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，全球市場容量接近百億美元，主要受益通信射頻芯片尤其是PA升級驅(qū)動；GaN大功率、高頻性能更出色，主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，目前市場容量不到10億美元，隨著成本下降有望迎來廣泛應(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。

▲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)用在主流的商用無線通信、光通訊以及國防軍工用途上。無線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，在無線通訊領(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PA用量增長。由于單顆PA芯片僅能處理固定頻段的信號，所以蜂窩通訊頻段的增加會顯著提升智能手機(jī)單機(jī)PA消耗量。隨著4G通訊的普及，移動通訊的頻段由2010年的6個急速擴(kuò)張到43個，5G時代更有有望提升至60以上。目前主流4G通信采用5頻13模，平均使用7顆PA，4個射頻開關(guān)器。

資料來源：QORVO，國盛證券研究所

▲PA價值量明顯受益4G發(fā)展趨勢

從Yole Development等第三方研究機(jī)構(gòu)估算來看，2017年全球用于PA的GaAs 器件市場規(guī)模達(dá)到80-90億美元，大部分的市場份額集中于Skyworks、Qorvo、Avago 三大巨頭。預(yù)計隨著通信升級未來兩年有望正式超過100億美元。

同時應(yīng)用市場決定無需60 nm線寬以下先進(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)線基本全為4英寸和6英寸。以Qorvo為例，我們統(tǒng)計下來氮化鎵制程基本線寬在0.25-0.50um，生產(chǎn)線以4英寸為主。

資料來源：qorvo，國盛證券研究所

▲Qorvo氮化鎵射頻器件工藝制程