为什么gan可以用于射频器件（射频GaN行业深度报告）
为什么gan可以用于射频器件（射频GaN行业深度报告）GaN 是一种 III/V 直接带隙半导体，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频 方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽 车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为 1700℃。GaN 具有高的电离度，在 三五族化合物中是最高的（0.5 或 0.43）。在大气压下，GaN 晶体一般是六方纤锌矿结构，因为其硬度大，所以 它又是一种良好的涂层保护材料。GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。 GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为 代表的宽禁带（禁
获取报告请登陆未来智库www.vzkoo.com。
一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用1.1 5G 时代，第三代半导体优势明显
第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和 集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用。
第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三 元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。还有一些固溶体半导体材料，如锗硅 （Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物 半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功 率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为 代表的宽禁带（禁带宽度 Eg>2.3eV）的半导体材料。
宽禁带半导体是高温、高频、抗辐射及大功率器件的适合材料。与第一代和第二代半导体材料相比，第三 代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射 能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟 的第三代半导体材料是 SiC 和 GaN，而 ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。
1.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景
氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为 1700℃。GaN 具有高的电离度，在 三五族化合物中是最高的（0.5 或 0.43）。在大气压下，GaN 晶体一般是六方纤锌矿结构，因为其硬度大，所以 它又是一种良好的涂层保护材料。GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。 GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。
GaN 是一种 III/V 直接带隙半导体，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频 方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽 车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。
2.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势
自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能 和可靠性不断提高且成本不断降低。第一批 GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 器件几乎同时出现，但 GaN-on-SiC 技术 更加成熟。目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在 5G 的 Sub-6GHz 实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。
在常用半导体工艺中，CMOS 低功耗、高集成度、低成本等优势显著。SiGe 工艺兼容性优势突出，几乎能 与硅半导体超大规模集成电路行业中的所有新工艺技术兼容。GaAs 在高功率传输领域具有优异的物理性能。 GaN 在高温、高频、大功率射频组件应用独具优势。基于功耗和成本等因素，消费终端产品明显更多采用 CMOS 技术；CPE 采用 CMOS 和 SiGe BiCMOS；低功耗接入点则采用 CMOS、SiGe BiCMOS 和 GaAs；而高功率基站 领域则是 GaAs 和 GaN 的天下。
与 4G 系统相比，5G mMIMO 具有更多收发器和天线单元，使用波束赋形信号处理将射频能量传递给用户。 mMIMO 系统可将 192 个天线单元连接到 64 个发送/接收（TRx）FEM，这些 TRx FEM 具有 16 个收发器 RFIC 和 4 个数字前端（DFE)，与典型的 LTE 4T MIMO 中的 4 个收发器相比，数字信号处理性能可提高 16 倍。5G mMIMO 设计下，急剧增加的信号处理硬件极大影响了系统尺寸，信号处理的功耗也在逼近板载功率放大器的 功耗，在某些情况下，甚至已经超过了板载功率放大器的功耗。
mMIMO 设计有助于减少传统收发器架构中模数、数模转换所需的步骤，从而缩小 5G 天线的尺寸和重量。 与 LDMOS 器件相比，硅基 GaN 提供了良好的宽带性能和卓越的功率密度和效率，能满足严格的热规范，同 时为紧密集成的 mMIMO 天线阵列节省了宝贵的 PCB 空间。
GaN 非常适合毫米波领域所需的高频和宽带宽，可满足性能和小尺寸要求。使用 mmWave 频段的应用将 需要高度定向的波束成形技术，这意味着射频子系统将需要大量有源元件来驱动相对紧凑的孔径。GaN 非常适 合这些应用，因为小尺寸封装的强大性能是 GaN 最显著的特征之一。
在高功率放大器方面，LDMOS 技术由于其低频限制只在高射频功率方面取得了很小进展。GaAs 技术能够 在 100GHz 以上工作，但其低导热率和工作电压限制了其输出功率水平。50V GaN/SiC 技术在高频下可提供数 百瓦的输出功率，并能提供雷达系统所需的坚固性和可靠性。HV GaN/SiC 能够实现更高的功率，同时可显著 降低射频功率晶体管的数量、系统复杂性和总成本。
2.2 GaN 射频市场规模到 2024 年约为 20 亿美元，CAGR 达 21%
GaN 在射频市场更关注高功率、高频率场景。由于 GaN 在高频下具有较高的功率输出和较小的面积，GaN 已被射频行业广泛采用。随着 5G 到来，GaN 在 Sub-6GHz 宏基站和毫米波（24GHz 以上）小基站中找到一席 之地。GaN 射频市场将从 2018 年的 6.45 亿美元增长到 2024 年的约 20 亿美元，这主要受电信基础设施和国防 两个方向应用推动，卫星通信、有线宽带和射频功率也做出了一定贡献。
随着新的基于 GaN 的有源电子扫描阵列（AESA）雷达系统的实施，基于 GaN 的军用雷达预计将主导 GaN 军事市场，从 2018 年的 2.7 亿美元增长至 2024 年的 9.77 亿美元，CAGR 达 23.91％，具有很大的增长潜力。 GaN 无线基础设施的市场规模将从 2018 年的 3.04 亿美元增长至 2024 年的 7.52 亿美元，CAGR 达 16.3%。GaN 有线宽带市场规模从 2018 年的 1 550 万美元增长至 2024 年的 6 500 万美元，CAGR 达 26.99%。GaN 射频功率 市场规模从 2018 年的 200 万美元增长至 2024 年的 10 460 万美元，CAGR 达 93.38%，具有很大的成长空间。
在基站收发器（BTS）生态系统中引入 GaN 可大幅提高前端效率，使其成为适用于高功率和低功耗应用的 新技术，GaN-on-Si 有望挑战基站收发器（BTS）和射频功率市场中现有的 LDMOS 方案。为了满足多样化的 5G 要求，GaN 制造商需要提供涵盖多种频率和功率水平的选择。
在要求高频高功率输出的卫星通信中，预计 GaN 将逐渐取代 GaAs 解决方案。在有线电视（CATV）和民 用雷达市场，与 LDMOS 或 GaAs 相比 GaN 的成本仍然较高，但其附加值显而易见。对于代表 GaN 巨大的消 费级射频功率传输市场，GaN-on-Si 可提供更具成本效益的解决方案。
2.3 GaN 射频市场：美日统治，欧洲次之，中国新进
据 Yole 统计，2019 年全球 3750 多项专利一共可分为 1700 多个专利家族。这些专利涉及 RF GaN 外延、RF 半导体器件、集成电路和封装等。Cree（Wolfspeed）拥有最强的专利实力，在 RF 应用的 GaN HEMT 专利竞争 中，尤其在 GaN-on-SiC 技术方面处于领先地位，远远领先于其主要专利竞争对手住友电工和富士通。英特尔和 MACOM 是目前最活跃的 RF GaN 专利申请者，主要聚焦在 GaN-on-Si 技术领域。GaN RF HEMT 相关专利领 域的新进入者主要是中国厂商，例如 HiWafer（海威华芯），三安集成、华进创威。
与 RF GaN-on-Si 相关的专利自 2011 年以来一直稳定增长，与 GaN-onSiC 相关的专利则一直在波动。RF GaN-on-Si 专利中，17%的 RF GaN 专利明确声明用于 GaN 衬底。主要专利受让人是英特尔和 MACOM，其次 是住友电工、英飞凌、松下、HiWafer、CETC、富士通和三菱电机
GaN MMIC 领域，Toshiba 和 Cree（Wolfspeed）拥有最重要的专利组合。Cree 在该领域的 IP 地位最强，但 是东芝目前是最活跃的专利申请人，在未来几年中将进一步巩固其 IP 地位。主要新进入者是 Tiger Microwave （泰格微波）和华进创威。在 RF GaN PA 领域，Cree（Wolfspeed）处于领先地位。其他主要的 IP 厂商是东芝、 富士通、三菱电机、Qorvo、雷神公司和住友电机，新进者有 MACOM。GaN RF 开关领域，英特尔表现最活跃， 新进者有 Tagore Technology。Intel 是 GaN RF 滤波器的主要专利请人
3.1 GaN 在汽车电子上拥有多样的应用场景
GaN 技术有望大幅改进电源管理、发电和功率输出等应用。2005 年电力电子领域管理了约 30％的能源，预 计到 2030 年，这一数字将达到 80%。这相当于节约了 30 亿千瓦时以上的电能，这些电能可支持 30 多万个家 庭使用一年。从智能手机充电器到数据中心，所有直接从电网获得电力的设备均可受益于 GaN 技术，从而提高 电源管理系统的效率和规模。
硅电源开关成功解决了低电压（<100 伏）或高电压容差（IGBT 和超结器件）中的效率和开关频率问题。然 而，由于硅的限制，单个硅功率 FET 中无法提供全部功能。宽带隙功率晶体管（如 GaN 和 SiC）可以在高压和 高开关频率条件下提供高功率效率，从而远远超过硅 MOSFET 产品。
由于材料特性的差异，SiC 在高于 1200V 的高电压、大功率应用具有优势，而 GaN 器件更适合 40-1200V 的高频应用，尤其是在 600V/3KW 以下的应用场合。因此，在微型逆变器、伺服器、马达驱动、UPS 等领域， GaN 可以挑战传统 MOSFET 或 IGBT 器件的地位。GaN 让电源产品更为轻薄、高效。
现行汽车的特点和功能是耗电和电子驱动，给传统的 12V 配电总线带来了额外负担。对于 48V 总线系统， GaN 技术可提高效率、缩小尺寸并降低系统成本。而光线式距离保持和测量功能（激光雷达）使用脉冲激光快 速提供车辆周围环境的高分辨率 360°三维图像，GaN 技术可使激光信号发送速度远高于同类硅 MOSFET 器 件。基于 GaN 的激光雷达使自主驾驶车辆能够看得更远、更快、更好，从而成为车辆眼睛。此外，GaN FET 工 作效率高，能以低成本实现最大的无线电源系统效率。用于高强度 LED 前照灯时，GaN 技术可提高效率，改善 热管理并降低系统成本。而更高的开关频率允许在 AM 波段以上工作并降低 EMI。综合来看，GaN 在汽车电子 方面拥有丰富的应用场景。
3.2 GaN 可为下一代充电器市场提供更优选择
GaN 在未来几年将在许多应用中取代硅，其中，快充是第一个可以大规模生产的应用。在 600 伏特左右的 电压下，GaN 在芯片面积、电路效率和开关频率方面的表现明显好于硅，因此在壁式充电器中可以用 GaN 来 替代硅。5G 智能手机的屏幕越来越大，与之对应的是手机续航的需求越来越高，这意味着电池容量的增加。GaN 快充技术可以很好地解决大电池带来的充电时长问题。
硅正在逐渐达到其物理极限，特别是在功率密度方面。这反过来限制了配备硅功率组件的设备的紧凑程度。 在非常高的电压、温度和开关频率下，GaN 与硅相比具有优越的性能，可显着提高能源效率。功率 GaN 于 2018 年中后期在售后市场中出现，主要是 Anker、Aukey 和 RAVpower 的 24 至 65 瓦充电器。
在 1990 年代对分立 GaN 及 2000 年代对集成 GaN 进行了多年学术研究之后，Navitas 的 GaNFast 源集成电 路现已成为业界公认的，具有商业吸引力的下一代解决方案。它可以用来设计更小、更轻、更快的充电器和电 源适配器。单桥和半桥的 GaNFast 电源 IC 是由驱动器和逻辑单片集成的 650V 硅基 GaN FET，采用四方扁平无 引线（QFN）封装。GaNFast 技术允许高达 10 MHz 的开关频率，从而允许使用更小、更轻的无源元件。此外， 寄生电感限制了 Si 和较早的分立 GaN 电路的开关速度，而集成可以最大限度地减少延迟和消除寄生电感。
3.3 GaN 电源市场到 2024 年约 3.5 亿美元，CAGR 达 85％
2019 年 9 月，OPPO 宣布在其 65W 内置快速充电器中采 GaN HEMT 器件，GaN 在 2019 年首次进入主流消 费应用。2020 年 2 月，小米公司在小米 10 发布会上也宣布使用 65W 的 GaN 快充，引起了市场极大的关注， GaN 功率器件在 2020 年预计将会加速普及。由于 GaN 充电器具有体积小、发热低、功率高、支持 PD 协议的 特点，GaN 充电器有望在未来统一笔记本电脑和手机的充电器市场。
据 Yole 预测，受消费者快速充电器应用推动，到 2024 年 GaN 电源市场规模将超过 3.5 亿美元，CAGR 为 85％，有极大增长空间。此外，GaN 还有望进入汽车及工业和电信电源应用中。从生产端看，GaN 功率半导体 已开始批量出货，但其价格仍然昂贵。制造成本是阻碍市场增长的主要障碍，因为到今天 GaN 仍主要使用 6 英 寸及以下晶圆生产。一旦成本可降低到一定门槛，市场就会爆发。
基于手机快充的激烈竞争，OPPO、vivo、小米等中国手机厂商将带动 GaN 功率市场快速增长。GaN 功率 器件领域一直由 EPC，GaN Systems，Transphorm 和 Navitas 等纯 GaN 初创公司主导，他们的产品主要是 TSMC， Episil 或 X-FAB 代工生产。国内新兴代工厂中，三安集成和海威华芯具有量产 GaN 功率器件的能力
3.4 Infineon 和 Transphorm 是功率 GaN 专利领域的领导者
随着中国 OEM 厂商 OPPO 在其 65W 快速充电器中采用 GaN HEMT，功率 GaN 正在进入主流消费应用。 到 2024 年，GaN 电源市场的价值将超过 3.5 亿美元，CAGR 为 85％。在近几年的激烈竞争中，Infineon 和 Transphorm 掌握了最顶级的功率 GaN 专利。Infineon 的专利最全面，可在各个 GaN 应用场景进行商业活动。而 Transphorm 则主攻功率 GaN，暂时领先其他竞争厂商。
英飞凌凭借其在 2014 年获得的国际整流器（International Rectifier）专利引领串叠组态（cascode topology） 相关领域。富士通和 Transphorm 则拥有与 E 型 GaN 晶体管相关的重要专利。英飞凌，EPC 和瑞萨目前在积极 地进行功率 GaN 专利的研发和申请。并且，英飞凌和英特尔都在研发将 GaN 功率器件与其他类型的器件（例 如射频电路和 LED 和/或 Si CMOS 技术）进行单片集成的技术。
四、光电子：GaN 低功耗、高发光效率为 LED、紫外激光器助力4.1 GaN 是蓝光 LED 的基础材料，在 Micro LED、紫外激光器中有重要应用
1993 年，Nichia 公司中村修二推出了第一只高亮度 GaN 蓝光 LED，解决了自 1962 年 LED 问世以来高效 蓝光缺失的问题，1996 年又首次在蓝光 LED 上涂覆黄色荧光粉从而实现白光发射，开启了 LED 白光照明的新 时代。目前实现白光 LED 有三种主要方法：（1）采用蓝色 LED 激发黄光荧光粉，实现二元混色白光；（2）利 用紫外 LED 激发三基色荧光粉，由荧光粉发出的光合成白光；（3）基于三基色原理，利用红、绿、蓝三基色 LED 芯片合成白光。这几种获得白光 LED 照明的方法各有自己的优缺点。
Micro LED 是新一代显示技术，比现有的 OLED 技术亮度更高、发光效率更好，但功耗更低。2017 年 5 月， 苹果已经开始新一代显示技术的开发。2018 年 2 月，三星在 CES 2018 上推出了 Micro LED 电视。Micro LED 显示技术可以将 LED 结构设计薄膜化、微小化与阵列化，尺寸仅约 1~100μm 等级，但精准度可达传统 LED 的 1 万倍。此外，Micro LED 在显示特性上与 OLED 类似，无需背光源且能自发光，唯一区别是 OLED 为有机材 料自发光。目前 OLED 受各大厂商青睐，是因为在反应时间、视角、可挠性、显色性与能耗等方面均优于 TFTLCD，但 Micro LED 更容易准确调校色彩，且有更长发光寿命和更高亮度。Micro LED 有望继 OLED 之后， 成为另一项推动显示品质的技术。
晶能光电目前硅衬底 GaN 基 LED 实现了 8 英寸量产，并且在单片 MOCVD 腔体中取得了 8 英寸外延片内 波长离散度小于 1nm 的优异均匀性，这对于 Micro LED 来说至关重要。商用的 12 英寸及以上的硅圆晶已经完 全成熟，随着高均匀度 MOCVD 外延大腔体的推出，硅衬底 LED 外延升级到更大圆晶尺寸不存在本质困难。因 此，硅衬底 GaN 基技术的特性是制造 Micro LED 芯片的天然选择。
氮化镓（GaN）因其材料的高频特性是制备紫外光器件的良好材料，紫外光电芯片具备广泛的军民两用前 景。在军事领域，典型的军事应用有：灭火抑爆系统（地面坦克装甲车辆、舰船和飞机）、紫外制导、紫外告 警、紫外通信、紫外搜救定位、飞机着舰（陆）导引、空间探测、核辐射和生物战剂监测、爆炸物检测等。在民 用领域，典型的应用有：火焰探测、电晕放电检测、医学监测诊断、水质监测、大气监测、刑事生物检测等。由 此可见，GaN 在光电子学和微电子学领域有广泛的应用，其中 GaN 基紫外激光器在紫外固化、紫外杀菌等领 域有重要的应用价值，也是国际上的研究热点。
根据美国航空权威媒体《Airport-technology》报道，为遏制新型冠状病毒（2019-nCov）的快速传播，美国 洛杉矶国际机场（LAX）、旧金山国际机场（SFO）和纽约约翰·肯尼迪国际机场（JFK）已经启用了美国 Dimer UVC Innovations 公司的 UVC 紫外线杀菌机器人对所有进出港的飞机内舱进行全面杀菌消毒，以有效预防新型 冠状病毒（2019-nCov）传播。其 GermFalcon 系统使用 UVC 紫外线消灭飞机内舱表面上和空气中的病毒、细菌 和超级细菌，该系统的整体设计使飞机机舱的所有表面暴露在杀菌的 UVC 下。其核心光源采用了 GaN 紫外 LED 技术，使得机器人具备整体重量轻、功耗低、发光波段可控可调（对人体无害）的优点。
4.2 GaN 光电子市场成长快速，市场规模增量可期
根据 LEDinside 分析，LED 照明市场规模 2018-2023 年的 CAGR 为 6%。在物联网和 5G 新时代，智慧化 产品渗透率更加迅速提升，智能家居照明的商机即将爆发。此外，2022 年 Micro LED 以及 Mini LED 的市场产 值预计将会达到 13.8 亿美元。下一代 Mini LED 背光技术将是各家厂商的开发重点，至 2023 年 Mini LED 市场 规模预计会达到 10 亿美元。其中显示屏应用成长速度最快，2018 年至 2023 年 CAGR 预计超过 50%。
Micro LED 产业链大致分为 LED 芯片、转移、面板与终端应用四大环节，目前以芯片和应用端推动力度最 大，中端环节较为薄弱。已布局的上游厂商分别有 Osram、Nichia、晶电、錼创(PlayNitride)与三安等；中游有 LuxVue、mLED 与工研院；下游有 Apple、Sony 与 Lumiode 等。从区域来看，欧美厂商偏重下游终端应用开发， 亚太厂商聚焦关键零组件的发展。
根据 LEDinside 发布的《2019 深紫外线 LED 应用市场报告》显示，2018 年全球 UV LED 市场规模达 2.99 亿美金，预计到 2023 年市场规模将达 9.91 亿美金，2018-2023 年 CAGR 达到 27%。UV LED 广阔的发展前景 正吸引越来越多的厂商进入。
基于氮化镓半导体的深紫外发光二极管（LED）是紫外消毒光源的主流发展方向，其光源体积小、效率高、 寿命长，仅仅是拇指盖大小的芯片模组，就可以发出比汞灯还要强的紫外光。由于其具备 LED 冷光源的全部潜 在优势，深紫外 LED 是公认的未来替代紫外汞灯的绿色节能环保产品。但深紫外 LED 技术门槛很高，目前还 是处于发展阶段，在光功率、光效、寿命、成本等方面还有待提升。近年来，深紫外 LED 的技术水平和芯片性 能进步很快，在一些高端领域已经得到批量应用，未来预计会得到更加广泛的应用。
目前市场上高端的深紫外 LED 产品仍主要以日本、韩国厂商为主，不过越来越多的国内半导体公司开始 关注深紫外行业，进行了深度布局。如布局深紫外芯片-封装-模组产业链的青岛杰生（圆融光电），深紫外 LED 芯片的三安光电、湖北深紫、中科潞安、华灿光电、鸿利秉一，以及高性能紫外传感芯片的镓敏光电。目前，镓 敏光电是国内唯一拥有紫外传感芯片技术的公司，其所开发的高端氮化镓和碳化硅紫外传感芯片已投入大批量 生产，在饮用水、空气、食品、衣物和医疗器械等紫外净化领域得到了规模应用。
五、重要 GaN 企业及产业链梳理5.1 CREE：全球最大的 SiC 和 GaN 器件制造商
Cree（Wolfspeed）在全球 LED 芯片、LED 组件、照明产品、电源转换和无线通信设备市场中处于领导地 位。Cree 具备 SiC 功率器件及 GaN 射频器件生产能力，其中 SiC 功率器件市场，Wolfspeed 拥有全球最大的份 额，公司也引领了 SiC 晶圆尺寸的变化浪潮。在 GaN 射频市场，Wolfspeed 位居第二。公司的 GaN HEMT 出货 量超过 1500 万只，并进一步拓展了 GaN-on-SiC 代工服务
5.2 Infineon：世界领先的半导体与系统解决方案提供商
Infineon（英飞凌）提供各种半导体解决方案，包括微控制器，LED 驱动器，传感器以及汽车和电源管理 IC 等。在 2019 年 6 月宣布收购赛普拉斯（Cypress）之后，Infineon 成为全球第八大芯片制造商。英飞凌在包含功 率 IC 的整个市场保持领先地位，并实现了整个行业最大的自然增长。截至 2018 年，英飞凌在分立 IGBT 细分 市场份额达 37.4%，位列第一；在 MOSFET 细分市场份额达 26.4%，位列第一。
5.3 住友电工：全球 GaN 射频器件第一大供应商
住友集团具有 400 年渊源历史，旗下住友电工（Sumitomo Electric）主要生产 GaAs 低噪声放大器（LNA）、 GaN 放大器、光收发器及模块。住友电工为全球 GaN 射频器件第一大供应商，同时也是华为 GaN 射频器件第 一大供应商，住友电工还向华为供应大量的光收发器及模块，位列华为 50 大核心供应商之列。住友电工垄断全 球 GaN 衬底市场，其技术在业内处于领先地位。
5.4 Navitas：世界领先的 GaN 功率 IC——GaNFast 技术的创造者
Navitas 半导体成立于 2014 年，旨在推动电力电子领域的高速革命。Navitas 认为，将高开关频率与高能效 相结合可以使电源系统大幅提高充电速度和功率密度，并降低成本。Navitas 发明了业界首个 GaN 功率 IC，该 技术使开关速度提高了 100 倍，同时节省了 40％及以上的能源。
公司技术包括业界首个商用平面功率 MOSFET，首个高压功率 IC，首个驱动器 MOSFET 集成，首个专用 功率 MOS 芯片组，首个级联 GaN 功率 FET 以及所有主要功率电子市场中的其他产品。Navitas 团队创建了超过 40 亿美元的新功率半导体业务。小米在 2020 年 2 月发布的 65W GaN 快充即采用了 Navitas 提供的 IC 芯片。
5.5 三安光电：全面布局 GaN 射频、功率器件、光电的国产龙头
三安光电是传统照明 LED 芯片巨头，其于 2019 年实现了深紫外 LED 芯片量产，处于整个行业产品链的上 游。作为国内领先的深紫外 LED 芯片供应商，公司深紫外 UVC LED 芯片广泛应用于对空气、水和物体表面消 毒等终端消杀产品和应用场景。光功率方面，三安光电 UVC 性能已经是国际同等水平，可以达到 2-4%光效。 自今年疫情以来，三安光电已接收到多家客户和政府的急增需求，公司UVC芯片已处满产状态。公司260~280nm 波段的深紫外 UVC 产品已累计客户百余家。
三安光电目前正在中部地区建设一个 Mini/Micro LED 研发基地，投资额为 120 亿元人民币（17 亿美元）。 三安将在该研发基地展开 GaN 和 GaAs Mini/Micro LED 芯片以及 4K 显示器的研发。与此同时，三安还计划在 该基地建立 161 万个 GaN Mini/Micro LED 芯片、750 000 个 GaAs Mini/Micro LED 芯片以及 84 000 个 4K 显示 器的年生产能力。GaN 业务部门年产能将包括 720 000 个蓝光 Mini LED 芯片、90 000 个蓝光 Micro LED 芯 片、720 000 个绿光 Mini LED 芯片和 80 000 个绿光 Micro LED 芯片，而 GaAs 业务部分年产能将包括 660 000 个红光 Mini LED 芯片和 90 000 个红光 Micro LED 芯片。此外，三安光电已经正式与三星电子开展合作，共同 开发 Mini/Micro LED 技术。
三安集成成立于 2014 年，是 LED 芯片制造公司三安光电（600703）下属子公司，基于氮化镓和砷化镓技 术经营业务，是一家专门从事化合物半导体制造的代工厂，服务于射频、毫米波、功率电子和光学市场，具备 衬底材料、外延生长以及芯片制造的产业整合能力。
三安集成项目总规划用地 281 亩，总投资额 30 亿元，规划产能为 30 万片/年 GaAs 高速半导体外延片、30 万片/年 GaAs 高速半导体芯片、6 万片/年 GaN 高功率半导体外延片、6 万片/年 GaN 高功率半导体芯片。官网 显示，三安集成在微波射频领域已建成专业化、规模化的 4 英寸、6 英寸化合物晶圆制造产线，在电子电路领域 已推出高可靠性、高功率密度的 SiC 功率二极管及硅基氮化镓功率器件。
5.6 海威华芯：中国纯晶圆代工（Foundry）厂商的新生力量
海威华芯是民营航空装备与技术公司海特高新（002023）下属子公司，提供晶圆代工、设计、测试服务。公 司积极拓展化合物半导体业务，已建成 6 寸化合物半导体商用生产线，并完成包括砷化镓、氮化镓、碳化硅及 磷化铟在内的 6 项工艺产品的开发，可支持制造功率放大器、混频器、低噪音放大器、开关、光电探测器、激 光器、电力电子等产品，业务涵盖航空、航天、卫星、消费电子等领域，产品广泛应用于 5G 移动通信、电力电 子、光纤通讯、3D 感知等领域。
年报显示，2018 年海特高新为 100 家客户提供产品和技术服务，其中砷化镓已经实现订单 37 项，氮化镓 已经引入 6 家客户。其中部分产品实现批量出货和代工实现量产；5G 基站产品通过性能验证，目前处于可靠性 验证阶段；氮化镓功率元器件已经小规模量产，随着 5G 商用部署进程的不断推进，在 5G 射频方面将催生大量 的氮化镓元器件需求，具有广阔的市场前景。
5.7 全球 GaN 产业链七大版块及代表厂商一览
5G 基站的大规模建设对于 GaN 射频有巨大需求，全球 GaN 射频市场主要由住友电工（第一）、Cree（第 二）占据，其中住友电工是华为 GaN 射频器件的第一大供应商。国产厂商在 GaN 射频领域相对弱势，但已有不 少厂商布局。
GaN 功率市场主要由快充带动，其增长强度主要与国产手机厂商在 GaN 快充方面的推进强度相关。目前来 看，今年米 OV 及其部分附属品牌的旗舰机都将标配 GaN 快充，GaN 快充出货量有望在今年铺开。小米的 GaN 快充的电源 IC 由美国厂商 Navitas 供应，电源 IC 主要由国外厂商把控，国内厂商在 GaN 功率器件代工方面有 所布局。
光电子方面，新冠肺炎疫情导致短期内对 GaN 基深紫外 UVC LED 需求高涨，且长期来看，该技术是新的 环保、高效紫外光源的不二之选，短期需求和长期市场规模都很可观。国产厂商三安光电于 2019 年实现了深紫 外 LED 芯片量产，处于整个行业产品链的上游，具有一定的技术壁垒。
投资建议：我们看好 GaN 射频、功率器件、深紫外 LED 芯片全布局的三安光电，看好 GaN 器件代工的海 特高新，看好车规 GaN 电源供应商闻泰科技，建议关注华灿光电、士兰微等。
（报告来源：中信建设证券）
获取报告请登陆未来智库www.vzkoo.com。
立即登录请点击：「链接」
