本文档探讨了氮化镓(GaN)在5G基站和通信系统中的应用,包括全球及中国5G基站的安装预测、RF前端和功率放大器(PA)的市场需求趋势、氮化镓的价值、主要供应商以及氮化镓产业链的概述。
在5G技术的推动下,全球5G基站的安装量预计到2020年底将达到100万台,而中国在同年底已开通55万台5G基站。这一快速发展带来了对高效能通信组件的大量需求,尤其是氮化镓(GaN)材料,因其在高频率、高功率和高效率方面的优势,成为5G基站建设的关键技术。
5G基站射频前端市场拥有巨大机遇,其中包括PA市场。全球5G宏基站的PA和滤波器市场规模以及4G/5G小基站PA市场规模都在稳步增长。5G基站技术的核心关键词包括包络跟踪(ET)、大规模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)和有源天线单元(AAU)。
包络跟踪技术通过动态调整线性功放(LPA)的电源电压,适应射频信号的包络变化,提高了能效和信号的峰值平均功率比。大规模MIMO技术利用多天线阵列提升通信质量,成为5G的关键技术之一,通常配置192个天线单元,支持64路发射和接收信号。
有源天线单元(AAU)是5G基站的核心设备,集成了多个发射/接收单元,与RRU和天线结合,尤其在Sub-6G频段,AAU与Massive MIMO的结合成为主流。在5G基站中,64T64R配置意味着每个基站需要192个PA,这极大地刺激了PA市场的需求。
射频功率放大器(PA)是射频前端的关键组成部分,5G时代,智能移动终端、基站和IoT设备的PA市场将持续增长。特别是GaN射频PA,由于其性能优势,将在5G基站市场占据主导地位,逐渐取代LDMOS,而GaAs器件市场份额基本保持稳定。据Yole预测,到2023年,GaN RF在基站市场的规模将达到5.2亿美元,年复合增长率高达22.8%。
射频PA器件的制造材料主要包括硅基(Si)、砷化镓(GaAs)和氮化镓(GaN)。其中,GaN在高功率、高频应用中表现出色,更适合5G通信的高速、大容量需求。氮化镓产业链的发展将涵盖材料生长、器件设计、制造和封装等多个环节,为5G通信的进一步发展提供强有力的支持。