【導讀】在過去的 10 年中，氮化鎵已經成為一種越來越重要的射頻應用技術。氮化鎵的材料特性使其器件在功率密度、外形尺寸、擊穿電壓、熱導率、工作頻率、帶寬和效率方面具有優勢。設計師們已經開發出器件解決方案，與競爭性的半導體技術相比，具有非常吸引人的性能特點。
氮化鎵器件的壓倒性應用是功率放大器，它利用了這些優勢。正在開發的產品希望利用氮化鎵的獨特材料特性來實現其他功能，主要是開關和低噪聲放大器。然而，在不久的將來，功率放大器仍將主導射頻氮化鎵的收入。
市場發展過程
Strategy Analytics 從 2007 年開始追蹤射頻氮化鎵市場的收入（圖1）。與許多化合物半導體技術一樣，國防機構發揮了重要作用，為器件和工藝開發提供了早期資金，國防應用也成為射頻氮化鎵器件的早期采用者。在 2007 年至 2013 年期間，大約 85% 的射頻氮化鎵器件的收入來自國防應用，還有零星的氮化鎵器件被商業應用采用，主要是概念驗證和小批量應用。
2007-2019 年射頻氮化鎵收入。
在 2013 年，射頻氮化鎵器件的收入達到了一個拐點，收入增長的軌跡急劇上升。早期的概念驗證活動大多來自基站設備制造商，他們為未來的設計評估氮化鎵功率器件的可靠性和性能特點。中國的設備制造商，特別是華為，成為下一代基站中氮化鎵技術的熱心采用者。中國決定在全國范圍內迅速部署 4G LTE，推動了華為成為全球基站設備的領導者，并從 2014 年開始推動了射頻氮化鎵收入的急劇上升。隨著中國和世界其他地區的LTE部署接近飽和，4G 的收入增長已經放緩；但 5G 的出現很好地銜接了起來。展望未來，5G 基站的部署將成為商用射頻氮化鎵收入的最強增長引擎。
按細分市場的射頻氮化鎵收入
圖2 顯示了射頻氮化鎵收入的歷史細分情況。基站部分的重要性是顯而易見的；同樣應該清楚的是來自國防應用的射頻氮化鎵收入的強勁增長。在 2014 年的高峰期后不久，基站的射頻氮化鎵收入就超過了國防應用的收入。但請注意，從 2007 年到 2019 年，隨著氮化鎵技術成為不斷發展的國防理念和戰場戰略的關鍵推動因素，來自國防的收入增長了 75 倍。如果不是基站應用的超常增長，射頻氮化鎵市場的故事將只局限在國防方面的增長。
雷達市場為射頻氮化鎵器件提供了最大的機會。小巧、高效的功率放大器使采用有源電子掃描陣列(AESA)的雷達成為所有領域的下一代和主要改造項目的“必備品”。這些固態 AESA 雷達可以產生并結合多個掃描和跟蹤波束，與傳統雷達架構相比，具有顯著的性能和可靠性優勢。
像他們的商業同行一樣，國防通信網絡正在管理更多的數據流量，并以更高的頻率來尋求帶寬。戰場上的交戰可能涉及來自不同國家的部隊，使用不同的設備和波形，受到任務"移動"因素的限制。地面和太空中的衛星設備是所有這些通信的關鍵所在。射頻氮化鎵技術的性能特點能夠滿足這些要求并提供靈活性。
電子戰是射頻氮化鎵的另一個重要應用。電子戰系統依靠寬頻帶和高頻率范圍來探測目標并避免被敵軍發現。這些應用需要高射頻發射功率，以使敵方設備失效或混亂。所有這些任務要求與射頻氮化鎵的性能優勢非常吻合。
未來
目前的地緣政治事件嚴重影響了射頻氮化鎵市場的未來。為了更好地理解這一點，我們必須探索近期的情況。業內人士表示，自 2018 年以來，華為一直在大量購買電子零件，特別是用于基站的零件。這是由他們對美國貿易制裁收緊的預期引發的，華為被列入"實體名單"，意味著向其供應產品需要出口許可證。華為的基站設備市場份額、庫存儲備以及他們對氮化鎵功放的偏愛，推動了射頻氮化鎵收入的大幅提升。如圖2 所示，從 2018 年到 2020 年，基站的射頻氮化鎵收入增加了一倍多。
當然，如果不提新冠疫情，關于 2020 年的討論就不完整。全球經濟正在掙扎著重新站穩腳跟，而且復蘇并不一致。疫情使許多人和企業采取了在家工作的模式。無線和有線網絡成為關鍵的基礎設施。中國已表示，5G 將成為其經濟重啟的驅動力。由于世界其他地區不會愿意被中國在 5G 方面拋得太遠，預計 5G 的資本支出會持續增加。國防開支與經濟增長密切相關，引起了人們對疫情對國防開支影響的擔憂。由于美國新政府的國防目標仍不確定，將國防開支轉用于更廣泛的經濟刺激的可能性也存在不確定性。
結論
在過去幾年中，射頻氮化鎵器件的采用大幅增加，2020 年的收入首次突破 10 億美元。自 2018 年以來，射頻氮化鎵的收入增長略高于 80%。
一些挑戰將影響未來收入的增長軌跡。5G 基站的部署將推動收入增長，但中國購買更多 5G 設備的時間以及其他地區如何應對中國是不確定因素。與經濟增長緊密相連的國防開支，隨著全球經濟從疫情中恢復，也是不確定的。
按細分市場預測的射頻氮化鎵收入。
盡管有這些問題，我們仍然相信射頻氮化鎵的收入會在預測期內增長。圖3 顯示了我們對射頻氮化鎵收入的最新市場細分預測。我們預計國防領域的收入將穩定增長，增加該領域的市場份額。由于華為的行動，基礎設施的收入過去增長過快，我們預測今年的收入會略有下降，直到使用氮化鎵的毫米波部署重振收入增長。雖然"其他商業"部分的收入不多，但 VSAT、回程、CATV 等應用，特別是商業衛星通信，正在發力。我們預計射頻氮化鎵的收入在 2025 年將接近 20 億美元，延續氮化鎵的成功故事。
本文來源《微波雜志》
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