有色金属行业：金属新材料系列之五，5G_时代的_GaAs_衬底机会-20190905-广发证券-21页_1mb

有色金属行业总结：5G时代的GaAs衬底机会

核心内容

本文主要分析了5G时代对GaAs衬底材料的需求增长及其市场机会。随着5G网络的高频、高速、高功率特性，射频组件（如功率放大器PA）对半导体材料提出了更高的要求。GaAs因其高电子迁移率、高饱和速度及适中的制造成本，成为5G时代射频器件的核心材料之一。同时，由于国内在GaAs衬底领域尚未形成规模化生产，国产替代空间广阔。

主要观点

• 5G对射频器件的需求提升：5G网络的高频、高速、高功率特性将推动功率放大器（PA）及射频组件需求增长，预计2017-2023年全球射频前端PA市场CAGR达7%。
• GaAs衬底优势：GaAs具有更高的电子迁移率和饱和速度，适用于高频段工作，且制造成本适中，适合终端设备的射频器件。
• GaAs长晶工艺：目前主流的GaAs单晶生长工艺为VGF/VB法，其市场份额达90%，适用于生产高品质、低位错密度的GaAs单晶。
• 市场格局：全球GaAs衬底市场由少数海外厂商（如日本住友电气、德国费里伯格、美国AXT）主导，CR3达95%；而国内GaAs厂商仍以LED芯片用低阻抛光片为主，半绝缘GaAs衬底尚未规模化生产。
• 国产替代潜力：国内具备GaAs衬底生产能力的公司包括中科晶电、云南锗业、有研新材等，未来在5G推动下有望扩大市场份额。

关键信息

5G对PA器件的影响

• 性能提升：5G高频、高速特性要求PA器件具备更高的电子迁移率和饱和速度。
• 数量增长：5G基站及终端对PA需求显著增长，预计2017-2023年全球射频前端市场规模年复合增长率达16%。
• 技术需求：大规模MIMO技术的应用将大幅提升单基站PA数量，预计单个5G宏基站对射频器件的需求为4G的16倍。

GaAs衬底市场现状

• 全球市场：GaAs衬底市场高度集中，CR3达95%，主要由住友电气、费里伯格和AXT主导。
• 国内市场：国内GaAs单晶片年产量约117万片（以4时计），主要用于LED芯片，半绝缘GaAs衬底尚未实现规模化生产。
• 主要厂商：中科晶电、云南锗业、有研新材等公司是国内GaAs衬底生产的主要参与者。

GaAs长晶工艺分析

• 主流工艺：VGF/VB法占据GaAs长晶市场90%的份额，适用于生产高品质GaAs单晶。
• 其他工艺：HB法因晶体形状限制和难以生产半绝缘GaAs而被淘汰；VCZ法虽位错密度低，但不适合规模生产。

投资建议

• 关注GaAs衬底厂商：5G带来的市场增长将提升GaAs衬底需求，国内厂商具备替代潜力。
• 重点公司：云南锗业（002428.SZ）、有研新材（600206.SH）等公司值得关注。
• 未来趋势：GaAs和GaN将逐步取代Si-LDMOS，成为5G射频器件的核心材料。

风险提示

• 5G推广不及预期：若5G发展进度不如预期，将影响GaAs衬底市场需求。
• 工艺变化风险：GaAs主流生产工艺可能发生变化，影响市场格局。
• 技术替代风险：其他半导体材料（如GaN）可能快速替代GaAs，影响其市场份额。

重点公司估值和财务分析（部分）

相关数据与图表

• 图表1：5G高频、高速特质驱动PA等射频组件性能提升、数量倍增
• 图表2：2018~2023年，全球射频前端市场规模预计将以年复合增长率16%持续高速增长
• 图表3：预计2017-2023年全球射频前端PA市场容量将由50亿美元增加至70亿美元，CAGR达7%左右
• 图表4：Si-LDMOS制程的功率器件无法满足超过3.5GHz以上高频段的工作要求
• 图表5：面向5G应用，GaAs、GaN基器件未来将逐步挤占Si基器件的市场份额
• 图表6：制备高纯半导体单晶为组件制造的首要环节
• 图表7：水平布里奇曼法（HB）装置示意图
• 图表8：液封切克劳斯基法（LEC）装置示意图
• 图表9：蒸气压控制切克劳斯基法（VCZ）装置示意图
• 图表10：垂直布里奇曼法/梯度冷凝（VGF/VB）示意图
• 图表11：VGF法生长GaAs单晶的市场份额达63%，是当前主流GaAs单晶生长工艺
• 图表12：美国Skyworks、Qorvo和博通(Avago)在PA领域的市场份额分别达43%、25%和25%
• 图表13：日本住友电气、德国费里伯格和美国AXT占据了95%以上的GaAs单晶衬底市场份额

结论

5G技术的普及将显著提升GaAs衬底的市场需求，尤其是在射频前端器件领域。虽然目前全球市场仍由海外厂商主导，但国内厂商在GaAs衬底领域具备良好的替代潜力。关注云南锗业、有研新材等具备GaAs衬底生产能力的公司，有望在未来5G市场中获得显著增长机会。