化合物半导体布局未来
公司对化合物半导体材料并不陌生,LED芯片便是使用GaAs和GaN的外延片生产的。化合物半导体射频及功率芯片相比于LED芯片需要更复杂的生产工艺和生产流程,是对化合物半导体材料应用的延伸。
化合物半导体行业情况
第一代半导体材料Si的应用,标志着人类迈进了信息化时代; 从2000年开始,化合物半导体市场逐步扩大,以砷化镓(GaAs)、氮化镓、碳化硅为首的半导体材料应用增多。

GaAs 一直主导手机功率放大器(PA)市场,带动了无线通信、多媒体等技术的飞速发展,同时还可以用来生产红黄光发光二极管、激光器等光信息处理元器件。GaN 早在20 世纪50 年代就已经被发现并研究,但是由于工艺的限制,产业化一直难以解决, 直到近一二十年,宽禁带半导体的研究和应用才得到了真正的发展,产业规模不断壮大。

与传统Si半导体相比的优势
GaAs 一直主导手机功率放大器(PA)市场,带动了无线通信、多媒体等技术的飞速发展,同时还可以用来生产红黄光发光二极管、激光器等光信息处理元器件。GaN 早在20 世纪50 年代就已经被发现并研究,但是由于工艺的限制,产业化一直难以解决, 直到近一二十年,宽禁带半导体的研究和应用才得到了真正的发展,产业规模不断壮大。

第二代半导体代表:GaAs
GaAs主要适用于高频及无线通信领域中的IC 器件。由GaAs 制出的高频、耐高温、防辐射的器件已经被应用在无线通信、光通信、激光器等领域,在全球范围内广泛应用于移动设备、网络基础设施、国防和航空航天等产业。


在手机无线网络中,系统中的无线射频模组必定含有两个关键的砷化镓半导体零组件:射频功率放大器(HBT工艺)和射频开关器(pHEMT)。目前一部4G手机平均使用7颗PA和4个射频开关器,未来随着4G手机、5G手机渗透率不断提升,手机用的砷化镓元件还将不断增长。

砷化镓产业链包括外延片、IC 设计、晶圆制造、封装测试四个环节,采用IDM 模式的厂商主要有Skyworks、Qorvo、Avago 等;外延片厂商主要有IQE、Emcore、全新等; IC 设计厂商主要有Microchip、Microsemi、和茂、锐迪科等;晶圆制造厂商主要有GCS、稳懋、宏捷科技、三安光电等;封测厂商主要有同欣、菱生、台达电等。

第三代半导体代表:GaN
GaN是宽禁带半导体的核心代表,较高的禁带宽度决定了由其制造的半导体器件可以在高压、高温的环境中正常工作。过去十年,GaN已在多个行业领域产生了重大影响,在光电方面它已对高亮发光二极管(HBLED)的发展和增殖发挥重要作用,在无线通讯方面它已被用于高功率射频(RF)设备如高电子迁移率晶体管(HEMT)和单片微波集成电路(MMIC)。现在在电源应用中广泛采用GaN有着巨大的潜力。

由于氮化镓的应用范围主要在中低功率产品,Yole由此预估,氮化镓半导体材料在2015年至2021年期间成长率达到83%,其中电源应用占比较大,达到近60%;相比而言,碳化硅由于市场空间小,成长相对缓慢,成长率在21%左右。

化合物半导体的前景吸引着世界半导体领域企业都在加紧布局,主要厂商有Skyworks、Qorvo、Avago,其中晶圆制造厂商主要有GCS、稳懋、宏捷科技、三安光电等。其中市场前景广阔的氮化镓,受到全球领先产商有被英飞凌收购的Cree与日本住友的青睐。

我国化合物半导体受到国家扶持。其中,三安光电作为集成电路大基金扶持的代工企业,已经在我国GaN产业链中起到不可比拟的作用,业务涵盖了上游原材料供应与设备制造等环节。

2019年GaN半导体器件市场规模科将达22亿美元,维持20%以上的年均增速,成为化合物半导体市场增速最快的细分领域之一。需求量的增加主要来自于GaN 材料器件带来的器件在性能方面的提高,以及由于重量、尺寸等缩小打来的便捷性和经济性。
