全球竞争激烈，功率放大器国产替代可期

导读：ARM辟谣，高通示好，国外一些巨头最近频频对华为的“热情”代表着科技封锁结束了吗？是否可以依靠国外的供应链了？非也，短暂的缓和并不能解决未来长期供应链的本质难题，拥有可靠，稳定的供应链方能立于不败之地，国产替代之路不可放弃，国内5G上游产业链环节整体比较薄弱，尤其是滤波器，BAW国内处于空白期，相比之下功率放大器（PA）的现状要乐观很多，功率放大器已经具备一定的国产替代条件。

　　在基站端，功率放大器（PA）作为射频前端发射通路的重要器件，主要是为了将调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大，获得足够大的射频输出功率，才能馈送到天线上辐射出去，通常用于实现发射通道的射频信号放大。在移动端，它直接决定了移动终端无线通信的距离、信号质量，甚至待机时间，是整个射频系统中除基带外最重要的部分。全球主流PA是基于GaAs材料制备的，其产业链见图1。

　　图1 GaAs功率半导体产业链

　　（资料来源：材料深一度，五度易链行业研究中心）

移动端以GaAs器件应用为主，GaN器件将主导基站端

　　目前PA应用的器件分为硅LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体技术），GaAs和GaN衬底的解决方案。Si，GaAs和GaN材料的参数见表1，GaAs的电子迁移率是Si的6倍，具有直接带隙，因此其器件相对 Si 器件具有高频、高速的性能，被公认为是比较合适的通信用半导体材料。在移动端，4G时代由于 Si 材料存在高频损耗、噪声大和低输出功率密度等缺点，手机射频PA基本由GaAs 制程完全主导，5G时代的环境下，GaN器件由于其高成本和高供电电压的特点，仍然难以挑战GaAs器件的地位。GaN材料凭借高频、高输出功率的优势，适用于大规模MIMO，因此在基站端，GaN正在逐渐取代Si LDMOS。此外在微基站端初期以GaAs解决方案为主，随着GaN成本的下降和技术的提高，依靠高频、小型化集成等优势会与GaAs共享微基站市场份额。

　　表1 Si，GaAs和GaN材料参数

　　（资料来源：公开资料，五度易链行业研究中心）

PA市场竞争激烈，IDM厂商统治高端市场

　　5G基站若采用64T64R，则PA数量可能从现在的12个增长为192个，移动端的PA也将有数倍的增长。据预测到2023年PA市场规模能达到30.6亿美元，年复合增长率达到7.4%。GaAs功率放大器工艺独特，准入门槛非常高，全球GaAs器件市场被几大IDM厂商垄断，美国Skyworks、Qorvo、博通、日本村田合占全球市场份额96%，见图2。GaN器件拥有更高的技术壁垒，目前有多家企业进入跑道，Qorvo、ADI、CREE、MACOM、Skyworks、英飞凌等企业已经开始生产GaN功率放大器，巨头们仍采用IDM模式。Qorvo 公司推出的射频放大器的产品类别最多，最高功率分别高达100W和80W，ADI 在4.8-5GHz的产品最高功率提高到 50W（之前产品的最高功率不到40W），其他产品的功率大部分在 50W 以下，Skyworks等其他企业的器件功率较小。

　　图2 全球PA市场份额

　　（资料来源：西南证券，五度易链行业研究中心）

国内企业低端产品同质化，国产替代仍可期

　　国内PA以Fab厂商为主，主攻芯片设计环节，制造环节则比较薄弱。GaAs器件以低端产品为主，产品同质化严重，但是目前已有向高端产品迈进的迹象，锐迪科、汉天下等企业成长较快，具备一部分4G产品的产能且已经向5G领域行进，见表2。在GaN领域，国外对我们技术封锁严重，但我国仍取得突破，目前在 GaN 微波射频领域已取得显著成效，中电科 13 所、中电科 55 所苏州能讯等IDM企业在军事国防和民用通信两个领域进行突破，目前苏州能讯推出了频率高达 6GHz、工作电压 48V、设计功率从10W-320W的射频功率晶体管。

　　表2 国内部分PA（GaAs）厂商

　　（资料来源：西南证券，五度易链行业研究中心）

结语

　　5G时代对功率放大器需求增长快，基站端PA以GaN为主要发展方向，移动端以GaAs器件为主。PA需求端增长快，技术壁垒高，现阶段全球激烈的竞争格局仍会维持较长时间，目前GaAs器件被几家外企垄断，我国以低端产品为主，GaN产品门槛更高，国内外均处于跑道前段，在需求的刺激和资本大量投入的背景下，功率放大器环节国产替代未来可期。