化合物半導體物理特性具有獨特優勢。半導體材料領域共經歷三個發展階段：第一階段是以硅、鍺為代表的IV族半導體；第二階段是以GaAs和InP為代表的III-V族化合物半導體，其中GaAs技術發展成熟，主要用于通訊領域；第三階段主要是以SiC、GaN為代表的寬禁帶半導體材料。硅材料技術成熟，成本低，但是物理性質限制了其在光電子、高頻高功率器件和耐高溫器件上的應用。相比硅材料，化合物半導體材料在電子遷移速率、臨界擊穿電場、導熱能力等特性上具有獨特優勢。

硅材料主導，化合物半導體在射頻、功率等領域需求快速增長。目前全球95%以上的芯片和器件是以硅作為基底材料，由于硅材料極大的成本優勢，未來在各類分立器件和集成電路領域硅仍將占據主導地位。但是化合物半導體材料獨特的物理特性優勢，賦予其在射頻、光電子、功率器件等領域的獨特性能優勢。

GaAs主導sub-6G 5G手機射頻

具體而言，GaAs在5G手機射頻和光電子領域占據主導地位。GaAs是最為成熟的化合物半導體，具有較高的飽和電子速率及電子遷移率，使得其適合應用于高頻場景，在高頻操作時具有較低的噪聲；同時因為GaAs有比Si更高的擊穿電壓，所以砷化鎵更適合應用在高功率場合。因為這些特性，砷化鎵在sub-6G的5G時代，仍然將是功率放大器及射頻開關等手機射頻器件的主要材料。根據Qorvo報告，5G手機中射頻開關從4G手機的10個增加至30個、功率放大器平均單機價值從4G手機的3.25美元增加至7.5美元，這些都帶動砷化鎵器件市場規模的增長。GaAs的另一個優點是直接能隙材料，所以可以制作VCSEL激光器等光電子器件，在數據中心光模塊、手機前置VCSEL3D感應、后置LiDAR激光雷達等應用帶動下，光電子器件是砷化鎵器件增長的另外一個重要驅動因素。

GaN在5G宏基站射頻PA的大發展

相較于Si和GaAs的前兩代半導體材料，GaN和SiC同屬于寬禁帶半導體材料，具有擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、熱導率大、介電常數小等特點，具有低損耗和高開關頻率的特點，適合于制作高頻、大功率和小體積高密度集成的電子器件。GaN的市場應用偏向微波器件領域、高頻小電力領域（小于1000V）和激光器領域。相比硅LDMOS（橫向雙擴散金屬氧化物半導體技術）和GaAs解決方案，GaN器件能夠提供更高的功率和帶寬，并且GaN芯片每年在功率密度和封裝方面都會取得飛躍，能比較好的適用于大規模MIMO技術，GaNHEMT（高電子遷移率場效晶體管）已經成為5G宏基站功率放大器的重要技術。目前在宏基站上GaN主要采用使用SiC襯底（GaN on SiC），由于SiC作為襯底材料和GaN的晶格失配率和熱失配率較小，同時熱導率高，更容易生長高質量的GaN外延層，能滿足宏基站高功率的應用。

除了運用在基站，消費電子快充市場是GaN另外一個快速增長的領域。相較于硅基功率器件，GaN能大大縮小手機充電器體積。消費電子級快充主要采用硅基襯底（SiC on Si）。雖然在硅襯底上難生長高質量GaN外延層，但是成本遠低于SiC襯底，同時能滿足手機充電等較小的功率需求。隨著安卓廠商和第三方配套廠商陸續推出相關產品，GaN快充有望在消費電子領域快速普及。

在光電子領域，憑借寬禁帶、激發藍光的獨特性質，GaN在高亮度LED、激光器等應用領域具有明顯的競爭優勢。