凭啥说5G是物联网关键技术？这四点优势够不够

率不断提升，手机用砷化镓元件还将不断增长；而随着 2020年之后 5G 的普及，手机用砷化镓元件市场需求还将继续提升。

3.1.2. 国外 IDM 厂商抢占砷化镓半导体市场先机

砷化镓半导体的制造流程与硅相似，从上游材料、IC 设计、晶圆代工到封装测试，完成砷化镓半导体制造的全部产业链。与硅材料大规模集成电路制造不同，砷化镓微波功率半导体多为分立器件，制造工艺相对简单。另一方面，由于材料性能差异大，晶圆制造的设备及工艺与硅有极大的不同，主要难点在外延片的生产，通过拉单晶形成GaAs晶棒，然后通过复杂工艺形成 GaAs晶圆，在MOCVD 设备中长成GaAs外延片晶圆。

砷化镓半导体产业参与者多为国外 IDM厂商。据 Strategy Analytics 统计，2014 年全球 GaAs 元器件市场总产值为 74.3 亿美元，其中 Skyworks、 Qorvo （2014 年由 RFMD 和 TriQuint 合并而来）、 Avago 三大 IDM 厂商占据 GaAs 元器件市场达到 63.50%。而占据总市场规模 4.4%的纯代工企业稳懋即占据了 GaAs 元器件市场代工市场近 60%的份额。砷化镓材料现在正处于发展阶段，目前全球砷化镓微波功率半导体领域参与者数量远远小于硅，市场分布较为均衡。IDM厂商毛利率达40%，RFMD（Qorvo）为原诺基亚PA 供货商，毛利率低于同行业平均水平。

3.2. SiC：市场已正式形成，未来在电动汽车中将大有可为

由于硅基功率器件的性能已逼近甚至达到了其材料的本征极限，研究人员早在 19 世纪 80 年代就把目光转向宽禁带半导体器件，如碳化硅（SiC） 、氮化镓（GaN）等。宽禁带功率半导体器件与传统 Si 基功率半导体器件相比较，其材料特性主要表现在：宽能带、高饱和速度、高导热性和高击穿电场等。使 SiC 功率半导体器件具有如下 Si 基器件无可比拟的电气性能。

1）耐压高。临界击穿电场高达 2 MV/cm(4H-SiC)，因此具有更高的耐压能力(10 倍于 Si)。SiC器件的阻断电压可达几千伏，这为其在电气化铁路、电力系统等方面的应用创造了条件。目前商业化的阻断电压己达到 1700V。

2）散热容易。由于 SiC 材料的热导率较高(3倍于 Si)，散热更容易，器件可工作在更高的环境温度下。有报导，SiC 肖特基二极管在 361 ℃的工作结温下正常工作超过 1 小时。

3）导通损耗和开关损耗低。SiC 材料具有两倍于 Si 的电子饱和速度，使得 SiC 器件具有极低的导通电阻(1/100 于 Si)，导通损耗低；SiC 材料具有 3 倍于 Si 的禁带宽度，泄漏电流比 Si 器件减少了几个数量级，从而可以减少功率器件的功率损耗；关断过程中不存在电流拖尾现象，开关损耗低，可大大提高实际应用的开关频率(10 倍于 Si)。

SiC 功率器件这些性能，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，其在电动汽车、空间探测、军工设备及电力系统等领域有着十分光明的应用前景。迄今为止，SiC 功率开关器件主要类型有 SiC SBDs(肖特基二极管)、SiC BJTs(双极型晶体管)、SiC JFETs(结型场效应管)、SiC MOSFETs(绝缘栅型场效应管)和 SiC IGBTs(绝缘栅双极晶体管)。其中， SiC SBDs、 SiC MOSFETs 和 SiC JFETs 最具市场竞争力， SiC SBDs 由于具有较小的反向恢复电流和成本适中，已经在部分电动汽车变换器中得到了应用。

碳化硅器件的发展历史：从 SiC 器件出现至今，这种宽禁带半导体器件已经发展了 20 年，开始逐步进入市场并被工程技术人员认可。 1992 年，美国北卡州立大学就在全世界首次成功研制阻断电压 400 V 的 6H-SiC SBDs， 2001 年 Infineon 生产出全球第一款 SiC SBDs，现已开始商业化还有 Cree、Microsemi、Rohm 等公司产品。1993 年，首次出现了 SiC MOSFETs 的报导，到 2010 年，已经陆续有 SiC 功率开关管器件的系列产品成功量产。 2011 年初 Cree 公司终于将 4H-SiC MOSFETs 器件(1 200 V/80 m欧姆)推向市场，耐压等级分别为 600 V/1 200 V/1 700 V。接着， 2012 年 3 月 Rohm 公司正式推出了备受期待的全碳化硅功率模组，继而又正式将适用于工业装臵的变流器的 SiC MOSFETs 模组(SiC MOSFETs+SiC SBDs，额定规格 1 200 V/180 A)投入量产。

碳化硅功率元件市场在 2016 年正式形成，当前市场约为 2 亿美元，未来 10 年将有望超 20 亿美元。国际市场调研机构 IMS Research 报告显示，2015 年会是 SiC 发展的一个拐点，SiC 在功率器件上的应用会起到主导作用。未来的 10 年，这一市场份额将增长 20 倍，其中混合电动汽车、纯电动汽车是主要的驱动力，此外马达驱动、风