化合物半導(dǎo)體布局未來(lái)
公司對(duì)化合物半導(dǎo)體材料并不陌生，LED芯片便是使用GaAs和GaN的外延片生產(chǎn)的。化合物半導(dǎo)體射頻及功率芯片相比于LED芯片需要更復(fù)雜的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程，是對(duì)化合物半導(dǎo)體材料應(yīng)用的延伸。
化合物半導(dǎo)體行業(yè)情況
第一代半導(dǎo)體材料Si的應(yīng)用，標(biāo)志著人類邁進(jìn)了信息化時(shí)代; 從2000年開始，化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)逐步擴(kuò)大，以砷化鎵(GaAs)、氮化鎵、碳化硅為首的半導(dǎo)體材料應(yīng)用增多。
GaAs 一直主導(dǎo)手機(jī)功率放大器(PA)市場(chǎng)，帶動(dòng)了無(wú)線通信、多媒體等技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)還可以用來(lái)生產(chǎn)紅黃光發(fā)光二極管、激光器等光信息處理元器件。GaN 早在20 世紀(jì)50 年代就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并研究，但是由于工藝的限制，產(chǎn)業(yè)化一直難以解決， 直到近一二十年，寬禁帶半導(dǎo)體的研究和應(yīng)用才得到了真正的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。
與傳統(tǒng)Si半導(dǎo)體相比的優(yōu)勢(shì)
GaAs 一直主導(dǎo)手機(jī)功率放大器(PA)市場(chǎng)，帶動(dòng)了無(wú)線通信、多媒體等技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)還可以用來(lái)生產(chǎn)紅黃光發(fā)光二極管、激光器等光信息處理元器件。GaN 早在20 世紀(jì)50 年代就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)并研究，但是由于工藝的限制，產(chǎn)業(yè)化一直難以解決， 直到近一二十年，寬禁帶半導(dǎo)體的研究和應(yīng)用才得到了真正的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。
第二代半導(dǎo)體代表：GaAs
GaAs主要適用于高頻及無(wú)線通信領(lǐng)域中的IC 器件。由GaAs 制出的高頻、耐高溫、防輻射的器件已經(jīng)被應(yīng)用在無(wú)線通信、光通信、激光器等領(lǐng)域，在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、國(guó)防和航空航天等產(chǎn)業(yè)。
在手機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)中的無(wú)線射頻模組必定含有兩個(gè)關(guān)鍵的砷化鎵半導(dǎo)體零組件：射頻功率放大器(HBT工藝)和射頻開關(guān)器(pHEMT)。目前一部4G手機(jī)平均使用7顆PA和4個(gè)射頻開關(guān)器，未來(lái)隨著4G手機(jī)、5G手機(jī)滲透率不斷提升，手機(jī)用的砷化鎵元件還將不斷增長(zhǎng)。
砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈包括外延片、IC 設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測(cè)試四個(gè)環(huán)節(jié)，采用IDM 模式的廠商主要有Skyworks、Qorvo、Avago 等;外延片廠商主要有IQE、Emcore、全新等; IC 設(shè)計(jì)廠商主要有Microchip、Microsemi、和茂、銳迪科等;晶圓制造廠商主要有GCS、穩(wěn)懋、宏捷科技、三安光電等;封測(cè)廠商主要有同欣、菱生、臺(tái)達(dá)電等。
第三代半導(dǎo)體代表：GaN
GaN是寬禁帶半導(dǎo)體的核心代表，較高的禁帶寬度決定了由其制造的半導(dǎo)體器件可以在高壓、高溫的環(huán)境中正常工作。過(guò)去十年，GaN已在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響，在光電方面它已對(duì)高亮發(fā)光二極管(HBLED)的發(fā)展和增殖發(fā)揮重要作用，在無(wú)線通訊方面它已被用于高功率射頻(RF)設(shè)備如高電子遷移率晶體管(HEMT)和單片微波集成電路(MMIC)。現(xiàn)在在電源應(yīng)用中廣泛采用GaN有著巨大的潛力。
由于氮化鎵的應(yīng)用范圍主要在中低功率產(chǎn)品，Yole由此預(yù)估，氮化鎵半導(dǎo)體材料在2015年至2021年期間成長(zhǎng)率達(dá)到83%，其中電源應(yīng)用占比較大，達(dá)到近60%;相比而言，碳化硅由于市場(chǎng)空間小，成長(zhǎng)相對(duì)緩慢，成長(zhǎng)率在21%左右。
化合物半導(dǎo)體的前景吸引著世界半導(dǎo)體領(lǐng)域企業(yè)都在加緊布局，主要廠商有Skyworks、Qorvo、Avago，其中晶圓制造廠商主要有GCS、穩(wěn)懋、宏捷科技、三安光電等。其中市場(chǎng)前景廣闊的氮化鎵，受到全球領(lǐng)先產(chǎn)商有被英飛凌收購(gòu)的Cree與日本住友的青睞。
我國(guó)化合物半導(dǎo)體受到國(guó)家扶持。其中，三安光電作為集成電路大基金扶持的代工企業(yè)，已經(jīng)在我國(guó)GaN產(chǎn)業(yè)鏈中起到不可比擬的作用，業(yè)務(wù)涵蓋了上游原材料供應(yīng)與設(shè)備制造等環(huán)節(jié)。
2019年GaN半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模科將達(dá)22億美元，維持20%以上的年均增速，成為化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)增速最快的細(xì)分領(lǐng)域之一。需求量的增加主要來(lái)自于GaN 材料器件帶來(lái)的器件在性能方面的提高，以及由于重量、尺寸等縮小打來(lái)的便捷性和經(jīng)濟(jì)性。
