金属非金属新材料行业：GaAsGaN，5G_时代，执掌主场-20191105-兴业证券-23页_2mb

GaAs/GaN材料在5G时代的重要性及市场分析

核心内容概述

本文围绕GaAs与GaN材料在5G通信技术中的关键作用展开，分析其性能、市场前景及国产化替代趋势。GaAs和GaN作为射频前端器件的核心材料，将在5G时代继续发挥主导作用，尤其在Sub-6GHz和毫米波频段的应用中具有不可替代的优势。同时，本文也探讨了当前全球市场格局及国内相关企业的现状。

主要观点

1. GaAs/GaN材料的性能优势

• GaAs：具有高电子迁移率、高饱和电子速率、较宽的禁带宽度等优势，适合高频、高功率射频器件，是当前5G中频段射频器件应用的主流材料。
• GaN：相较于GaAs，具有更高的禁带宽度、临界击穿电场和热导率，适合更高功率和更高频率的应用，未来在毫米波频段和宏基站射频器件中将占据重要地位。

2. 5G对射频材料的新要求

• 5G频段更高、带宽更大，导致路径损耗增加，对射频材料的性能提出了更高要求，包括更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场、更高的热导率和电子迁移率。
• 5G初期以Sub-6GHz为主，GaAs仍为首选材料；随着技术发展，GaN将在高频、高功率场景中逐渐替代GaAs。

3. 市场空间测算

• 手机领域：GaAs射频功率放大器（PA）需求预计从2019年的61.8亿个增长至2023年的127亿个，GAGR达19.8%。5G手机PA数量将显著增加，预计单机PA数量超过10个。
• 基站领域：5G基站数量增加，单个基站PA数量成倍增长，GaAs和GaN需求将大幅上升。GaAs射频器件市场总额预计从2016年的4.816亿美元增长至2022年的8.576亿美元，GAGR达10.1%；其中基站市场增长最快，GAGR超70%。GaN射频器件市场规模预计从2017年的3.8亿美元增长至2023年的13亿美元，GAGR超过20%。

4. GaAs在光电领域的应用

• LED：GaAs衬底是当前LED领域的重要材料，市场空间较大，预计未来仍保持稳健增长。尤其是红外LED，应用在智能手机、安防、园艺照明等领域，市场总额有望从0.54亿美元增长至1.49亿美元。
• 激光：VCSEL（垂直腔面发射激光器）作为新兴应用，对GaAs衬底要求较高，预计2023年GaAs衬底出货量从17.5万片增长至96.4万片，GAGR达37%。
• 光伏：GaAs在空间光伏领域的应用受到Ge衬底的挑战，预计增速较低。

5. 全球竞争格局与国产化替代

• GaAs市场由海外企业主导，衬底和外延片市场集中度高，主要企业包括费尔伯格、住友电工、AXT、IQE等。
• GaN市场同样由海外厂商领先，如Cree、Qorvo、MACOM等。但中国已在GaN产业链上取得一定进展，具备从衬底、外延、工艺到封装的完整布局。

6. A股上市公司分析

• 有研新材：旗下有研光电拥有60万片/年的GaAs衬底产能，主要面向高端LED市场，产品附加值高。
• 云南锗业：GaAs单晶片产能为80万片/年（折合4英寸），主要出口至韩国、福建、台湾等地，目前非锗半导体材料产品占营收比重较小。

关键信息

• GaAs在5G初期仍为射频器件的主流材料，尤其在微基站和低端LED领域。
• GaN在高频、高功率场景中具有显著优势，预计在宏基站中逐步替代LDMOS。
• GaAs和GaN在手机和基站射频应用中需求大幅增长，尤其是5G手机PA数量增加。
• GaAs市场由海外主导，国产化替代正在推进，但目前仍以低端市场为主。
• GaN产业链逐步完善，国内企业在衬底、外延、工艺等方面取得进展，但技术与成本仍是挑战。

风险提示

• 5G手机销量低于预期；
• 5G基站建设进展缓慢；
• GaAs在手机PA中的渗透率提升不及预期；
• GaN衬底及外延技术实现重大突破，加速替代GaAs；
• 其他替代材料技术突破，加剧GaAs与GaN的竞争。

未来展望

• 随着5G建设推进，GaAs和GaN材料在射频和光电领域的应用将更加广泛。
• GaAs在Sub-6GHz射频器件中仍具优势，而GaN将在高频、高功率领域占据主导地位。
• 国产化替代趋势明确，政策与技术发展将推动国内企业在GaAs和GaN材料领域的崛起。

总结

GaAs和GaN作为5G时代射频前端器件的核心材料，将在Sub-6GHz和毫米波频段发挥关键作用。GaAs在中短期仍为手机和微基站射频器件的主流，而GaN则将在高功率、高频场景中逐步替代LDMOS。尽管GaAs市场由海外主导，但随着国产化替代进程加快，国内企业如有研新材、云南锗业等正逐步扩大市场份额。未来，随着5G普及和相关技术突破，GaAs和GaN材料将迎来新一轮增长。