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從4G通訊到5G通訊的轉(zhuǎn)變是一場技術(shù)的革新，同時也伴隨著材料領(lǐng)域內(nèi)的性能升級與產(chǎn)品換代。5G技術(shù)具有毫米波、小基站、Massive MIMO、波束成形以及全雙工這五大技術(shù)特點(diǎn)，這使5G具備高頻、高集成、低延遲等特性。在此情況下，5G智能手機(jī)的傳輸速率、頻率、信號強(qiáng)度等也都顯著提升，因此從核心芯片到射頻器件，從基站端到應(yīng)用端，都會對關(guān)鍵基礎(chǔ)材料提出更高的要求。

由5G產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D可以看到，5G通信的實(shí)現(xiàn)，必然涉及到關(guān)鍵器件的升級換代，其中，無線主設(shè)備、傳輸設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是對新器件需求最高的環(huán)節(jié)，因此也是關(guān)鍵材料更新最為密集的部分，如基站濾波器材料、功率放大器芯片材料、射頻前端電路材料、天線用材料等。

圖-5G產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D

綜合分析，我們總結(jié)出其中最為關(guān)鍵的三種5G新材料對它們的國內(nèi)外發(fā)展情況進(jìn)行具體闡述：GaN（氮化鎵）、CCL（覆銅板）和LCP（液晶聚合物）。本報告將對以上三種關(guān)鍵材料進(jìn)行深度研究。

一、5G帶來高頻、射頻技術(shù)挑戰(zhàn)，GaN潛力凸顯，半導(dǎo)體之戰(zhàn)愈演愈烈

氮化鎵（GaN）是直接寬帶隙半導(dǎo)體材料，屬于第三代半導(dǎo)體，相較于第一代半導(dǎo)體Si和第二代半導(dǎo)體砷化鎵（GaAs）具有較大的禁帶寬度（禁帶寬度>2.2eV），且具備良好的導(dǎo)熱率、抗輻射能力、擊穿電場、和電子飽和速率，適用于高溫、高頻、抗輻射的場合，可應(yīng)用于制造發(fā)光二極管、藍(lán)色和紫色激光器，以及高頻、高溫、高功率電子器件和紫外光探測器等。其在微波射頻領(lǐng)域的應(yīng)用器件主要包括GaN高電子遷移率晶體管（High Electron Mobility Transistor, HETM）和GaN單片微波集成電路（MMIC），均可用于通訊基站。

研究數(shù)據(jù)顯示2016年射頻功率半導(dǎo)體（＞3W）市場規(guī)模接近15億美元，預(yù)計2020年將達(dá)到26億美元，其中電信基礎(chǔ)設(shè)施（包含基站、無線回傳）射頻功率半導(dǎo)體將占據(jù)一半的市場份額。但是2016年LDMOS、GaAs器件市場占比較多，GaN器件僅占比約20％。2017年GaN射頻器件市場規(guī)模約為3.8億美元，預(yù)計2023年將達(dá)到13億美元。

在半導(dǎo)體射頻領(lǐng)域美國一騎絕塵，日歐緊隨。美國GaN的領(lǐng)先技術(shù)得益于美國半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，而美國半導(dǎo)體之所以能長期占據(jù)霸主地位離不開美國政府的積極介入，通過政策指引給予大力扶持。其他國家也意識到發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重要性并紛紛采取行動，GaN射頻同樣受到各國重視，成為政策扶持的重點(diǎn)戰(zhàn)略材料。如今，我國射頻芯片發(fā)展雖已初見成效，但我國芯片制造水平由于起步較晚先天基礎(chǔ)不足，專利技術(shù)被壟斷后發(fā)展受限，尚與美國存在較大差距。

二、高端材料CCL在全球5G市場扮演重要角色，導(dǎo)致中美日技術(shù)競爭白熱化

PCB即印刷電路板，是電子元器件的支撐體，即電子元器件電氣連接的載體。覆銅箔層壓板（Copper Clad Laminate，CCL）是將電子玻纖布或其它增強(qiáng)材料浸以樹脂，一面或雙面覆以銅箔并經(jīng)熱壓而制成的一種板狀材料，簡稱為覆銅板。覆銅板作為印刷電路板制造中的基板材料，對印刷電路板主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，對電路中信號的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響，因此，印刷電路板的性能、品質(zhì)、制造加工性、制造水平和成本以及長期的可靠性及穩(wěn)定性很大程度上取決于覆銅板。即在PCB全產(chǎn)業(yè)鏈中，技術(shù)附加值主要體現(xiàn)在CCL基材上，同時CCL也是決定PCB器件性能的關(guān)鍵。

對5G市場來說，天線和射頻作為信號最前端接收裝置對于介質(zhì)傳輸損耗要求低、對導(dǎo)熱性要求高，除了在性能上對板材提出了高要求外，在數(shù)量上與4G相比出現(xiàn)了成倍增長。據(jù)MarketsandMarkets數(shù)據(jù)顯示，2017年電路材料市場估值為298.3億美元，預(yù)計到2023年將達(dá)到368.5億美元，預(yù)測期內(nèi)的復(fù)合年增長率為3.8％，而電路材料市場的增長最大原因是電子行業(yè)對基板材料提出的高性能需求。其中，MarketsandMarkets指出，對于PCB行業(yè)來說，基板類PCB市場預(yù)計將從2018年的11億美元增長到2024年的26億美元，預(yù)測期內(nèi)復(fù)合年增長率（Compound Annual Growth Rate，CAGR）為15.6％。

在美國發(fā)展5G行業(yè)、開發(fā)第三代半導(dǎo)體新技術(shù)的形勢下，涌現(xiàn)出了一批以Rogers、Isola為代表性的國際巨頭企業(yè)，通過超前布局及合理配置，已經(jīng)在高端CCL基板領(lǐng)域占得領(lǐng)導(dǎo)地位。日本憑借本土傳統(tǒng)優(yōu)勢企業(yè)諸如三菱、日立化成、松下等在通信材料領(lǐng)域占據(jù)了一定地位。我國覆銅板起步較晚，1978年后開始大規(guī)模引進(jìn)國外技術(shù)，到目前國內(nèi)CCL產(chǎn)值穩(wěn)居世界第一，但目前的產(chǎn)品仍然以低技術(shù)、低附加值的產(chǎn)品為主。

三、我國高分子材料LCP發(fā)展，美國施壓予以限制

液晶聚合物材料（Liquid Crystal Polymer，LCP）是一種新型的高分子材料，類似于半結(jié)晶聚合物，可加工做成高度結(jié)晶的，固有阻燃的，熱致（熔體取向）熱塑性塑料。80年代初期Du Pont公司首次研發(fā)出LCP產(chǎn)品，并將其發(fā)展起來。這類材料具有優(yōu)異的耐熱性能和成型加工性能。目前LCP主要應(yīng)用在高頻電路基板、覆晶薄膜（Chip On Flex or Chip On Film，COF）基板、多層板、集成電路（Integrated Circuit，IC）封裝、球柵陣列封裝（Chip Ball Grid Array，u-BGA）、高頻連接器、天線、揚(yáng)聲器基板等領(lǐng)域。隨著高頻高速應(yīng)用趨勢的興起，LCP憑借其自身具備的獨(dú)特屬性將取代傳統(tǒng)材料，成為5G時代的優(yōu)勢產(chǎn)品。

LCP材料首先由美國Du Pont公司研發(fā)得到并開發(fā)生產(chǎn)，在LCP原材料生產(chǎn)和產(chǎn)品制造技術(shù)方面集聚了非常雄厚的力量。在LCP技術(shù)發(fā)展初期，日本便把LCP列為其工業(yè)技術(shù)中的重點(diǎn)攻克對象，日本廠商擁有先進(jìn)電子材料和領(lǐng)先的多功能、高密度模組產(chǎn)品，技術(shù)實(shí)力非常雄厚。中國LCP產(chǎn)品長期依賴進(jìn)口，中國企業(yè)已經(jīng)充分意識到發(fā)展自身LCP技術(shù)的重要性，加之國家對于發(fā)展新型工程塑料的越發(fā)明朗的扶持政策，進(jìn)一步推動了企業(yè)加快發(fā)展，奮力追趕美國和日本。

四、美國對5G的戰(zhàn)略及其對中國的影響

美國之所以在5G搶位戰(zhàn)中如此緊張，是因為5G不僅僅意味著通信技術(shù)的迭代更新，更是標(biāo)準(zhǔn)制定者以及下一個時代發(fā)展壟斷者地位的爭奪，因此，5G改變世界的言論并不為過。對我國而言，華為、中興的崛起引起了美國強(qiáng)烈的危機(jī)感，美國頻繁出手制約我國新型通訊材料的發(fā)展。