氮化鎵（GaN）是直接寬帶隙半導體材料，屬于第三代半導體，具備良好的導熱率、抗輻射能力、擊穿電場和電子飽和速率。其在微波射頻領域的應用器件主要包括GaN高電子遷移率晶體管（HETM）和GaN單片微波集成電路（MMIC），均可用于通訊基站。

隨著5G的到來，目前通訊基站使用的砷化鎵器件已無法滿足在高頻下保持高集成度。而GaN射頻功率放大器所具備的高功率、增益和效率更能適配5G基站的技術需求。因此，GaN成為最有潛力的發展熱點。國家新材料產業發展戰略咨詢委員會天津院特撰寫了《5G戰場必爭之地系列③——第三代半導體高端材料GaN全球技術分析報告》，對其潛在市場蛋糕價值、大國布局競爭搶位、行業未來發展趨勢等進行深入分析研究。本文對報告核心內容進行了精選。

產業現狀

目前占據消費品電子領域市場主流的砷化鎵射頻功率放大器（GaAs PA）已無法滿足5G的技術需求，相比之下，氮化鎵射頻功率放大器（GaN PA）具有更高的功率、增益和效率，用于基站端能更有效地滿足未來5G技術所需要的高功率、高效率以及高通信頻段等要求。因此，GaN PA成為最有潛力的發展熱點。

據國家新材料產業發展戰略咨詢委員會天津院分析師稱，研究數據顯示2016年射頻功率半導體（＞3W）市場規模接近15億美元，預計2020年將達到26億美元，其中電信基礎設施（包含基站、無線回傳）射頻功率半導體將占據一半的市場份額。但是2016年GaAs器件市場占比較多，GaN器件僅占比約20％。2017年GaN射頻器件市場規模約為3.8億美元，預計2023年將達到13億美元。

5G基礎建設大范圍鋪開后，GaN器件數量將以80％的年均復合增長率增長。借此5G發展的契機，GaN功率器件潛在的巨大市場逐漸被發掘，有望發展為市場的中流砥柱。

國外格局：美國領先，日歐緊隨

美國為保霸主地位，對華“奇招頻出”

在半導體射頻領域美國一騎絕塵，日歐緊隨。美國GaN的領先技術得益于美國半導體全產業的高速發展，而美國半導體之所以能長期占據霸主地位離不開美國政府的積極介入，通過政策指引給予大力扶持。

政策方面，美國積極發揮政府職能推進半導體產業發展；科研方面，美國首先著眼于基礎學科建設，從扎實研究基礎出發，國家科學基金每年提供約70億美元的支持，專門用于支持高校的基礎物理科學和數學研究。

為保持在半導體領域前沿技術的領先優勢，美國政府除在政策上的大肆鼓勵與扶持，還采取一系列非常手段強勢掌控先進技術、避免外流，從而穩固領軍地位。2015年以來，美國外資投資委員會(CFIUS)以威脅美國國家安全為由，封殺了多起中資參與的并購案。中國資本收購美國企業受美阻撓失敗案例表詳見報告原文。可關注公眾號前沿材料，聯系客服獲取報告完整版。

歐盟、日韓加強部署，欲占一席之地

2016年，英國投入400萬英鎊建立化合物半導體應用創新中心加速化合物半導體器件商業應用；26家企業和機構合作建立化合物半導體研究所和半導體研究中心，大學、政府、英國工程與物理科學研究委員會投資超過6000萬英鎊，聚焦電力電子、射頻/微波、光電、傳感器四大技術；日本政府2016年啟動名為“有助于實現節能社會的新一代半導體研究開發”的GaN功率元件聯合開發項目；同年，韓國政府也針對功率器件方面，重點圍繞硅基GaN和碳化硅啟動功率電子國家項目。

國內格局：多方施力，尋找中國“芯”突圍之道

半導體材料是發展電子信息產業的重中之重，是我國重點發展的戰略性材料，為建立一個更先進、更完善的半導體產業鏈，實現降低進口依賴的目標，國家和各地方針對半導體產業發展的戰略布局政策頻出。半導體產業扶持相關政策表詳報告見原文。

就全球半導體射頻市場而言，據國家新材料產業發展戰略咨詢委員會天津院分析師稱，“目前美國、日本等國際巨頭始終占據主導地位，4G智能手機所使用的GaAs射頻器件，僅美國的Skyworks、Qorvo和Broadcom、Qualcomm四家公司就占據近95%的市場占有率。相比之下，我國的市場占有率僅1%左右，差距懸殊。”

為追趕5G發展的浪潮，各企業努力打破壁壘，自主研發設計射頻芯片，努力實現國產替代。由中國科學院高端人才組成的本創微電子團隊已完成多款關鍵GaN功率放大器芯片設計，于2018年12月10日的中國國際應用科技交易博覽會上展出了具有自主知識產權的GaN功率放大器芯片，該芯片已通過中電集團客戶認證。

如今，面臨如此緊張的5G技術搶位戰以及GaN功率器件潛在的巨大市場，GaN已成“兵家必爭”。國內企業需通過自主創新突破技術壁壘，掌握自主的核心技術，在實現國產化的基礎上，借助發展5G的東風將國產GaN推向世界。