GaN微波射频技术路线图（2020版)

产业及市场发展现状与趋势

• GaN优势: 与Si和GaAs相比，GaN具有高输出功率、高效率、高频率、大带宽、可高温环境工作、抗辐照能力强等优良特性，是理想的微波功率器件。
• 发展背景: 5G网络应用和军事领域需求推动GaN微波射频市场快速发展。美国、日本、欧洲均高度重视GaN技术发展。
• 市场现状: 2019年全球GaN射频器件市场规模5.37亿美元，预计2023年达到13.24亿美元。国防和民用通信领域是主要应用市场。
• 细分应用: 民用通信市场是主要增长点，包括基站和手机业务。基站建设是主要驱动力，预计2023年基站领域GaN射频器件市场规模达到5.21亿美元。手机应用为GaN提供新的市场增长点，但存在技术难题。射频能量市场潜力巨大，预计未来10年内将迎来新的增长点。军事国防市场目前GaN器件已占据大部分市场份额。

技术发展趋势分析

• 衬底、外延技术: SiC基GaN材料外延生长技术相对成熟，是市场主流。Si基GaN材料外延因其低成本潜力被寄予厚望，6-8英寸低成本Si基GaN材料外延技术成为热点。金刚石基GaN材料外延生长成为前瞻性研究热点。
• 器件技术: SiC基GaN器件主要应用于军事和国防领域，Si基GaN器件主要应用于5G通信系统，金刚石基GaN器件适用于超大功率应用。器件发展趋势是提高输出功率、效率、增益和改善线性度。
• 封装技术: 未来将主要发展有机封装、扇出封装、3D封装等新型封装技术，增强散热。
• 应用技术: SiC衬底技术仍是主流，Si衬底有小部分应用。器件向高效率、高线性度、模块化和多功能集成方向发展。民用通信领域技术路线包括5G基站、移动终端和射频能量等。

GaN微波射频技术专利分析

• 专利态势: 专利主要集中在制备工艺（49%）、器件（25%）和封装测试技术（20%）领域。专利申请大多集中在2011年至今的9年内。
• 申请人分析: 日本申请人占据前十申请人中的6位，中国整体较为薄弱。
• 专利地图: 专利主要分布在韩国、法国、中国台湾、德国、英国、日本、中国、美国等八个国家或地区。

产业技术路线图

• 市场发展路线图: 国防电子系统和无线通信基础设施占据绝大部分市场份额，未来5年内将分别以21%、20%的年复合增长率持续进行增长。
• 产品发展路线图: GaN射频器件的主要产品是功率放大器，输出功率是其主要指标。未来将发展6英寸SiC基、8英寸Si基和2-4英寸金刚石基的GaN射频器件和GaN-Si CMOS的异质集成芯片。
• 技术发展路线图: 未来3年内，6英寸的SiC基GaN和8英寸的Si基GaN技术将趋向成熟和实现量产。5年后随着市场对GaN射频器件的低成本的要求越来越高，8英寸的SiC基GaN技术、GaN射频与Si CMOS数字电路的异质集成技术也将逐步走向成熟。金刚石基GaN的技术未来5-10年内也将技术成熟并推出产品。
• 发展建议: 加大基础研究和应用基础研发的投入，完善我国完全自主的氮化物半导体微波毫米波器件与集成电路基础研究和应用基础研究支撑体系。围绕产业链核心环节形成自主保障能力，进一步完善我国GaN微波射频器件产业创新生态体系。需求牵引，协同创新推动本土闭环产业链形成。加强以产品为目标的基础材料、设计、工艺、装备、封测、标准等国家体系化能力建设。建立第三代公立的测试评价和应用示范平台。