國(guó)內(nèi) GaN 射頻元件廠商生存現(xiàn)狀分析，5G 時(shí)代是否能實(shí)現(xiàn)彎道超車？

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5G 對(duì)半導(dǎo)體材料提出了不小的挑戰(zhàn)。

更大的帶寬、更高的數(shù)據(jù)傳輸速度意味著更大的功率、更高頻率的需求，而傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體已經(jīng)無(wú)法滿足這些需求，在 20 世紀(jì) 90 年代誕生的氮化鎵技術(shù)則以其在高頻下更高的功率輸出和更小的占位面積，被射頻行業(yè)大量應(yīng)用。

有研究機(jī)構(gòu)指出，在電信基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)防兩大主要市場(chǎng)的推動(dòng)下，預(yù)計(jì)到 2024 年 RF GaN 整體市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至 20 億美元。

目前市場(chǎng)上成熟的 GaN 射頻應(yīng)用基本來(lái)自美國(guó)、日本的廠商，比較出名的有美國(guó)的 Cree、Qorvo、Macom、雷神等，日本的住友、三菱等等。

氮化鎵的普及在于其高電流和高電壓性能，這使其在微波應(yīng)用和功率切換上極具價(jià)值。 對(duì)于電子戰(zhàn)、雷達(dá)、衛(wèi)星、有線電視和蜂窩式移動(dòng)數(shù)據(jù)通信等高功率應(yīng)用，氮化鎵是首選技術(shù)。與固態(tài)電子器件中常用的硅和砷化鎵等材料相比，氮化鎵設(shè)備可在更高電壓和更高頻率下運(yùn)行。氮化鎵器件也非常高效，這使得它們?cè)诒挥糜诟吖β蕬?yīng)用時(shí)，還可以節(jié)能。由于氮化鎵的獨(dú)特屬性，它是電路設(shè)計(jì)人員工具箱里的有力工具，尤其在設(shè)計(jì)高功率、高頻率應(yīng)用時(shí)。

國(guó)內(nèi)發(fā)展 GaN 射頻技術(shù)較晚，做相關(guān)器件的廠商也不多，下面筆者就來(lái)盤(pán)點(diǎn)一下國(guó)內(nèi)幾大做射頻 GaN 器件的廠商。

蘇州能訊

蘇州能訊成立于 2007 年，是中國(guó)比較領(lǐng)先的 GaN 射頻功率器件的 IDM 公司。根據(jù)蘇州能訊半導(dǎo)體總經(jīng)理任勉所述，蘇州能訊從成立到現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)行了三輪融資，總共投入約 10 億人民幣，其第一規(guī)模工廠（FAB1）位于蘇州昆山高新區(qū)，工廠占地 55 畝，廠房面積為 18000 平方米，經(jīng)過(guò)第三輪 5 億元融資后，現(xiàn)有產(chǎn)線改造擴(kuò)容結(jié)束將具備年處理 4 英寸 GaN 晶圓 5 萬(wàn)片 / 年（約折合 2000 萬(wàn)支器件）的能力。若 GaN 器件在 5G 市場(chǎng)部署時(shí)如期爆發(fā)，蘇州能訊未來(lái)將規(guī)劃建設(shè) FAB2， FAB2 規(guī)劃為 6 英寸產(chǎn)線，資本投入將會(huì)是 FAB1 的三倍以上。

蘇州能訊推出了頻率高達(dá) 6GHz、工作電壓 48/28V、輸出功率從 10W-390W 的射頻器件。在移動(dòng)通信方面，蘇州能訊可提供適應(yīng) 4G 及 5G 的高效率和高增益的射頻器件，工作頻率涵蓋 1.8-3.8GHz，工作電壓 48V，設(shè)計(jì)功率從 130W-390W，平均功率為 16W-55W。

上個(gè)月，蘇州能訊高能半導(dǎo)體有限公司 4 英寸氮化鎵芯片產(chǎn)線建成，該產(chǎn)線總投資 3 億元，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為 17000 片 4 英寸氮化鎵晶圓，達(dá)產(chǎn)后可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值 20 億元，以迎接 5G 無(wú)線通信對(duì)氮化鎵射頻芯片的市場(chǎng)需求，打造國(guó)產(chǎn)射頻芯片新品牌。

英諾賽科

英諾賽科由海歸創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)成立，擁有硅基 GaN 外延生長(zhǎng)及器件制造能力。一期項(xiàng)目位于珠海市國(guó)家級(jí)高新區(qū)，主要建設(shè) 8 英寸增強(qiáng)型硅基氮化鎵外延與器件大規(guī)模量產(chǎn)生產(chǎn)線，主要產(chǎn)品包括 100V650V 8 英寸硅基氮化鎵外延片、100V-650V 氮化鎵功率器件、氮化鎵集成電路。2018 年，英諾賽科斥資 60 億在蘇州吳江建立生產(chǎn)線，產(chǎn)品規(guī)劃覆蓋低壓至高壓半導(dǎo)體功率器件和射頻器件。

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海威華芯

成都海威華芯科技有限公司由海特高新和央企中電科 29 所合資組建。2015 年 1 月，海特高新以 5.55 億元收購(gòu)海威華芯原股東股權(quán)，并以增資的方式取得海威華芯 52.91%的股權(quán)，成為其控股股東，從而涉足高端化合物半導(dǎo)體集成電路芯片研制領(lǐng)域。

海威華芯是一家純晶圓代工企業(yè)，是國(guó)內(nèi)較為領(lǐng)先的 6 英寸 GaAs 晶圓代工企業(yè)，主要為軍工企業(yè)服務(wù)。海威華芯 6 英寸第二代 / 第三代半導(dǎo)體集成電路芯片生產(chǎn)線于 2011 年開(kāi)工建設(shè)， 2016 年 4 月完成工程建設(shè)，于 2016 年 8 月投入試生產(chǎn)。該生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能為 6” GaAs 芯片 40000 片 / 年，GaN 芯片 30000 片 / 年，SIP 封裝（微波組件）30000 片 / 年。但實(shí)際工程建設(shè)中，SIP 封裝（微波組件）并未建設(shè)。

近期，海威華芯已經(jīng)開(kāi)發(fā)了 5G 中頻段小于 6GHz 的基站用氮化鎵代工工藝、手機(jī)用砷化鎵代工工藝，發(fā)布了毫米波頻段用 0.15um 砷化鎵工藝。砷化鎵 VCSEL 激光器工藝、電力電子用硅基氮化鎵制造工藝在 2019 年也取得了較大的進(jìn)展。

未來(lái)，海威華芯將持續(xù)圍繞移動(dòng)通信、光電傳感、電力電子三個(gè)方向投入研發(fā)、拓展業(yè)務(wù)。

三安集成

三安集成是中國(guó)第一家 6 英寸化合物半導(dǎo)體晶圓制造企業(yè)，規(guī)劃中的產(chǎn)品包括用于射頻、毫米波、電力電子和光通信市場(chǎng)的砷化鎵(GaAs) HBT、pHEMT、BiHEMT、IPD、濾波器、氮化鎵(GaN)功率器件 HEMT、碳化硅(SiC)和磷化銦(InP)。三安集成通訊微電子器件項(xiàng)目位于廈門(mén)火炬（翔安）產(chǎn)業(yè)園，總投資為 30 億元。規(guī)劃產(chǎn)能為 30 萬(wàn)片 / 年 GaAs 高速半導(dǎo)體外延片及 30 萬(wàn)片 / 年 GaAs 高速半導(dǎo)體芯片、6 萬(wàn)片 / 年 GaN 高功率半導(dǎo)體外延片及 6 萬(wàn)片 / 年 GaN 高功率半導(dǎo)體芯片。根據(jù)渠道消息獲知，三安集成的 PA、電力電子器件已經(jīng)正常出貨。

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今年三月份，美的集團(tuán)選擇與三安集成電路戰(zhàn)略合作，未來(lái)雙方合作方向?qū)⒕劢乖?GaN（氮化鎵）、SiC（碳化硅）半導(dǎo)體功率器件芯片與 IPM（智能功率模塊）的應(yīng)用電路相關(guān)研發(fā)，并逐步導(dǎo)入白色家電領(lǐng)域。

中晶半導(dǎo)體

東莞市中晶半導(dǎo)體科技有限公司成立于 2010 年，公司以北京大學(xué)為技術(shù)依托，引進(jìn)海內(nèi)外優(yōu)秀的產(chǎn)學(xué)研一體化團(tuán)隊(duì)，技術(shù)涵蓋 Mini/MicroLED、器件等核心領(lǐng)域。

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中晶半導(dǎo)體主要以 HVPE 設(shè)備等系列精密半導(dǎo)體設(shè)備制造技術(shù)為支撐，以 GaN 襯底為基礎(chǔ)，重點(diǎn)發(fā)展 Mini/MicroLED 外延、芯片技術(shù)，并向新型顯示模組方向延展；同時(shí)，中晶半導(dǎo)體將以 GaN 襯底材料技術(shù)為基礎(chǔ)，孵化 VCSEL、電力電子器件、化合物半導(dǎo)體射頻器件、車燈封裝模組、激光器封裝模組等國(guó)際前沿技術(shù)，并進(jìn)行全球產(chǎn)業(yè)布局。

結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)很多廠商的 GaN 射頻器件的產(chǎn)線仍然在布局中，有的廠商僅僅是有對(duì)射頻 GaN 發(fā)展方向的布局，并沒(méi)有真正的生產(chǎn) GaN 射頻器件，所以國(guó)內(nèi)對(duì)于射頻 GaN 的布局相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較欠缺的，要想在 5G 時(shí)代實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，還需要拿出更大的研發(fā)力度來(lái)才行。

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