一文知道RF GaN市场蓬勃发展的关键

据麦姆斯咨询介绍，近年来，由于氮化镓（GaN）在射频（RF）功率应用中的附加价值（例如高频率下的更高功率输出和更小的占位面积），RF GaN产业经历了惊人的高增长。根据Yole最近发布的《射频氮化镓技术、应用及市场-2019版》报告，在无线基础设施和国防两大主要应用的推动下，RF GaN整体市场规模到2024年预计将增长至20亿美元。

随着5G的到来，GaN在低于6GHz（sub 6GHz）的宏基站和以毫米波（24GHz以上）运行的小型基站中找到了一席之地。与此同时，GaN在军事应用领域也拥有巨大的机遇，该领域总是优先部署高端、高性能系统，包括军事雷达、电子战和军事通信。在此背景下，RF GaN已被产业广泛认可，并已成为明显的主流技术。

RF GaN相关厂商的营收增长非常迅猛，同时它们也在不断加强其专利组合，以主导RF GaN供应链。根据Yole旗下子公司Knowmade近期发布的《射频（RF）氮化镓技术及厂商专利全景分析-2019版》报告，作为RF GaN专利生态系统中引人注目的新入局者，韩国Wavice公司通过创新的基于GaN的分立和功率放大器（PA）模块技术瞄准了军事和电信市场。近日，Yole化合物半导体和新兴材料技术与市场分析师Ezgi Dogmus博士以及高级分析师Hong Lin博士有幸采访了Wavice企业战略高级执行总监Hyunje Kim先生，讨论了Wavice的技术现状以及公司未来几年的发展路线图。

2018~2024年GaN RF器件市场规模预测

Ezgi Dogmus & Hong Lin（以下简称ED & HL）：请您简要介绍一下Wavice及其历史，以及商业模式，为什么Wavice会选择这种商业模式？

Hyunje Kim（以下简称HK）：Wavice脱胎自韩国Gigalane公司的前GaN PA部门，Gigalane是KOSDAQ上市的半导体工艺设备和RF元件全球领先供应商。自2011年开始，Gigalane的PA部门启动了RF有源元件的政府计划。Wavice成立于2017年5月，此后一直致力于开发由Gigalane发起的韩国防御计划。2015年，Wavice在ADD（韩国国防发展局，是韩国唯一一家国防采购项目管理局资助的国防技术研发机构）的资金支持下，开始开发GaN晶体管。经过三年的努力，Wavice利用韩国国内的制造环境首次成功开发出GaN晶体管。

我们的商业模式主要由两部分组成。首先是国防应用。我们计划基于Wavice的GaN晶体管制造能力，扩大SSPA/TRM等模块业务，GaN晶体管制造是这些模块的核心组成部分。其次是商业市场。我们的目标是5G电信市场，主要专注于在当前市场背景下提供芯片。全球对GaN芯片的需求很大，而市场供应非常有限。由于可靠且可制造的GaN器件具有相对较高的技术壁垒，因此，预计短期内供应瓶颈不会缓解。Wavice已准备好用更短的上市时间，批量生产这些GaN器件，预计很快就能填补市场缺口。

ED & HL：你们的产品组合/产品线/服务有哪些？

HK：■ 芯片：目前提供0.4um栅长，支持最高6GHz频率。Wavice的标准芯片供应正式开始于2019年4月。此外，PDK开发正在进行中，旨在于2019年底提供代工服务。

■ PKG：我们为商业和国防市场提供未匹配（unmatched）发射与接收（TR）、预匹配（pre-matched）TR、输入/输出50欧姆匹配TR（IMFET）产品。

■ 射频模块：我们专注于提供主要用于国防雷达系统的固态高功率放大器（SSPA）和总无线电模块（TRM）。此外，我们计划扩大我们的产品线，包括商业气象雷达和电子战，包括导引头（seeker）和干扰器（jammer）。

ED & HL：你们GaN RF产品的特点/附加价值有哪些？

HK：Wavice产品开发的最高优先级是可靠性，被公认为世界第一的可靠性。这是因为GaN主要用于365天24小时运行的产品，因此，长期可靠性至关重要。我们致力于推出比市场上任何其他产品更强大的产品。我们将Wavice的专有技术与晶体管相结合，成功开发出世界上最可靠的GaN产品。

ED & HL：你们GaN产品/服务的目标市场有哪些？

HK：我们的主要目标市场包括5G无线通信基础设施、电子战以及国防监控和侦察。

ED & HL：Wavice是否开发RF模块和分立产品？

HK：Wavice为国防产品提供Tx Pallet和SSPA等RF模块。Wavice已经成为韩国国防GaN模块的顶级供应商。芯片的批量生产将于2019年开始，我们计划主要向无线基础设施市场供应芯片。

ED & HL：Wavice GaN产品采用了哪些类型封装，每种应用市场都有所不同？

HK：■ 与许多其他供应商一样，我们采用CPC或CMC陶瓷封装。对于某些特定产品，我们使用AlN衬底封装。

■ 激烈的价格竞争，推动了塑料封装的发展，促发了封装材料的研究，以及GaN晶体管与封装中散热片的材料键合研究。

■ 更恰当的说法是，应根据产品的输出而不是适用产品本身来选择封装。例如，塑料封装可以应用于输出功率为5W（基于Psat）及以下的产品，因为它的成本较低且不会受到辐射热的影响。另一方面，陶瓷封装可用于具有高输出的产品，例如 320W（基于Psat），以解决辐射热引起的相关问题。这是所有供应商都需要面对的挑战，而不仅仅是Wavice。

ED & HL：在芯片级和封装级，您注意到GaN RF器件有哪些技术趋势？

HK：目前的趋势是正朝着低成本封装发展，随着GaN开始大规模应用于商业市场，低成本封装更适合大规模生产。

ED & HL：Wavice的GaN产品的技术节点是什么，如栅长、衬底和晶圆尺寸？

HK：我们的栅长为0.4um，采用4英寸GaN-on-SiC，并计划于2019年底引入0.25um节点。

ED & HL：随着5G的到来，横向扩散金属氧化物半导体（LDMOS）、GaN及其他半导体平台存在着激烈竞争，您对sub 6 GHz及毫米波（mmWave）应用有何看法？

HK：GaN已经作为主要技术在5G市场站稳了脚跟。GaN是目前的关键技术，LDMOS的带宽会随着频率的增加而大幅减少，在高频段、宽带应用及效率等方面越来越力不从心。

mmWave似乎仍然是一个利用各种竞争解决方案识别问题的过程。与产品可靠性和性能有关的问题不断被发现，每种可能的解决方案的利弊也各不相同，因此对于特定的解决方案，尽快解决这些问题并成为核心技术至关重要。

ED & HL：Wavice在这个市场中如何定位？目前针对电信市场的产品成本（$/W）？

HK：全球范围内，只有少数几家GaN芯片供应商，因此芯片供应不足。Wavice通过开发具有一流可靠性的产品而获得成功，我们的大规模生产工艺也得到了验证。Wavice正在努力确立我们作为一家稳定GaN芯片供应商的市场地位。

ED & HL：您能否介绍一下Wavice未来几年的GaN产品路线图？

HK：在Wavice的2020年产品路线图中，我们的目标是为代工服务开放0.4 MMIC（单片微波集成电路），并为已封装TR发布X/Ku波段分立TR组件。

ED & HL：未来五年，你们对GaN on SiC RF技术的目标营收或目标产能是多少？

HK：Wavice的目标是在2023年实现总营收1亿美元，包括商业和国防市场。

ED & HL：根据Knowmade最新的GaN RF专利分析报告，该技术领域全球专利申请量日益增长，Wavice被认为是GaN RF专利领域的后起之秀。您能概述一下Wavice的专利组合和专利战略吗？

HK：Wavice的专利组合主要由GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）器件的可制造性和可靠性两个技术方向组成。GaN HEMT是基于变形异质外延材料最成功的器件之一，它展现了更高的功率密度，更强的静电释放（ESD）性能，更低的器件单位面积热阻等性能。但是，只有用少量GaN HEMT器件与其他竞争技术进行比较时才会如此。它还没有为低成本大规模生产做好准备，也没有达到材料系统的理论性能极限。GaN HEMT器件开发主要集中在展示可能的最佳性能，而不是改善可制造性或可靠性。Wavice的技术提升了最高性能，我们的专利主要是为了保护我们目前在器件生产中采用的技术。