「我的第一部5G手机」智芯研报-新基建系列 | 化合物半导体如何成为新基建之基石：GaAs |经济|技术|2019

自3月4日我国政府指出要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度以来， “新基建”成为经济大热词。 “新基建”覆盖5G基建、特高压、城际高铁和城市轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网七大领域，完全可以用硬核科技四个字来概括，而处于最上游的半导体业又将如何厉兵秣马？
本期智芯咨询整合多家专业机构资源，特别推出《化合物半导体如何成为新基建之基石》系列专题。本文主要介绍无线通信核心材料GaAs如何受益5G大趋势。

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相较于第一代硅半导体，砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特性，因此广泛应用在主流的商用无线通信、光通讯以及国防军工用途上。无线通信的普及与硅在高频特性上的限制共同催生砷化镓材料脱颖而出，在无线通讯领域得到大规模应用。
砷化镓主要用于微波功率器件，即工作在微波波段（频率300~300000MHz间）的半导体器件。 5G带动砷化镓需求量新一轮成长，根据StrategyAnalytics调查数据， 2017年全球砷化镓元件市场总产值约为88.3亿美元，国外IDM厂商抢占砷化镓半导体市场先机，目前全球砷化镓半导体市场份额最大的Skyworks ，但砷化镓半导体代工经营模式出现，中国台湾的稳懋成为砷化镓晶圆代工领域龙头。
5G对射频材料提出了哪些新的要求？根据3GPP标准定义， 5GNR（NewRadio ，新空口）主要使用两大频率范围：

FR1对应频率范围450MHz-6GHz ，最大信道带宽100MHz ，也称为Sub-6GHz频段。
FR2对应频率范围24.25GH-52.60GHz ，最大信道带宽400MHz ，也即我们所说的毫米波频段（mmWave）。

▼5G主要使用2类频段：Sub-6GHz和毫米波

「我的第一部5G手机」智芯研报-新基建系列 | 化合物半导体如何成为新基建之基石：GaAs

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资料来源：知网，兴业证券经济与金融研究院整理
随着频率的提高，射频材料也面临着新的挑战。由于5G方案的频段相对于目前主流的4G频段更高、带宽更大，路径损耗相对更大，对射频前端器件的材料和工艺都提出了新的要求：
1）禁带宽度更大，以运行更高的频带；
2）临界击穿电场更高，以满足更高功率的应用；
3）热导率更高，更易将器件中的功耗传导到周围环境，实现散热；
4）饱和电子速率和电子迁移率更高，寄生电阻小，电子渡越时间更短，以适应更高频的工作环境。
5G以Sub-6GHz为首发频段。 Sub-6GHz频段相比于毫米波频段由于频率相对较低，穿透能力更强，覆盖范围更广，兼顾网络速度和信号覆盖，同时可以沿用现有的4GLTE网络，需要的基站数量相对毫米波更少，此外，产业链的技术成熟度相对毫米波也更高，将是5G时代先期建设的首选频段。 2017年11月，工信部明确了3300-3400MHz(原则上限室内使用)、3400-3600MHz和4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段，将中频段作为我国5G系统先期部署的主要频段。从三大运营商来看，中国电信获得3400MHz-3500MHz频段的5G试验频率资源；中国联通获得3500MHz-3600MHz频段的5G试验频率资源；中国移动获得了2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz频段的5G试验频率资源，其中2515-2575MHz、2635-2675MHz和4800-4900MHz频段为新增频段， 2575-2635MHz频段为重耕其现有的TD-LTE（4G）频段。
毫米波是未来发展的重要趋势。毫米波频段由于频率高、带宽大，可实现更快的传输速率，具备速度快、数据量大、时延小、信号分辨率高、传输安全性强的优势，未来通过微基站的方式解决其穿透能力弱、路径损耗大、难以进行长距离传输的缺点，将是5G发展的重要趋势。