一、化合物半導體：射頻應用前景廣闊

化合物半導體在通訊射頻領域主要用于功率放大器、射頻開關、濾波器等器件中。砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）半導體分別作為第二代和第三代半導體的代表，相比第一代半導體高頻性能、高溫性能優異很多，制造成本更為高昂，可謂是半導體中的新貴。

▲不同化合物半導體應用領域

三大化合物半導體材料中，GaAs占大頭，主要用于通訊領域，全球市場容量接近百億美元，主要受益通信射頻芯片尤其是PA升級驅動；GaN大功率、高頻性能更出色，主要應用于軍事領域，目前市場容量不到10億美元，隨著成本下降有望迎來廣泛應用；SiC主要作為高功率半導體材料應用于汽車以及工業電力電子，在大功率轉換應用中具有巨大的優勢。

▲化合物半導體材料性能更為優異

砷化鎵

相較于第一代硅半導體，砷化鎵具有高頻、抗輻射、耐高溫的特性，因此廣泛應用在主流的商用無線通信、光通訊以及國防軍工用途上。無線通信的普及與硅在高頻特性上的限制共同催生砷化鎵材料脫穎而出，在無線通訊領域得到大規模應用。

基帶和射頻模塊是完成3/4/5G蜂窩通訊功能的核心部件。射頻模塊一般由收發器和前端模組（PA、Switch、Filter）組成。其中砷化鎵目前已經成為PA和Switch的主流材料。

4G/5G頻段持續提升，驅動PA用量增長。由于單顆PA芯片僅能處理固定頻段的信號，所以蜂窩通訊頻段的增加會顯著提升智能手機單機PA消耗量。隨著4G通訊的普及，移動通訊的頻段由2010年的6個急速擴張到43個，5G時代更有有望提升至60以上。目前主流4G通信采用5頻13模，平均使用7顆PA，4個射頻開關器。

資料來源：QORVO，國盛證券研究所

▲PA價值量明顯受益4G發展趨勢

從Yole Development等第三方研究機構估算來看，2017年全球用于PA的GaAs 器件市場規模達到80-90億美元，大部分的市場份額集中于Skyworks、Qorvo、Avago 三大巨頭。預計隨著通信升級未來兩年有望正式超過100億美元。

同時應用市場決定無需60 nm線寬以下先進制程工藝，不追求最先進制程工藝是另外一個特點。化合物半導體面向射頻、高電壓大功率、光電子等領域，無需先進工藝。GaAs和GaN器件以0.13、0.18μm以上工藝為主。Qorvo正在進行90nm工藝研發。此外由于受GaAs和SiC襯底尺寸限制，目前生產線基本全為4英寸和6英寸。以Qorvo為例，我們統計下來氮化鎵制程基本線寬在0.25-0.50um，生產線以4英寸為主。

資料來源：qorvo，國盛證券研究所

▲Qorvo氮化鎵射頻器件工藝制程