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智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料( 六 )


智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料
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▲GaN将逐步取代LDMOS市场份额
智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料
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▲2019年起5G基站将走向建设高峰
射频器件数量成倍上升成为后续主要增长动力 。 2018年基站领域GaN射频器件规模为1.5亿美元 ， 占GaN射频器件市场的33%的份额 。 5G时代基站领域的射频器件将以GaN器件为主 ， 随着5G通信的实施 ， 2020年市场规模会出现明显增长 。 并且 ， 为了充分利用空间资源 ， 提高频谱效率和功率效率 ， 大规模多输入多输出（MassiveMIMO）技术应运而生 ， 通过在基站侧安装几百上千根天线 ， 实现大量天线同时收发数据 ， 为此将带动功率放大器等射频模块的需求 ， 使得GaN射频器件的规模不断增长 。
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▲GaN射频器件需求量
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▲MassiveMIMO在5G中将大量出现
含有GaN的基站PA有望实现爆发式增长 。 目前我国5G宏基站使用的PA（PowerAmplifier ， 功率放大器）数量在2019年达到1843.2万个 ， 2020年有望达到7372.8万个 ， 同比增长有望达到4倍 。 预计今年 ， 基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58% 。 在此背景下 ， 以华为为代表的通信设备厂商加大基站PA的自研力度和采购数量 ， 未来市场规模有望进一步扩大 。 对于华为巨大的基站和手机PA用量来说 ， 依然以外购为主 ， 而在当下贸易限制的大背景下 ， 正在加大来自中国本土的PA供应量 ， 国内GaN领域公司望受益 。
4G时代小基站（SmallCells）已有爆发式增长 ， 产品性能优势明显 。 小基站可更加有效改善室内深度覆盖、增加网络容量、提升用户感知 ， 是网络部署的重要组成部分 。 4G时代 ， 能够有效覆盖室内或者热点区域的小基站获得了快速发展 。 小基站借鉴了WLAN的网络架构 ， 引入了Femtocell（飞站） ， 分流宏蜂窝流量压力 ， 并解决室内覆盖难的问题 。 随着小基站应用范围扩大 ， 以及产品类型丰富 ， 小基站分类包括室外Micro、室内的Pico、分布式Pico、Femtocell等 ， 从产品形态、发射功率、覆盖范围等方面 ， 都相比传统宏站小很多 。 皮站（Pico）具有低成本、易部署的综合优势 。 主要为企业级应用 ， 针对室内公共场所 。 飞站（Femtocell）主要为家庭级应用 ， 外表美观 ， 具有易安装、易配置 ， 管理傻瓜化的特点 。 从统计上来看 ， 绝大多数的数据业务发生在室内或热点区域 。 相比宏基站 ， 小基站可有效改善室内深度覆盖、增加网络容量、提升用户感知 ， 因而越来越受到业界的关注 。
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▲小基站设备形态及应用场景
目前采用“宏基站为主 ， 小基站为辅”的组网方式 ， 是网络广深覆盖的重要途径 。 宏蜂窝基站一般有3个扇区 ， 微蜂窝基站一般只有1个扇区 。 宏基站和小基站的区别在于 ， 小微基站设备统一都装在电源柜里 ， 一个柜子加天线即可实现部署 ， 体积较小 。 宏基站需要单独的机房和铁塔 ， 设备 ， 电源柜 ， 传输柜 ， 空调等分开部署 ， 体积较大 。 一方面 ， 5G主要采用3.5G及以上的频段 ， 在室外场景下覆盖范围更小 ， 受建筑物等阻挡 ， 信号衰减更加明显 ， 宏基站布设成本较高 。 另一方面 ， 由于宏基占用面积较大 ， 布设难度较高 ， 站址选择难度增大 ， 而小基站体积小 ， 布设简单 ， 可以充分利用社会公共资源快速部署 。 5G室外场景下 ， 小基站和宏基站配合组网 ， 实现成本和网络性能最优将是重要的发展思路 。
5G正式开启小基站市场 ， 高功率高频段需求进一步提升GaN渗透率 。 目前针对4G和LTE基站市场宏基站主要采用SiLDMOS功率放大器 ， 小基站主要采用GaAs功率放大器 ， 但GaN功率放大器的渗透率将不断提高 。 然而 ， LDMOS功率放大器的带宽会随着频率的增加而大幅减少 ， 仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效 ， 相比之下 ， GaN射频器件更能有效满足高功率、高通信频段和高效率等要求 。 随着5G的推进 ， 在小基站以及微基站市场 ， GaAs功率放大器凭借性能优势和较低的成本也有望占据部分市场 。 根据Yole预测 ， GaAs射频器件市场总额预计到2022年将达到8.576亿美元 ， 其中 。 同时GaN射频器件的市场规模将从2017年3.8亿美元到2023年增长至13亿美元 ， GAGR超过20% ， 最主要的增量也是来自于基站的应用 。


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