捷，環 宇，聯穎砷化鎵 IC 封裝同欣 , 菱生砷化鎵 IC 測試全智, 日月光, 硅格, 京元電砷化鎵終端 應用手機蘋果,三星, LG,華為,OPPO,Vivo,HTC基站華為,愛立信,諾基亞，思科資料來源：穩懋，研究所整理圖表24：2018 全球 GaAs 設備市場份額圖表25：2018 GaAs 代工廠市場份額三菱電子2%雷神公司Qorvo2%其他10%GCS8%宏捷科技9%穩懋71%1%其他12%M/A-COM3%亞德諾半導體Skyworks 32%3%村田3%SEI 3%穩懋6%博通9%Qorvo 26%資料來源：Strategy analyt

40、ics，研究所資料來源：Strategy analytics，研究所第三代半導體材料 GaN 在性能上顯著強于 GaAs，但成本較高。GaN 禁帶寬度更寬，擊穿電壓更強，飽和電子速率更快，能承受更高的工 作溫度（熱導率高）。雖然目前 GaAs 技術成熟，現有的移動端 3G/4G 主要采用 GaAs PA， 但是 GaN 是一種相對較新的技術，能實現更高的電壓，大幅簡化輸 出合成器、減少損耗，因而可以提高效率，減小芯片尺寸，劣勢僅是 缺乏低成本的襯底。目前 GaN 在部分基站端應用率先實現替代 GaAs。 隨著技術攻關進程加快，GaN 將成為高射頻、大功耗應用的主要方案。圖表26：中國 5G 基

41、站 GaN PA 市場規模預測（億元）121.71076832.72.44.27.21401201008060402002017201820192020202120222023資料來源：TOPOLOGY、研究所穩懋 GaAs 晶圓產量保持逐年穩步增長。這是因為 GaAs 晶圓制造市 場中 IDM 公司雖然占有超過 50%的生產規模，但近幾年由于專業代 工相對具有成本優勢，加上 IDM 公司對于產能擴充的投資趨于保守， 因此持續釋出更大比率的訂單給以穩懋為代表的晶圓制造代工廠。截 至 2018 年穩懋的晶圓 A、B、C 廠合計月產能 32,000 片，是目前全球 產能最大的砷化鎵晶圓廠，2019 年延續 2018 年的擴充計劃，預計今 年旺季時月產能將擴充為 36,00037,000 片。圖表27：穩懋最近兩年生產量和銷售量資料來源：穩懋、研究所在無線通訊領域穩懋主要提供 HBT 和 pHEMT 兩大類 GaAs 電晶體 制程技術。二者均為最尖端的無線寬頻通訊微波制程技術，目前穩懋 的產品線可滿足 100MHz 至 100GHz 內各種不同頻帶無線傳輸系統的 應用。與競爭對手相比穩懋