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国内GaN射频元件厂商生存现状分析,5G时代是否能实现弯道超车?

2019-06-17 09:01
来源: 与非网

更大的带宽、更高的数据传输速度意味着更大的功率、更高频率的需求,而传统的硅半导体已经无法满足这些需求,在20世纪90年代诞生的氮化镓技术则以其在高频下更高的功率输出和更小的占位面积,被射频行业大量应用。

有研究机构指出,在电信基础设施和国防两大主要市场的推动下,预计到2024年RF GaN整体市场规模将增长至20亿美元。

目前市场上成熟的GaN射频应用基本来自美国、日本的厂商,比较出名的有美国的Cree、Qorvo、Macom、雷神等,日本的住友、三菱等等。

国内GaN射频元件厂商生存现状分析,5G时代是否能实现弯道超车?

氮化镓的普及在于其高电流和高电压性能,这使其在微波应用和功率切换上极具价值。对于电子战、雷达、卫星、有线电视和蜂窝式移动数据通信等高功率应用,氮化镓是首选技术。与固态电子器件中常用的硅和砷化镓等材料相比,氮化镓设备可在更高电压和更高频率下运行。氮化镓器件也非常高效,这使得它们在被用于高功率应用时,还可以节能。由于氮化镓的独特属性,它是电路设计人员工具箱里的有力工具,尤其在设计高功率、高频率应用时。

国内发展GaN射频技术较晚,做相关器件的厂商也不多,下面笔者就来盘点一下国内几大做射频GaN器件的厂商。

苏州能讯

苏州能讯成立于2007年,是中国比较领先的GaN射频功率器件的IDM公司。根据苏州能讯半导体总经理任勉所述,苏州能讯从成立到现在已经进行了三轮融资,总共投入约10亿人民币,其第一规模工厂(FAB1)位于苏州昆山高新区,工厂占地55亩,厂房面积为18000平方米,经过第三轮5亿元融资后,现有产线改造扩容结束将具备年处理4英寸GaN晶圆5万片/年(约折合2000万支器件)的能力。若GaN器件在5G市场部署时如期爆发,苏州能讯未来将规划建设FAB2,FAB2规划为6英寸产线,资本投入将会是FAB1的三倍以上。

苏州能讯推出了频率高达6GHz、工作电压48/28V、输出功率从10W-390W的射频器件。在移动通信方面,苏州能讯可提供适应4G及5G的高效率和高增益的射频器件,工作频率涵盖1.8-3.8GHz,工作电压48V,设计功率从130W-390W,平均功率为16W-55W。

上个月,苏州能讯高能半导体有限公司4英寸氮化镓芯片产线建成,该产线总投资3亿元,设计产能为17000片4英寸氮化镓晶圆,达产后可实现产值20亿元,以迎接5G无线通信对氮化镓射频芯片的市场需求,打造国产射频芯片新品牌。

英诺赛科

英诺赛科由海归创业团队成立,拥有硅基GaN外延生长及器件制造能力。一期项目位于珠海市国家级高新区,主要建设8英寸增强型硅基氮化镓外延与器件大规模量产生产线,主要产品包括100V650V 8 英寸硅基氮化镓外延片、100V-650V氮化镓功率器件、氮化镓集成电路。2018年,英诺赛科斥资60亿在苏州吴江建立生产线,产品规划覆盖低压至高压半导体功率器件和射频器件。

海威华芯

成都海威华芯科技有限公司由海特高新和央企中电科29所合资组建。2015年1月,海特高新以5.55亿元收购海威华芯原股东股权,并以增资的方式取得海威华芯52.91%的股权,成为其控股股东,从而涉足高端化合物半导体集成电路芯片研制领域。

海威华芯是一家纯晶圆代工企业,是国内较为领先的6英寸GaAs晶圆代工企业,主要为军工企业服务。海威华芯6英寸第二代/第三代半导体集成电路芯片生产线于2011年开工建设,2016年4月完成工程建设,于2016年8月投入试生产。该生产线设计产能为6”GaAs芯片40000片/年,GaN芯片30000片/年,SIP封装(微波组件)30000片/年。但实际工程建设中,SIP封装(微波组件)并未建设。

近期,海威华芯已经开发了5G中频段小于6GHz的基站用氮化镓代工工艺、手机用砷化镓代工工艺,发布了毫米波频段用0.15um砷化镓工艺。砷化镓VCSEL激光器工艺、电力电子用硅基氮化镓制造工艺在2019年也取得了较大的进展。

未来,海威华芯将持续围绕移动通信、光电传感、电力电子三个方向投入研发、拓展业务。

三安集成

三安集成是中国第一家6英寸化合物半导体晶圆制造企业,规划中的产品包括用于射频、毫米波、电力电子和光通信市场的砷化镓(GaAs)HBT、pHEMT、BiHEMT、IPD、滤波器、氮化镓(GaN)功率器件HEMT、碳化硅(SiC)和磷化铟(InP)。三安集成通讯微电子器件项目位于厦门火炬(翔安)产业园,总投资为30亿元。规划产能为30万片/年GaAs高速半导体外延片及30万片/年GaAs高速半导体芯片、6万片/年GaN高功率半导体外延片及6万片/年GaN高功率半导体芯片。根据渠道消息获知,三安集成的PA、电力电子器件已经正常出货。

今年三月份,美的集团选择与三安集成电路战略合作,未来双方合作方向将聚焦在GaN(氮化镓)、SiC(碳化硅)半导体功率器件芯片与IPM(智能功率模块)的应用电路相关研发,并逐步导入白色家电领域。

中晶半导体

东莞市中晶半导体科技有限公司成立于2010年,公司以北京大学为技术依托,引进海内外优秀的产学研一体化团队,技术涵盖Mini/MicroLED、器件等核心领域。

中晶半导体主要以HVPE设备等系列精密半导体设备制造技术为支撑,以GaN衬底为基础,重点发展Mini/MicroLED外延、芯片技术,并向新型显示模组方向延展;同时,中晶半导体将以GaN衬底材料技术为基础,孵化VCSEL、电力电子器件、化合物半导体射频器件、车灯封装模组、激光器封装模组等国际前沿技术,并进行全球产业布局。

结语

国内很多厂商的GaN射频器件的产线仍然在布局中,有的厂商仅仅是有对射频GaN发展方向的布局,并没有真正的生产GaN射频器件,所以国内对于射频GaN的布局相对来说还是比较欠缺的,要想在5G时代实现“弯道超车”,还需要拿出更大的研发力度来才行。

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