芯片的好坏，一靠设计、二靠制作工艺。最后还是靠材料。半导体材料可分为单质半导体及化合物半导体两类，前者如硅（Si）、锗(Ge）等所形成 的半导体，后者为砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物形成。半导 体在过去主要经历了三代变化，。砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）半 导体分别作为第二代和第三代半导体的代表，相比第一代半导体高频性能、高温性能优 异很多，制造成本更为高昂，可谓是半导体中的新贵。
三大化合物半导体材料中，GaAs 占大头，主要用于通讯领域，全球市场容量接近百亿 美元，主要受益通信射频芯片尤其是 PA 升级驱动；GaN 大功率、高频性能更出色，主 要应用于军事领域，目前市场容量不到 10 亿美元，随着成本下降有望迎来广泛应用；SiC 主要作为高功率半导体材料应用于汽车以及工业电力电子，在大功率转换应用中具 有巨大的优势。
砷化镓（GaAs）：无线通信核心材料，受益 5G 大趋势 相较于第一代硅半导体，砷化镓具有高频、抗辐射、耐高温的特性，因此广泛应用在主 流的商用无线通信、光通讯以及国防军工用途上。无线通信的普及与硅在高频特性上的 限制共同催生砷化镓材料脱颖而出，在无线通讯领域得到大规模应用。
基带和射频模块是完成 3/4/5G 蜂窝通讯功能的核心部件。射频模块一般由收发器和前 端模组（PA、Switch、Filter）组成。其中砷化镓目前已经成为 PA 和 Switch 的主流材料。
4G/5G 频段持续提升，驱动 PA 用量增长。由于单颗 PA 芯片仅能处理固定频段的信号， 所以蜂窝通讯频段的增加会显著提升智能手机单机 PA 消耗量。随着 4G 通讯的普及，移 动通讯的频段由 2010 年的 6 个急速扩张到 43 个，5G 时代更有有望提升至 60 以上。目 前主流 4G 通信采用 5 频 13 模，平均使用 7 颗 PA，4 个射频开关器
目 前 砷 化 镓 龙 头 企 业 仍 以 IDM 模 式 为 主 ， 包 括 美 国 Skyworks、 Qorvo、 Broadcom/Avago、Cree、德国 Infineon 等。同时我们也注意到产业发展模式开始 逐渐由 IDM 模式转为设计 代工生产，典型事件为代工比例持续提升、avago 去年将科 罗拉多厂出售给稳懋等。我们认为 GaAs 衬底和器件技术不断成熟和标准化，产品多样 化、器件设计的价值显著，设计 制造的分工模式开始增加。
同时应用市场决定无需 60 nm 线宽以下先进制程工艺，不追求最先进制程工艺是另外 一个特点。化合物半导体面向射频、高电压大功率、光电子等领域，无需先进工艺。GaAs和 GaN 器件以 0.13、0.18μm 以上工艺为主。Qorvo 正在进行 90nm 工艺研发。此外由 于受 GaAs 和 SiC 衬底尺寸限制，目前生产线基本全为 4 英寸和 6 英寸。
氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料的双雄，由于性能不同，二者的应 用领域也不相同。由于氮化镓具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速率大、热导率 高、化学性质稳定和抗辐射能力强等优点，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材 料之一。
目前氮化镓器件有三分之二应用于军工电子，如军事通讯、电子干扰、雷达等领域；在 民用领域，氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。氮化镓基站 PA 的功放效 率较其他材料更高，因而能节省大量电能，且其可以几乎覆盖无线通讯的所有频段，功 率密度大，能够减少基站体积和质量。
SiC 主要用于大功率高频功率器件。以 SiC 为材料的二极管、MOSFET、IGBT 等器件未 来有望在汽车电子领域取代 Si。目前 SiC 半导体仍处于发展初期，晶圆生长过程中易出 现材料的基面位错，以致 SiC 器件可靠性下降。另一方面，晶圆生长难度导致 SiC 材料 价格昂贵，预计想要大规模得到应用仍需一段时期的技术改进。
5G 具有更高的频率和更高的带宽：5G 使用比 4G 更高的频率，并且需要更宽的分量载 波带宽（高达 100 MHz）。GaN-on-Silicon-carbide（GaN-on-SiC）Doherty PA 在这些频 率下实现比 LDMOS 更宽的带宽和更高的功率附加效率（PAE）。GaN 器件的更高效率，更高输出阻抗和更低寄生电容允许更容易的宽带匹配和扩展到非常高的输出功率。
