5G 時代看化合物半導體砷化鎵 (GaAs) 材料

4G 時代有 41 個而 5G 將新增50個頻段, 總頻段數量將達到 91個, 由此將直接帶動射頻前端晶片的用量與單機價值的提升. 根據 Skyworks 預測, 射頻前端單機價值量將從 4G 的 18美金上升至 25 美金.

5G 宏基站的總量, 單基站 PA 需求量以及 5G 終端單機射頻前端用量相較 4G 時代將明顯提升. 根據 QYR 的預測 2018~2023 全球射頻前端市場規模預計將以年複合增長率 16% 持續高速增長.

Si-LDMOS 不再適合於 5G 高頻段, GaN 將逐步取代  Si-LDMOS 應用於 5G 宏基站以及小基站中; GaAs 由於其制造成本和規格尺寸中等, 且輸出功率較小, 因此將廣泛應用於終端設備前端射頻器件.

晶片制造過程可概分為晶圓處理工序, 晶圓針測工序, 封裝工序, 測試工序等幾個步驟. 其中晶圓處理工序和晶圓針測工序為前道 (Front End) 工序, 而封裝工序和測試工序為後道(Back End) 工序.

晶圓制備包括襯底制備和外延工藝兩大環節. 襯底 (substrate) 是由半導體單晶材料制造而成的晶圓片. 外延 (epitaxy) 是指在單晶襯底上生長一層新單晶的過程, 新單晶可以與襯底為同一材料, 也可以是不同材料.

GaAs 單晶片可以分為半導體型和半絕緣型, 半導體型主要用來制作 LED 襯底, 屬於相對低端的應用. 半絕緣型電阻比半導體型高 10 個數量級左右, 主要用於高速, 高頻器件, 是射頻通信領域的核心材料.

目前全球半絕緣單晶 GaAs 襯底市場 CR3 集中度高, 日本的住友電氣 (Sumitomo Electric), 德國費裏伯格 (Freiberger Compound Materials) 以及美國的 AXT 公司占據了 95% 以上的市場份額.

IQE 及全新兩家份額合計達 80%. 外延生長主要包括 MOCVD 及 MBE 技術兩種. IQE, 全新均採用 MOCVD, 英特磊採用 MBE 技術. HVPE (氫化物氣相外延) 技術主要應用於 GaN 襯底的生產.

5G 建設相關的毫米波, 大規模陣列天線技術及小型基站需要用到大量射頻元件, 其中大量運用到砷化鎵制程, 隨著 5G 建設大規模進行, 砷化鎵器件市場需求旺盛訂單充足. 以下為外延片廠商的股價比較.