半导体材料行业报告：GaAs 砷化镓 GaN氮化镓（24页）

氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料的典型代表，相较于前两代半导体材 料，禁带宽度更宽，具有更高的临界击穿电场，更大的饱和电子速率和更小 的介电常数，能够承受更高的工作电压，适合更高频率，可实现更高的功率 密度，同时耐高温、耐腐蚀、抗辐射等性能优异，在多项性能上能够实现对 第二代半导体材料（GaAs、InP 等）性能极限的突破。 得益于性能上较第一、二代半导体材料质的飞跃，GaN 成为制作短波长发光 器件、光电探测器以及高温、高频、大功率电子器件的理想材料。 光电子领域：包括短波长 LED、激光器、光电探测器等，特别是 GaN 基紫外光电探测器，可应用于军事、航空航天、环保、科研等多领域。 电力电子领域：包括智能电网、太阳能发电、风电领域的控制器等，节 能和无损耗处理高电压操作的特点也使得 GaN 成为新能源汽车电子器 件的重要材料之一，GaN 具备低损耗、高频率、高效率优势。 微波射频领域：包括 5G 通信、卫星通讯、雷达预警（GaN 在军事领域 应用的重要场景）等，GaN 具备高带宽、高效率、高功率密度等优势。 目前，GaN 的应用仍以军用为主导，并已经开始逐步向汽车无人驾驶、无线 通信基站等民用领域拓展。

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 4G LTE 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。