一、化合物半導(dǎo)體：射頻應(yīng)用前景廣闊

化合物半導(dǎo)體在通訊射頻領(lǐng)域主要用于功率放大器、射頻開(kāi)關(guān)、濾波器等器件中。砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）半導(dǎo)體分別作為第二代和第三代半導(dǎo)體的代表，相比第一代半導(dǎo)體高頻性能、高溫性能優(yōu)異很多，制造成本更為高昂，可謂是半導(dǎo)體中的新貴。

▲不同化合物半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域

三大化合物半導(dǎo)體材料中，GaAs占大頭，主要用于通訊領(lǐng)域，全球市場(chǎng)容量接近百億美元，主要受益通信射頻芯片尤其是PA升級(jí)驅(qū)動(dòng)；GaN大功率、高頻性能更出色，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目前市場(chǎng)容量不到10億美元，隨著成本下降有望迎來(lái)廣泛應(yīng)用；SiC主要作為高功率半導(dǎo)體材料應(yīng)用于汽車(chē)以及工業(yè)電力電子，在大功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用中具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

▲化合物半導(dǎo)體材料性能更為優(yōu)異

砷化鎵

相較于第一代硅半導(dǎo)體，砷化鎵具有高頻、抗輻射、耐高溫的特性，因此廣泛應(yīng)用在主流的商用無(wú)線(xiàn)通信、光通訊以及國(guó)防軍工用途上。無(wú)線(xiàn)通信的普及與硅在高頻特性上的限制共同催生砷化鎵材料脫穎而出，在無(wú)線(xiàn)通訊領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。

基帶和射頻模塊是完成3/4/5G蜂窩通訊功能的核心部件。射頻模塊一般由收發(fā)器和前端模組（PA、Switch、Filter）組成。其中砷化鎵目前已經(jīng)成為PA和Switch的主流材料。

4G/5G頻段持續(xù)提升，驅(qū)動(dòng)PA用量增長(zhǎng)。由于單顆PA芯片僅能處理固定頻段的信號(hào)，所以蜂窩通訊頻段的增加會(huì)顯著提升智能手機(jī)單機(jī)PA消耗量。隨著4G通訊的普及，移動(dòng)通訊的頻段由2010年的6個(gè)急速擴(kuò)張到43個(gè)，5G時(shí)代更有有望提升至60以上。目前主流4G通信采用5頻13模，平均使用7顆PA，4個(gè)射頻開(kāi)關(guān)器。

資料來(lái)源：QORVO，國(guó)盛證券研究所

▲PA價(jià)值量明顯受益4G發(fā)展趨勢(shì)

從Yole Development等第三方研究機(jī)構(gòu)估算來(lái)看，2017年全球用于PA的GaAs 器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到80-90億美元，大部分的市場(chǎng)份額集中于Skyworks、Qorvo、Avago 三大巨頭。預(yù)計(jì)隨著通信升級(jí)未來(lái)兩年有望正式超過(guò)100億美元。

同時(shí)應(yīng)用市場(chǎng)決定無(wú)需60 nm線(xiàn)寬以下先進(jìn)制程工藝，不追求最先進(jìn)制程工藝是另外一個(gè)特點(diǎn)。化合物半導(dǎo)體面向射頻、高電壓大功率、光電子等領(lǐng)域，無(wú)需先進(jìn)工藝。GaAs和GaN器件以0.13、0.18μm以上工藝為主。Qorvo正在進(jìn)行90nm工藝研發(fā)。此外由于受GaAs和SiC襯底尺寸限制，目前生產(chǎn)線(xiàn)基本全為4英寸和6英寸。以Qorvo為例，我們統(tǒng)計(jì)下來(lái)氮化鎵制程基本線(xiàn)寬在0.25-0.50um，生產(chǎn)線(xiàn)以4英寸為主。

資料來(lái)源：qorvo，國(guó)盛證券研究所

▲Qorvo氮化鎵射頻器件工藝制程