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「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( 四 )


单机PA数量预计大幅增长 。 一般3G及以下手机配备1-2个PA ， 4G手机内PA数量平均为3-6个 。 到了5G时代 ， 由于新频段的增加 ， MassiveMIMO（大规模天线多入多出）技术的应用带来手机端天线大幅增加 ， 相应地 ， 单个手机的PA数量也将迎来显著的增长 ， 预计达到10个以上 。
换机潮+渗透率提升+PA数量增加 ， GaAs需求迎来大放量 。 据专业机构预测 ， 2019-2023年全球智能手机+功能手机GaAsPA需求量将从61.8亿个增长至127亿个 ， GAGR达19.8% 。 即使考虑小型化趋势 ， 未来几年GaAsPA的需求量也有显著的增长 。
基站：数量快速增长 ， GaAs、GaN各领风骚
5G时代将以“宏基站为主 ， 微基站为辅”的方式实现网络覆盖 ， GaAs和GaN射频器件将各领风骚 。 由于5G方案的频段相对于目前主流的4G频段更高 ， 相应的波长就大大减小 ， 绕射能力更差 ， 路径损耗也越大 ， 也即5G相较于4G传输距离缩短 ， 覆盖能力显著减弱 ， 这一问题的解决就需要建设更多的基站数量 。 同时 ， 考虑到成本因素 ， “宏基站+微基站”将是理想的方案选择 。 射频材料的选择上 ， 微基站相较于宏基站体积小 ， 功耗要求也相对较小 ， GaAs将成为微基站的主流 ， 而宏基站则将以GaN基材料为主 。
▼5G的宏基站+微基站
「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
本文插图

资料来源：兴业证券经济与金融研究院整理
MassiveMIMO技术的应用 ， 要求单个基站PA数量成倍增长 。 MassiveMIMO作为5G时代非常重要的技术 ， 通过在基站使用大规模的阵列天线来实现通信系统频谱效率、覆盖能力和网络容量的提高 ， 这就需要相应的射频收发单元阵列与之相配套 ， 从而带来单个基站PA数量则大幅增长 。 4G时代的天线阵列以4T4R和8T8R为主流 ， 假设5G基站普遍采用64T64R的天线阵列 ， 则随着从4G到5G的演变 ， 单个基站PA数量预计将会有8-16倍的增长 ， 这无疑将为GaAs和GaN材料带来巨大的需求增量 。
▼MassiveMIMO技术
「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
基站数量增加+单个基站上的PA数量成倍增长 ， 带动GaAs和GaN需求大幅增长 ， 此外 ， 宏基站的应用上 ， GaN在高频、高功率性能上占据绝对优势 ， 预计也会持续抢占LDMOS的市场份额 ， 带来需求进一步提升 。
根据Yole预测 ， GaAs射频器件市场总额预计将从2016年的4.816亿美元增长至2022年的8.576亿美元 ， GAGR达10.1% ， 其中 ， 基站领域的市场规模将从2016年的0.153亿美元到2022年增长至3.707亿美元 ， GAGR超过70% 。 Yole同时预测GaN射频器件的市场规模将从2017年3.8亿美元到2023年增长至13亿美元 ， GAGR超过20% ， 最主要的增量也是来自于基站的应用 。
GaAs在光电领域的应用LED：体量大 ， 预计仍有稳健增长
LED是当前GaAs衬底四大应用领域当中仅次于射频应用的第二大应用市场 ， 预计未来几年仍有稳健的增长 。
【「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】根据应用波段的不同 ， 可分为红橙黄LED和红外LED 。 红橙黄LED主要对应照明、显示等领域的应用 ， 该应用领域GaAs低位稳固 ， 来着其他技术的威胁较小 。 红外LED对应医疗、遥控、光通信等应用 ， 市场相对红橙黄LED要小得多 。
根据技术指标（缺陷密度、载流子浓度等）要求的不同 ， 可分为低端LED和高端LED 。 低端LED衬底通常用于某些显示器、信号灯和装饰照明 ， 高端LED衬底用于高亮度、高精度领域 。
GaAs的LED器件目前在手机上的应用还只是开关 ， 未来GaAs在智能手机红外LED的应用预计会有比较明显的增长 ， 根据Yole预测 ， 2017-2023年 ， 红外LED-智能手机细分领域用GaAs衬底出货量预计将从2.86万片提升至4.92万片 ， GAGR达9% ， 市场总额也有望从222万美元提升至340万美元 ， GAGR达7% 。


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