化合物半導(dǎo)體是 5G 通信不可替代的核心技術(shù)。美歐日等發(fā)達(dá)國家通過產(chǎn)業(yè)和技術(shù)扶持計劃，培育了眾多龍頭企業(yè)，已占領(lǐng)化合物半導(dǎo)體技術(shù)和市場高地。同時美國以危害國家安全為由，對我國實行技術(shù)封鎖，頻頻阻撓我國資本***國外化合物***。5G 最快將在 2020 年實現(xiàn)商用，我國作為全球最大的移動通信市場，化合物半導(dǎo)體的供給能力依然不足，應(yīng)把握5G 機(jī)遇，加速提升化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)競爭力。

5G通信的核心技術(shù)

5G 智能手機(jī)將大量使用砷化鎵（GaAs）射頻器件。GaAs 射頻功率放大器具有比硅（Si）器件更高的工作頻率。隨著移動通信頻率不斷提高，Si 器件已不能滿足性能要求，4G 智能手機(jī)中的功率放大器已全部采用 GaAs 技術(shù)。未來 5G 通信將包括 6 GHz 以上頻段，性能優(yōu)越的GaAs 器件將不可替代。5G 通信支持的頻段將大幅增加至 50 個以上，遠(yuǎn)大于 4G 通信的頻段數(shù)（不超過 20 個），而每多支持1 個頻段就需要增加 1 個放大器（或大幅提高器件復(fù)雜程度），使得單部手機(jī)中 GaAs器件成本大幅增加。賽迪智庫預(yù)計 2020 年GaAs 器件市場將達(dá)到 130 億美元。

5G 通信基站亟需更高性能的氮化鎵（GaN）射頻器件。GaN 射頻功率放大器兼具 Si 器件的大功率和 GaAs 器件的高頻率特點(diǎn)。為了應(yīng)對 2.4 GHz 以上頻段 Si 器件工作效率快速下降的問題，4G 通信基站開始使用 GaN 基功率放大器。目前約 10%的基站采用 GaN 技術(shù)，占 GaN 射頻器件市場的 50% 以上。未來 5G 通信頻率最高可達(dá) 85 GHz，正是 GaN 發(fā)揮優(yōu)勢的頻段， GaN 將成為 5G 核心技術(shù)。全球每年新建約 150 萬座基站，未來 5G 網(wǎng)絡(luò)還將補(bǔ)充覆蓋區(qū)域更小的微基站，對 GaN 器件的需求量將大幅增加。賽迪智庫預(yù)計 2020 年GaN 射頻器件市場將超過 6 億美元。

發(fā)達(dá)國家已完成化合物半導(dǎo)體的戰(zhàn)略布局。美國和歐洲在 21 世紀(jì)初已開始布局化合物半導(dǎo)體，發(fā)布技術(shù)和產(chǎn)業(yè)扶持計劃，并培育了一批龍頭企業(yè)，已占領(lǐng)技術(shù)和市場的高地，為 5G 通信發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。美國國防部先進(jìn)研究項目局（DARPA）從 2002 年起先后發(fā)布寬禁帶化合物半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新計劃（WBGSTI 計劃）和下一代 GaN 電子器件計劃（NEXT 計劃），幫助美國本土的 Qorvo、Cree 等化合物***迅速成長為行業(yè)龍頭。歐洲防務(wù)局（EDA）于 2010 年發(fā)布旨在保障歐洲區(qū)域內(nèi)化合物半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全的 MANGA 計劃，已完成預(yù)期目標(biāo)。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)

中國開始擁有全球 5G 通信發(fā)展的話語權(quán)，為化合物半導(dǎo)體提供了廣闊市場。***、中興是全球第二大和第四大通信基站供應(yīng)商，***、OPPO、vivo 是全球前五大智能手機(jī)企業(yè)。中國已建成全球最大的 4G 網(wǎng)絡(luò)，基站數(shù)量超過 200 萬。自主品牌智能手機(jī)每年出貨量近 5 億部。2013年，中國成立 IMT-2020（5G）推進(jìn)組，力爭成為 5G 標(biāo)準(zhǔn)制定領(lǐng)導(dǎo)者。中國推動的極化碼方案被國際通信標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP采納為 5G 控制信道編碼方案之一。

國內(nèi)具備一定的化合物半導(dǎo)體技術(shù)儲備和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。一是中科院、中電科下屬研究所依托軍工等市場積累了技術(shù)和人才，通過技術(shù)轉(zhuǎn)化成立了中科晶電、海威華芯等企業(yè)，并且在基站用 GaN 射頻器件領(lǐng)域具有技術(shù)領(lǐng)先性。二是 LED 芯片的發(fā)展為化合物半導(dǎo)體制造提供了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。LED是基于化合物半導(dǎo)體的光電器件，在襯底、外延和器件環(huán)節(jié)具有技術(shù)互通性。中國 LED 芯片產(chǎn)業(yè)在全球占據(jù)重要地位，產(chǎn)業(yè)配套較成熟，可支撐化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金已入股LED 芯片龍頭企業(yè)三安光電公司，投資新建化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)線。

中國化合物半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線缺乏，供給能力依然不足。國內(nèi)現(xiàn)有中電科 13 所、 55 所的軍品生產(chǎn)線，中科院半導(dǎo)體所等研究機(jī)構(gòu)的科研線，以及三安集成、海威華芯、能訊半導(dǎo)體等民品生產(chǎn)線。軍品和科研線的設(shè)計產(chǎn)能很小，難以滿足 5G 市場需求。民品生產(chǎn)線尚處于技術(shù)攻關(guān)階段，未能實現(xiàn)量產(chǎn)，現(xiàn)階段供給能力幾乎為零。國內(nèi)民品生產(chǎn)線規(guī)劃 2020 年產(chǎn)能達(dá)到 40 萬片，而國際龍頭企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)能已超過 100 萬片，在4G 手機(jī)和基站市場的占有率均超過 95%。

國際對我國實行核心技術(shù)封鎖，5G 產(chǎn)業(yè)鏈面臨制裁風(fēng)險。一是化合物半導(dǎo)體的軍事用途使得美國阻撓中國產(chǎn)業(yè)崛起。化合物半導(dǎo)體是有源***等軍事裝備的核心組件，受到《瓦森納安排》的出口管制。美國政府頻頻阻礙中國資本***國外化合物***。2015 年以來，金沙江公司***美國 Lumileds、三安光電***美國GCS、福建宏芯基金***德國 Aixtron 均被美國以危害國家安全為由予以否決。二是國內(nèi) 5G 通信整機(jī)企業(yè)面臨制裁風(fēng)險。國內(nèi)化合物半導(dǎo)體供給能力不足使得整機(jī)企業(yè)大量進(jìn)口國外器件，供應(yīng)鏈安全存在很大隱患。2016 年美國商務(wù)部以違反出口管制法規(guī)為由制裁中興通訊公司，化合物半導(dǎo)體功率放大器和光通信芯片等均在限制目錄中。后來，中興通訊繳納近 12 億美元的罰款方才與美國政府達(dá)成和解。

對策和建議

以 5G 基站市場為產(chǎn)業(yè)發(fā)展切入點(diǎn)。利用國內(nèi)移動通信市場優(yōu)勢，以 5G 基站應(yīng)用為切入點(diǎn)，打破化合物半導(dǎo)體供應(yīng)商和整機(jī)企業(yè)之間的合作慣性。設(shè)立重大專項，加大研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化支持力度。將化合物半導(dǎo)體納入強(qiáng)基工程、開展示范應(yīng)用。鼓勵***、中興兩大基站企業(yè)培育國內(nèi)供應(yīng)商，大規(guī)模驗證國產(chǎn)化合物半導(dǎo)體器件，提升國內(nèi)化合物***競爭實力。

合理布局建設(shè)化合物半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線。發(fā)揮化合物半導(dǎo)體制造生產(chǎn)線對產(chǎn)業(yè)鏈上下游環(huán)節(jié)的帶動作用。以國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金為資本紐帶，結(jié)合區(qū)位優(yōu)勢和已有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，在中國北方、長三角、四川、福廈泉四大區(qū)域布局建設(shè)化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)線，避免重復(fù)和盲目建設(shè)。

成立貫穿產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和國家級化合物半導(dǎo)體創(chuàng)新中心。成立吸納“材料 -設(shè)備 - 制造 - 封裝 - 整機(jī) - 應(yīng)用”各環(huán)節(jié)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加強(qiáng)整機(jī)應(yīng)用企業(yè)與器件企業(yè)的溝通和聯(lián)系，并針對國外技術(shù)封鎖定期研討應(yīng)對策略。成立以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的國家級化合物半導(dǎo)體創(chuàng)新中心。研判技術(shù)路線，突破共性關(guān)鍵技術(shù)，加速成果產(chǎn)業(yè)化，優(yōu)化創(chuàng)新生態(tài)環(huán)境。