1.5G手机给射频前端带来巨大产业机遇！
射频前端，作为设备于外界通信的重要节点，在整个通信系统中产生的作用不言而喻。砷化镓器件应用于消费电子射频功放，是3G/4G通讯应用的主力，物联网将是其未来应用的蓝海；氮化镓器件则以高性能特点目前广泛应用于基站、雷达、电子战等军工领域，利润率高且战略位置显著，由于更加适用于5G，氮化镓有望在5G市场迎来爆发，而砷化镓则是5G功放的另一种备选。
行业知名机构YoleDéveloppement(Yole)的射频设备与技术部技术与市场分析师CédricMalaquin在早前的一份报告中表示，移动设备正在加速向5G过渡。
他进一步指出，与年相比，年5G手机的数量将增加一倍以上。这个普及速度比10年前的LTE标准要快得多。伴随着5G的爆发，射频设备的需求空前增加。与此同时，手机厂商还需要对以前的无线电标准提供支持。
“因此，我们必须将数百个射频组件安装到手持式设备中。这现在正在影响中端和入门级手机，而不仅仅是旗舰。”CédricMalaquin强调。
在CédricMalaquin看来，在手机中实施的5G功能侧重于提高下载速度并使上行链路更加稳健。此外，尽管这目前仅适用于旗舰产品，然而在毫米波频率上创建了一条全新的无线电路径，这也是射频前端厂商的机会。
Yole同时在报告中强调，5G的引入增加了手机以及RF的复杂性。在保持可接受的外形尺寸的同时使用分立元件构建5G手机是一项挑战，为此需要推动更多的集成。
“在这种需求下，射频前端市场领导者都推出了适应多种市场需求的灵活模块产品。除此之外，有些厂商还为旗舰产品定制了模块”，Yole射频技术和相关市场分析师MohammedTmimi博士肯定地说。
根据Yole射频团队预估，与4G版本相比，5G手机中的射频含量高出5至8美元，而毫米波版本则多出10美元。因此，射频前端市场正在蓬勃发展。
为此Yole表示，到年底，射频前端市场规模应该达到亿美元，高于年的亿美元。但他们也表示，自此之后，RF前端市场的增长应该会放缓。而后随着5G成为主流且竞争进一步加剧时，射频前端的ASP将受到影响。根据分析师预计，射频前端市场在年（5G推出之年）和年之间的复合年增长率为8.3%，届时射频前端市场规模将达到亿美元。
射频性能优异的
化合物半导体
化合物半导体射频性能优异。硅单晶材料是制作普通集成电路芯片的主要原料，但受限于材料特性，很难适用于高频/高压/大电流芯片应用。
化合物半导体材料因其优良的器件特性广泛适用于射频器件。常见的化合物半导体包括三五族化合物半导体和四族化合物半导体。
其中，砷化镓（GaAs）和氮化镓（GaN）作为其中应用领域最广、产业化程度最高的三五族化合物材料，具有优良的射频性能，天然具备禁带宽度宽、截止频率高、功率密度大等特点，作为射频功率器件的基础材料分别主宰主流民用和军用/高性能射频集成电路市场。
化合物半导体与普通SiCMOS半导体器性能比较
化合物半导体细分应用及说明
化合物射频器件应用器件工艺分布图化合物射频器件应用相关信息▌氮化镓：性能优异的第三代半导体材料半导体材料共经历了三个发展阶段：1.第一阶段是以Si、Ge为代表的第一代半导体材料2.第二阶段是以GaAs、InP等化合物为代表的第二代半导体材料
3.第三阶段是以GaN、Sic、ZnSe等宽禁带半导体材料为主的第三代半导体材料
其中，第三代半导体材料具有很多优异于第一和第二代半导体材料的性能特点：第一，具有较大的禁带宽度，较高的击穿电压，耐压性能较好，更适合应用大功率领域；第二电子饱和速率较高，弥补了电子迁移率的缺陷；第三高温性能良好，减少了附加散热系统的设计成本；第四，发展前景广阔，在高频、高温、大功率等领域有很大发展潜力。因此氮化镓（GaN）凭借其优异的性能而成为目前研究的热点内容。正是由于氮化镓优异的性能，目前氮化镓已经成为射频器件（RF）、LED和功率器件等的应用热点，尤其是氮化镓同时可以满足高功率和高频率的特点，并且在高频下拥有更高的功率输出和更小的占位面积，目前已经成为射频器件应用的热点和最优选择之一。当前基站与无线回传系统中使用的大功率射频器件（功率大于3瓦），主要有基于三种材料生产的器件，即传统的LDMOS（横向扩散MOS）、砷化镓（GaAs），以及新兴的氮化镓（GaN）。氮化镓是拥有宽禁带的材料，其禁带宽度（3.4eV）是普通硅（1.1eV）的3倍，击穿电场是硅材料的10倍，功率密度高，可以提供更高的工作频率、更大的带宽、更高的效率，可工作环境温度也更高。由于成本优势，LDMOS在低频仍有生存空间，但氮化镓已经在向低频渗透，例如在2.6GHz频段，也开始出现氮化镓方案。由于工艺输出功率特性限制，LDMOS在3.5GHz及以上频率不能提供足够大的功率，所以从3.5GHz到未来的毫米波，高频应用中氮化镓不是去替代LDMOS，而是开辟全新的市场空间。氮化镓拥有全面的优势，无论是带宽、线性度、增益还是效率，硅器件都无法与氮化镓竞争。随着通信技术不断向高频演进，氮化镓是必然的选择。因为需要更大的带宽，更好的线性度，5G和高频化应用，让氮化镓大有用武之地。在5G时代，未来一台基站里面就要用几百个PA（功率放大器），而5G的基站部署数量将呈指数形式增长，所以在5G时代，射频器件产业将比以往大得多。▌硅基氮化镓（GaN-on-Si）：最有前景的衬底技术目前来看，GaN主要有三种类型的衬底，分别是硅基、碳化硅（SiC）衬底和金刚石衬底。金刚石衬底氮化镓（GaN-on-Diamond）：制造较为困难，但是优势明显：在世界上所有材料中金刚石的热导率最高（因此最好能够用来散热）。使用金刚石代替硅、碳化硅、或者其他基底材料可以把金刚石高导热率优势发挥出来，可以实现非常接近芯片的有效导热面。碳化硅衬底氮化镓（GaN-on-SiC）：这是射频氮化镓的“高端”版本，SiC衬底氮化镓可以提供最高功率级别的氮化镓产品，可提供其他出色特性，可确保其在最苛刻的环境下使用，但是成本相对较高。硅基氮化镓（GaN-on-Si）：这种方法比另外两种良率都低，不过它的优势是可以使用全球低成本、大尺寸CMOS硅晶圆和大量射频硅代工厂。因此，它可以以价格为竞争优势对抗现有硅和砷化镓技术，从而实现对现有市场份额的替代。GaN-on-SiC目前主导了RFGaN行业，已渗透到4GLTE无线基础设施市场，预计将部署在5Gsub-6Ghz的RRH架构中。与此同时，经济高效的LDMOS技术也取得了显著进步，可能会对5Gsub-6Ghz有源天线和大规模多输入多输出（MIMO）应用中的GaN解决方案发起挑战。不过，这可能需要以降低效率为代价，从而带来功耗的增加，对于5G的大规模部署来说是不可持续的。GaN-on-SiC是以性能为导向的，而GaN-on-Si作为潜在的挑战者是以成本为导向的，并且可以满足更大的出货量需求。根据YOLE的报告预计，GaN-on-Si可以基于全球现有的低成本、大尺寸CMOS硅晶圆和大量射频硅代工厂实现更快的大规模量产，硅基氮化镓器件工艺能量密度高、可靠性高，晶圆可以做得很大，目前在8英寸，未来可以做到10英寸、12英寸，晶圆的长度可以拉长至2米。硅基氮化镓器件具有击穿电压高、导通电阻低、开关速度快、零反向恢复电荷、体积小和能耗低、抗辐射等优势。针对RF产品更易于扩展，未来GaN-on-Si将广泛应用于手机、射频器件、VSAT等领域。随着5G技术的不断推进和渗透率的不断提升，YOLE预计未来GaN-on-Si的市场份额将超过GaN-on-SiC。射频前端产业链
日趋成熟
目前射频前端半导体产业由IDM模式主导。射频前端主要产品的市场均被几大国际巨头垄断。
随着5G到来，以高通为代表的Fabless厂商试图凭借基带技术切入射频前端领域；同时以华为为代表的设备商对于上游供应链的把控和“国产替代”需求也将重塑产业链格局，国内设计厂商有望迎来替代机遇。
射频前端产业链根据分工的不同可以分为芯片设计、晶圆制造和封装测试三个环节。而IDM（IntegratedDeviceManufacturing，垂直整合制造）模式是指垂直整合制造商独自完成集成电路设计、晶圆制造、封测的所有环节，因此该模式对技术和资金实力均有很高的要求，所以目前只有国际上成功的大型企业采纳IDM模式，如Skyworks、Qorvo、Murata、Broad