半导体材料行业报告：GaAs 砷化镓 GaN氮化镓（24页）

行业报告下载 2019年12月02日 06:49 管理员

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表，相较于前两代半导体材料，禁带宽度更宽，具有更高的临界击穿电场，更大的饱和电子速率和更小的介电常数，能够承受更高的工作电压，适合更高频率，可实现更高的功率密度，同时耐高温、耐腐蚀、抗辐射等性能优异，在多项性能上能够实现对第二代半导体材料（GaAs、InP 等）性能极限的突破。得益于性能上较第一、二代半导体材料质的飞跃，GaN 成为制作短波长发光器件、光电探测器以及高温、高频、大功率电子器件的理想材料。光电子领域：包括短波长 LED、激光器、光电探测器等，特别是 GaN 基紫外光电探测器，可应用于军事、航空航天、环保、科研等多领域。电力电子领域：包括智能电网、太阳能发电、风电领域的控制器等，节能和无损耗处理高电压操作的特点也使得 GaN 成为新能源汽车电子器件的重要材料之一，GaN 具备低损耗、高频率、高效率优势。微波射频领域：包括 5G 通信、卫星通讯、雷达预警（GaN 在军事领域应用的重要场景）等，GaN 具备高带宽、高效率、高功率密度等优势。目前，GaN 的应用仍以军用为主导，并已经开始逐步向汽车无人驾驶、无线通信基站等民用领域拓展。

随着频率的提高，射频材料也面临着新的挑战。由于 5G 方案的频段相对于目前主流的 4G 频段更高、带宽更大，路径损耗相对更大，对射频前端器件的材料和工艺都提出了新的要求： 1）禁带宽度更大，以运行更高的频带； 2）临界击穿电场更高，以满足更高功率的应用； 3）热导率更高，更易将器件中的功耗传导到周围环境，实现散热； 4）饱和电子速率和电子迁移率更高，寄生电阻小，电子渡越时间更短，以适应更高频的工作环境。 5G 以 Sub-6GHz 为首发频段。Sub-6GHz 频段相比于毫米波频段由于频率相对较低，穿透能力更强，覆盖范围更广，兼顾网络速度和信号覆盖，同时可以沿用现有的 4G LTE 网络，需要的基站数量相对毫米波更少，此外，产业链的技术成熟度相对毫米波也更高，将是 5G 时代先期建设的首选频段。

2017 年 11 月，工信部明确了 3300-3400MHz(原则上限室内使用)、3400-3600MHz 和 4800-5000MHz 频段作为 5G 系统的工作频段，将中频段作为我国 5G 系统先期部署的主要频段。从三大运营商来看，中国电信获得 3400MHz-3500MHz 频段的 5G 试验频率资源；中国联通获得 3500MHz-3600MHz 频段的 5G 试验频率资源；中国移动获得了 2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz 频段的 5G 试验频率资源，其中 2515-2575MHz、2635-2675MHz 和 4800-4900MHz 频段为新增频段，2575-2635MHz 频段为重耕其现有的 TD-LTE（4G）频段。毫米波是未来发展的重要趋势。毫米波频段由于频率高、带宽大，可实现更快的传输速率，具备速度快、数据量大、时延小、信号分辨率高、传输安全性强的优势，未来通过微基站的方式解决其穿透能力弱、路径损耗大、难以进行长距离传输的缺点，将是 5G 发展的重要趋势。