5G熱門 盤點從半導體轉身的企業(yè)

　　5G給整個產業(yè)鏈帶來了全新的挑戰(zhàn)，當中有一些提早布局的公司會從中受益。處理器、內存、顯示、電源、連接器這些廠商自然會獲得受益，但一些與5G密切相關的材料、制造、封裝和射頻相關的廠商，從5G獲取的好處是自不然更多的。先說一下射頻方面。

　　從現在的市場現狀分析，目前全球的RF前端主要被海外巨頭壟斷，市場呈寡頭之勢。如在濾波器領域，日企Murata、TDK和TaiyoYuden占據SAW雙工器85%以上。BAW雙工器市場基本被博通壟斷，博通占據87%的市場份額;

　　功率放大器市場基本被Skyworks、Qorvo、Broadcom三家企業(yè)占據，三家企業(yè)市場份額達93%;

　　天線領域市場相對較為分散，也是國內企業(yè)有所參與的領域：華為占據全球天線市場約23%的市占率，是全球第二大天線供應商。全球最大的天線供應商是Kathrein，占據25%的市場份額(此處僅統(tǒng)計基站天線);PAmiDs整合模塊(包括PA、雙工器和天線開關)環(huán)節(jié)，Skyworks、Qorvo、Broadcom三家企業(yè)占據99%的市場份額。

　　由于篇幅有限，我們不能每個都分析，就從最具代表性的技術和公司進行分析。首先就談一下射頻這塊。

　　目前，射頻器件中的功率放大器主要采用基于硅的橫向擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)技術。

　　但是硅基技術在高頻應用領域存在局限性：LDMOS功率放大器的帶寬會隨著頻率的增加而大幅減少，LDMOS僅在不超過約3.5GHz的頻率范圍內有效。

　　隨著通訊頻段向高頻遷移，基站和通信設備需要支持高頻性能的功率放大器。如今，GaN是有可能滿足這些要求的唯一普及的技術：GaN功率放大器已經能處理50GHz或以上的毫米波頻率。另外，GaN功率放大器支持更高的帶寬，即使在較高的頻率也是如此。雖然目前從性價比考慮，LDMOS將仍然會是中低端頻率的主流，但是在在10GHz以上的頻段，GaN的優(yōu)勢非常大。我們認為5G時代GaN功率放大器將成為超高頻通信領域的首選，Qorvo算是最先切入的廠商之一。

　　(1)Qorvo

　　作為全球知名的射頻方案提供商，Qorvo在5G方面的布局是非常領先的。這首先體現在GaAs器件的布局上。Qorvo表示，由于毫米波的應用。對新型器件就有了強烈的需求，與砷化鎵和硅等材料相比，GaN在有高頻率需求小型基站需求的5G中優(yōu)勢是非常明顯，而5G也會驅動很多技術的進步。

　　GaN擁有更高的功率密度，將會帶來小尺寸、低電流損耗和高系統(tǒng)效率等優(yōu)勢。

　　除了基站外，Qorvo也推動GaN器件在手持設備上的普及。

　　Qorvo表示，GaN器件一開始是被應用在如軍事雷達等軍事用途，逐漸則被推進到了商業(yè)基站和有線電視中繼等領域，但這些應用的工作電壓基本上都是處于28V到48V之間。但我們知道移動手持設備的工作電壓都是2.7到5V，為了推動這些GaN器件在手機上應用，Qorvo正在應用替代材料，適配相關的電壓。

　　而Qorvo目前也推出了一些GaN器件，以滿足5G的應用。當中包括了一些高壓低頻率和高頻率的器件。

　　(2)英飛凌

　　介紹英飛凌之前，首先說一下，在今年7月，英飛凌以以8.5億美金的價格將wolfspeed功率和射頻部收歸囊中，其中包括功率碳化硅襯底業(yè)務、射頻和寶石應用。這對其GaNonSiC射頻解決方案是一個很好的補充。

　　而據英飛凌介紹，從之前隸屬于其母公司西門子公司時開始，英飛凌就一直是移動通信中射頻器件的領導者。早在2014年，他們就認識到了使用LTELNA的必要性并推出業(yè)界第一款產品。如今英飛凌仍然是全球最大的LNA供應商。

　　此外，英飛凌還引領了LTE射頻前端和天線調諧的性能優(yōu)化，并向客戶提供全新的構架方案和高品質現場支持。展望未來，我們已經成為在未來的Pre-5G和5G應用的領先者。

　　目前英飛凌提供世界一流的SiGe:C技術，可使LNA具有最低噪聲系數、最高線性度和最低功耗;130nmRFCMOS技術使射頻開關尺寸小巧且插入損耗低;2層導線架封裝適用于復雜系統(tǒng)，可提供設計靈活性;致力于投資創(chuàng)新技術，已經在毫米波應用取得領先。

　　(3)NXP

　　NXP認為，在向5G演變過程中，需要更高的頻率帶寬，SiLDMOS在目前的網絡中還處于主力位置，但在大雨3.5GHZ之后，GaN和GaAs會成為主力，更大的寄生效應就會引致更高的集成化需求;而MIMO和小型蜂窩則會帶來更低發(fā)射功率的需求，這就要求更低的供電電壓;更小尺寸的PA封裝需求和高集成度;在這過程中也會產生信號帶寬的持續(xù)增長。

　　(4)Skyworks

　　Skyworks的技術方案主管StephenKovacic曾表示，5G跟以往標準的不同之處，在于新一代的標準，吸引了Intel和Google這樣的廠商參與到標準的制定中來。他認為5G離普及還有一段很長的路要走。業(yè)界會圍繞空中接口的定義和通信鏈路頻率的不確定性展開討論。他認為對于移動前段來說，將會面臨一個前所未有的挑戰(zhàn)，而這些不會再在系統(tǒng)層級上討論。

　　他還認為對于前端來說，SiP封裝，會帶來很大的好處。他指出，將基于GaAsHBT

　　制造的PA和SOIRF開關融合在一起是未來最佳的選擇。而SAW/FBAR濾波器，CMOS的PA控制也是不錯的選擇。

　　從硬件看，5G提出要全頻段覆，所以景對射頻器件的性能(功率、工作頻率、可靠性等)有極高的要求。以PA功率附加效率(PAE)為例，最低要求60%。skyworks的GaAsPA芯片可以做到78%，而最好的硅基CMOS產品僅能做到57%。

　　其次是制造。

　　TowerJazz高級戰(zhàn)略市場總監(jiān)AmolKalburge表示，“在6GHz頻率以下的應用中，SOI工藝的開關將繼續(xù)是主流，但SOI開關在毫米波頻率的應用研究還不充分，其可發(fā)揮的作用與可能遇到的問題還是個未知數。波束成型天線可以支持不同的收發(fā)通道，所以在毫米波中有可能不需要天線開關也能實現兩個通道的完全隔離。如果毫米波應用仍然需要模擬開關，現在的SOI工藝開關由于插入損耗高，很有可能不可用。SOI工藝的不足將給MEMS工藝開關或其他新技術帶來機會。”

　　另外，硅鍺采用8英寸晶圓的標準CMOS制造流程，晶圓代工廠也在持續(xù)提高硅鍺工藝的性能。例如，GlobalFoundries最近推出的130nm硅鍺工藝，其工作頻率最高可達340GHz，比舊工藝提高了25%。此外，TowerJazz最近也推出了130nm硅鍺工藝。

　　除了GaAs，業(yè)界也在嘗試其他的三五價材料來制造PA，例如硅鍺。“與制造PA所使用的其他工藝相比，GaAs在效率、線性度和頻率范圍等方面都有優(yōu)勢，”StrategyAnalytics分析師EricHigham說，“與硅基工藝相比，GaAs工藝的缺點是成本比較高，不易集成。”

　　Higham表示，GaAs代工廠大部分還采用4英寸晶圓來生產，但是為了降低成本，很多廠商開始把產線升級到6英寸。

　　在低頻段，GaAsHBT的柵極長度通常在0.25至0.5微米之間，“要做到毫米波頻率，多數器件廠商會選用柵極長度在0.1至0.15微米的工藝，”Higham說，“Qorvo推出了90nm的GaAs工藝，不過90nm已經是現在量產GaAs工藝的極限尺寸了。”

　　另外包括但不限于高通、博通、Avago、Intel、展訊、聯發(fā)科、三星、矽品、日月光、TowerJazz、是德和NI等廠商，還有半導體材料、制造、封裝產業(yè)都是未來5G的重要參與者，受篇幅所限，并沒能一一列出，大家最看好誰成為其中最大的受益者?