化合物半導體布局未來
公司對化合物半導體材料并不陌生,LED芯片便是使用GaAs和GaN的外延片生產的。化合物半導體射頻及功率芯片相比于LED芯片需要更復雜的生產工藝和生產流程,是對化合物半導體材料應用的延伸。
化合物半導體行業情況
第一代半導體材料Si的應用,標志著人類邁進了信息化時代; 從2000年開始,化合物半導體市場逐步擴大,以砷化鎵(GaAs)、氮化鎵、碳化硅為首的半導體材料應用增多。

GaAs 一直主導手機功率放大器(PA)市場,帶動了無線通信、多媒體等技術的飛速發展,同時還可以用來生產紅黃光發光二極管、激光器等光信息處理元器件。GaN 早在20 世紀50 年代就已經被發現并研究,但是由于工藝的限制,產業化一直難以解決, 直到近一二十年,寬禁帶半導體的研究和應用才得到了真正的發展,產業規模不斷壯大。

與傳統Si半導體相比的優勢
GaAs 一直主導手機功率放大器(PA)市場,帶動了無線通信、多媒體等技術的飛速發展,同時還可以用來生產紅黃光發光二極管、激光器等光信息處理元器件。GaN 早在20 世紀50 年代就已經被發現并研究,但是由于工藝的限制,產業化一直難以解決, 直到近一二十年,寬禁帶半導體的研究和應用才得到了真正的發展,產業規模不斷壯大。

第二代半導體代表:GaAs
GaAs主要適用于高頻及無線通信領域中的IC 器件。由GaAs 制出的高頻、耐高溫、防輻射的器件已經被應用在無線通信、光通信、激光器等領域,在全球范圍內廣泛應用于移動設備、網絡基礎設施、國防和航空航天等產業。


在手機無線網絡中,系統中的無線射頻模組必定含有兩個關鍵的砷化鎵半導體零組件:射頻功率放大器(HBT工藝)和射頻開關器(pHEMT)。目前一部4G手機平均使用7顆PA和4個射頻開關器,未來隨著4G手機、5G手機滲透率不斷提升,手機用的砷化鎵元件還將不斷增長。

砷化鎵產業鏈包括外延片、IC 設計、晶圓制造、封裝測試四個環節,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 設計廠商主要有Microchip、Microsemi、和茂、銳迪科等;晶圓制造廠商主要有GCS、穩懋、宏捷科技、三安光電等;封測廠商主要有同欣、菱生、臺達電等。

第三代半導體代表:GaN
GaN是寬禁帶半導體的核心代表,較高的禁帶寬度決定了由其制造的半導體器件可以在高壓、高溫的環境中正常工作。過去十年,GaN已在多個行業領域產生了重大影響,在光電方面它已對高亮發光二極管(HBLED)的發展和增殖發揮重要作用,在無線通訊方面它已被用于高功率射頻(RF)設備如高電子遷移率晶體管(HEMT)和單片微波集成電路(MMIC)。現在在電源應用中廣泛采用GaN有著巨大的潛力。

由于氮化鎵的應用范圍主要在中低功率產品,Yole由此預估,氮化鎵半導體材料在2015年至2021年期間成長率達到83%,其中電源應用占比較大,達到近60%;相比而言,碳化硅由于市場空間小,成長相對緩慢,成長率在21%左右。

化合物半導體的前景吸引著世界半導體領域企業都在加緊布局,主要廠商有Skyworks、Qorvo、Avago,其中晶圓制造廠商主要有GCS、穩懋、宏捷科技、三安光電等。其中市場前景廣闊的氮化鎵,受到全球領先產商有被英飛凌收購的Cree與日本住友的青睞。

我國化合物半導體受到國家扶持。其中,三安光電作為集成電路大基金扶持的代工企業,已經在我國GaN產業鏈中起到不可比擬的作用,業務涵蓋了上游原材料供應與設備制造等環節。

2019年GaN半導體器件市場規模科將達22億美元,維持20%以上的年均增速,成為化合物半導體市場增速最快的細分領域之一。需求量的增加主要來自于GaN 材料器件帶來的器件在性能方面的提高,以及由于重量、尺寸等縮小打來的便捷性和經濟性。
