氮化镓真的大有可为吗?看这边_pcimasia氮化镓展

(信息来源：Yole)

正如 Yole 集团在此前发布的《射频产业现状2025》报告所述，2024 年全球射频器件产业规模将达到 513 亿美元，预计到 2030 年将增长至 697 亿美元。消费电子、电信基础设施和新兴应用领域对先进无线技术的需求正在加速增长。在此背景下，5G 的推出和 6G 的初步酝酿，推动了基站和移动设备对高度集成射频前端 (RFFE) 解决方案的需求，并推动了向宽带隙 (WBG) 半导体的转变，包括氮化镓 (GaN) 和碳化硅 (SiC)。这些前端集成了功率放大器 (PA)、滤波器和开关，支持 6 GHz 以下和毫米波 (mmWave) 操作，解决了多个频段与不同射频要求共存的问题。

在 5G/6G 中，硅基氮化镓的作用日益增强

GaN 射频器件市场规模在 2024 年达到 12 亿美元，预计到 2030 年将达到 20 亿美元，复合年增长率 (CAGR) 为 8.4%，这反映了 GaN 在无线基础设施和设备中的日益普及。

5G 大规模MIMO 天线在电信网络中越来越多地转向 GaN 技术，逐渐取代功率放大器(PA) 中的 LDMOS。在这一转变的核心，宽禁带半导体，尤其是硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 和碳化硅基氮化镓 (GaN-on-SiC)，正在成为关键的推动因素。通过平衡性能、成本和可扩展性，GaN 有望重新定义效率、集成度和频率范围，同时挑战射频前端 (RFFE) 领域的现有技术。

GaN 等WBG 材料与传统的硅基器件相比，具有诸多电气优势。由于 GaN/AlGaN 异质结构中存在二维电子气，GaN 在 HEMT 器件中具有更高的击穿电压和更高的电子迁移率。这些特性使其能够实现更高的工作电压、更高的功率密度和更高的工作频率，远远超越了传统 LDMOS 和砷化镓 (GaAs) 技术。

在全球范围内，5G 网络持续扩展，运营商面临着日益严峻的挑战：数据量呈指数级增长、功耗不断上升，以及对更小、更紧凑、功率密度更高的基站的需求。GaN 技术能够直接满足这些需求，提供更高的工作电压、更大的功率密度和卓越的频率性能，使其成为 5G 部署和向未来网络过渡的基石。

展望 6G，技术格局将日益复杂。包括MIMO 在内的天线架构预计将扩展到 256T/256R、512T/512R，甚至 1024T/1024R，因为它们将扩展到 FR3 频段，从而改变性能、成本和集成度之间的平衡。这为硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 技术与现有技术竞争打开了新的机遇之窗，尤其是在大量功率放大器(PA) 以较低单个输出功率工作的场景中。

相比之下，在高功率应用中，传统上表现强劲的GaN-on-SiC在这些层面上面临着集成和成本的挑战，而硅锗(SiGe)在集成效率至关重要的高频领域仍然是强有力的竞争者。

GaN 从频率角度来看，在 6 GHz以下 (FR1) 频段(与 LDMOS 竞争)和 FR3 (7-20 GHz) 频段都展现出其重要性，其中集成密度和低寄生效应至关重要，也是正在进行的 6G 研究的核心。

随着 6G 概念逐渐成型，强调每秒太比特的速度、亚毫秒级的延迟和人工智能驱动的网络优化，硅基氮化镓 (GaN-on-Si) 凭借其高频性能、可扩展性和不断提升的经济性，成为无线基础设施下一轮飞跃的有力竞争者。

文章、资料来源：北京半导体行业协会

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