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GaAs將迎來“第二春”

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GaAs將迎來“第二春”

從當(dāng)下和未來化合物半導(dǎo)體市場總量來看,GaAs和InP依然占據(jù)絕大部分,而SiC和GaN則會(huì)在高功率應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大市占率。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

隨著各種高頻和高功率應(yīng)用需求的發(fā)展,化合物半導(dǎo)體市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,相應(yīng)芯片的設(shè)計(jì)和制造業(yè)務(wù)受到越來越多從業(yè)者和資本的關(guān)注,顯現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。

化合物半導(dǎo)體主要是指第二代和第三代半導(dǎo)體材料及工藝,其中,第二代以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)為代表,它們相對(duì)于第一代半導(dǎo)體材料(以硅為主),具有電子遷移率高,光電轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn),非常適用于制造光電和射頻器件。手機(jī)的普及帶動(dòng)了GaAs功率放大器(PA)的增長,迎來了第二代半導(dǎo)體材料的成熟期。近些年,以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的第三代化合物半導(dǎo)體火熱異常,但無論是當(dāng)下,還是未來,以GaAs為代表的第二代化合物半導(dǎo)體依然是射頻器件,特別是手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備用PA的主要材料,占據(jù)著大部分市場份額。

據(jù)ResearchInChina統(tǒng)計(jì),2018-2025年,全球GaAs元器件市場總產(chǎn)值將由95.19億美元增長至160億美元,年均復(fù)合增長率為7.7%。

InP的最大優(yōu)勢在于擁有比GaAs更高的功率密度,這個(gè)化合物特性使得InP在5G毫米波頻段、B5G(Beyond 5G )次太赫茲(THz)頻段運(yùn)用效果更勝GaAs,也是業(yè)界普遍認(rèn)為有潛力成為未來PA主流材料的熱門選項(xiàng)。

GaAs的應(yīng)用

與硅相比,GaAs的主要優(yōu)勢為耐高溫(最高工作溫度可以到攝氏350度左右)、抗輻射、發(fā)光效率高,基于這些特性,GaAs主要用于三個(gè)領(lǐng)域:射頻(RF)、光電、LED,另外,光伏(PV)也有一定規(guī)模的應(yīng)用。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì),2019年,GaAs在射頻、光電子、LED和光伏應(yīng)用領(lǐng)域份額分別為37%、12%、50%和2%,預(yù)計(jì)2025年將變?yōu)?8%、18%、53%和1%。

射頻應(yīng)用方面,隨著5G時(shí)代到來,5G手機(jī)越來越普及,此外,無線網(wǎng)路(如Wi-Fi)普及率也越來越高,且對(duì)性能和網(wǎng)速要求不斷提升。這些系統(tǒng)中的無線射頻模組必定含有的關(guān)鍵零組件是PA、射頻開關(guān)和低噪聲放大器(LNA)等,其中,PA是將無線通信信號(hào)放大的器件,經(jīng)過放大的信號(hào)最終從手機(jī)或者基站發(fā)射出去,PA屬于通信設(shè)備高能耗器件,目前,多數(shù)射頻PA都是基于GaAs材料工藝制造的。

5G手機(jī)中的PA數(shù)量和單價(jià),都比4G時(shí)代大幅增長。5G sub6GHz 頻段中,GaAs HBT仍是PA的重要技術(shù),5G新增了毫米波頻段,GaAs pHEMT 則為重要的技術(shù)路線。總之,手機(jī)PA的這塊大蛋糕在未來還是GaAs的天下。

手機(jī)基站方面,也要用到大量PA,以LDMOS(硅材料)、GaAs和GaN為主。與GaAs和LDMOS相比,GaN具備高頻、高輸出功率的優(yōu)勢,但GaAs憑借可靠性和高性價(jià)比,未來仍將是基站的主流工藝。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì),LDMOS和GaN材料將呈現(xiàn)出此消彼長的關(guān)系,GaAs則保持相對(duì)穩(wěn)定的市場占有率,具體來看,2025年,LDMOS占比將下降到15%,GaN占比將上升到45%,而GaAs占比約為40%。在基站PA GaAs材料占比穩(wěn)定的情況下,未來幾年全球5G基站的建設(shè)將為上游GaAs產(chǎn)業(yè)帶來穩(wěn)定的市場需求。

從歷史上看,GaAs在光電子領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模較小,主要集中在數(shù)據(jù)通信應(yīng)用上,但是,自從2017年蘋果公司在其手機(jī)iPhone X中引入3D感應(yīng)功能,以及Android平臺(tái)采用GaAs垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)以來,VCSEL市場帶動(dòng)GaAs晶圓和外延片生產(chǎn)規(guī)模激增。

在蘋果手機(jī)中,VCSEL主要用于人臉辨識(shí)。VCSEL具有較小的原場發(fā)散角、調(diào)制頻率高且易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模陣列及光電集成等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于光通信、3D傳感、面部識(shí)別、車載激光雷達(dá)等場景,且短期內(nèi)不易被其它技術(shù)取代。隨著手機(jī)3D面部感應(yīng)滲透率提高,以及大容量光纖通信激光器的需求拉動(dòng),全球VCSEL的市場規(guī)模將從2020年的11億美元,增長至2025年的27億美元。因此,以VCSEL為代表的光電子領(lǐng)域?qū)⒊蔀镚aAs市場主要的成長動(dòng)力。

除了VCSEL,光電二極管也是GaAs在光電子領(lǐng)域的重要應(yīng)用。光電二極管是一種小型電子半導(dǎo)體器件,用于將光轉(zhuǎn)換為電流,GaAs光電二極管是一種半導(dǎo)體光傳感器,廣泛應(yīng)用于各種監(jiān)測和高速光纖接收器。消費(fèi)電子(煙霧探測器、光盤播放器、紅外遙控設(shè)備等)和醫(yī)療設(shè)備(計(jì)算機(jī)斷層造影探測器、脈搏血氧計(jì)等)應(yīng)用是GaAs光電二極管市場的主要驅(qū)動(dòng)力。據(jù)Maximize Market Research統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)2027年GaAs光電二極管市場規(guī)模將達(dá)到2687.9億美元,2019-2027年均復(fù)合增長率為4.23%。

LED是GaAs應(yīng)用的重要分支,特別是近些年,Mini LED和Micro LED快速發(fā)展,大幅拓寬了LED顯示技術(shù)的應(yīng)用場景,為GaAs帶來了新的增長空間。

LED由含鎵、砷、磷、氮等的化合物制成,是常用發(fā)光器件,可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能。常規(guī)LED主要應(yīng)用于通用照明、戶外大顯示屏等;Mini LED以HDR、異型顯示器等背光源應(yīng)用為主,適應(yīng)用于手機(jī)、電視、車用面板及電競筆記本電腦等產(chǎn)品;Micro LED的應(yīng)用概念跟前兩者有很大差異,可應(yīng)用在穿戴式的手表、手機(jī)、車用顯示器、擴(kuò)增實(shí)境/虛擬實(shí)境、顯示屏及電視等領(lǐng)域。Mini LED是LED背光的改良版本,可以大幅提升液晶畫面效果,同時(shí)成本相對(duì)容易控制,有望成為市場的主流。Micro LED在畫質(zhì)方面會(huì)有質(zhì)的提升,是新一代革命性的顯示技術(shù),若實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將推動(dòng)GaAs市場快速增長。

產(chǎn)業(yè)格局

在GaAs芯片制造方面,行業(yè)龍頭企業(yè)仍以IDM為主,廠商主要包括美國的Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago以及Wolfspeed,還有德國的Infineon。這些IDM,以Avago和Skyworks為例,當(dāng)自身產(chǎn)能不足時(shí),會(huì)將產(chǎn)品交給代工廠生產(chǎn),Avago的主要代工廠商是穩(wěn)懋(WIN),Skyworks的代工廠商是宏捷科技(AWSC),Qorvo的產(chǎn)能充足,主要自產(chǎn),而且還會(huì)向外提供代工服務(wù)。

根據(jù)穩(wěn)懋2021年報(bào)數(shù)據(jù),目前,GaAs芯片制造市場中,IDM企業(yè)占有超過50%的市場份額,在射頻GaAs芯片市場,IDM占據(jù)明顯優(yōu)勢,穩(wěn)懋2021年報(bào)援引StrategyAnalytics數(shù)據(jù)顯示,Skyworks和Qorvo分別占市場份額的31.6%和29.7%,GaAs晶圓代工龍頭穩(wěn)懋占比僅9.2%。

近些年,化合物半導(dǎo)體的晶圓代工比例在不斷提升,不過,由于化合物半導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)、成分、缺陷等方面難于硅晶圓制造,能提供高水平晶圓代工的企業(yè)并不多,目前,全球GaAs晶圓代工主要聚集在中國臺(tái)灣地區(qū)和美國,穩(wěn)懋、GCS(環(huán)宇)和宏捷科技占據(jù)著全球90%的市場份額,據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計(jì),在全球GaAs晶圓代工領(lǐng)域,穩(wěn)懋以71%的市占率獨(dú)占鰲頭。

目前來看,GaAs晶圓代工廠的主要客戶是Avago、Skyworks等IDM大廠。前些年,Avago將其位于科羅拉多的工廠出售給了GaAs代工龍頭穩(wěn)懋,Avago還入股穩(wěn)懋,成為后者的大股東之一,Avago的HBT產(chǎn)品大多交給穩(wěn)懋代工。這些從一個(gè)側(cè)面說明了IDM產(chǎn)能外包成為了一種趨勢,化合物半導(dǎo)體代工市場正在快速成長。

代工業(yè)務(wù)的發(fā)展,在很大程度上是因?yàn)镚aAs技術(shù)和市場已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的階段,特別是其襯底和器件技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,產(chǎn)品多樣化,相應(yīng)的設(shè)計(jì)企業(yè)增加,使得代工業(yè)務(wù)需求不斷增加。這與邏輯器件代工業(yè)的發(fā)展軌跡類似。

隨著5G的普及,相應(yīng)的高性能射頻和功率器件訂單明顯增加,訂單的超預(yù)期使得GaAs晶圓代工大廠產(chǎn)能吃緊。隨著5G的大規(guī)模應(yīng)用,該市場的需求量還將進(jìn)一步提升,龍頭廠商產(chǎn)能進(jìn)入滿載周期,給中國大陸化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商帶來了商機(jī),在國內(nèi)的GaAs代工領(lǐng)域,玩家總體數(shù)量不多,能提供高水平代工業(yè)務(wù)的更是鳳毛麟角,主要有三安光電、海特高新等少數(shù)企業(yè),其中,三安光電作為國產(chǎn)化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的龍頭企業(yè),已經(jīng)建成國內(nèi)首條6英寸GaAs、GaN外延片產(chǎn)線并投入量產(chǎn)。

在制程工藝方面,化合物半導(dǎo)體與存儲(chǔ)器和邏輯器件有很大區(qū)別,因?yàn)榍罢呙嫦蛏漕l、高電壓、大功率、光電子等應(yīng)用領(lǐng)域,并不追求很先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn),GaAs器件以0.13μm、0.18μm以上制程為主,Qorvo正在進(jìn)行90nm工藝研發(fā)。該領(lǐng)域基本不需要60nm以下的制程。

此外,由于受GaAs襯底尺寸限制,目前的生產(chǎn)線以4英寸和6英寸晶圓為主。

結(jié)語

在材料特性方面,以GaAs為代表的第二代化合物半導(dǎo)體明顯優(yōu)于第一代半導(dǎo)體材料硅,特別是在射頻和光電子應(yīng)用領(lǐng)域。與此同時(shí),與SiC、GaN這些第三代化合物半導(dǎo)體材料相比,GaAs的工藝成熟度和性價(jià)比也具備明顯優(yōu)勢,特別是在中低電壓應(yīng)用領(lǐng)域,優(yōu)勢更為明顯。

總之,從當(dāng)下和未來化合物半導(dǎo)體市場總量來看,GaAs和InP依然占據(jù)絕大部分,而SiC和GaN則會(huì)在高功率應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大市占率。

在GaAs芯片制造方面,與邏輯芯片(以CPU、GPU等處理器為代表)呈現(xiàn)出相似的發(fā)展趨勢,那就是晶圓代工比例逐步上升,IDM的市占率呈下滑態(tài)勢,不過,在可預(yù)見的未來,IDM依然會(huì)占據(jù)半壁江山,與晶圓代工分庭抗禮。

本文為轉(zhuǎn)載內(nèi)容,授權(quán)事宜請(qǐng)聯(lián)系原著作權(quán)人。

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從當(dāng)下和未來化合物半導(dǎo)體市場總量來看,GaAs和InP依然占據(jù)絕大部分,而SiC和GaN則會(huì)在高功率應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大市占率。

文|半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫

隨著各種高頻和高功率應(yīng)用需求的發(fā)展,化合物半導(dǎo)體市場規(guī)模不斷擴(kuò)大,相應(yīng)芯片的設(shè)計(jì)和制造業(yè)務(wù)受到越來越多從業(yè)者和資本的關(guān)注,顯現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。

化合物半導(dǎo)體主要是指第二代和第三代半導(dǎo)體材料及工藝,其中,第二代以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)為代表,它們相對(duì)于第一代半導(dǎo)體材料(以硅為主),具有電子遷移率高,光電轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點(diǎn),非常適用于制造光電和射頻器件。手機(jī)的普及帶動(dòng)了GaAs功率放大器(PA)的增長,迎來了第二代半導(dǎo)體材料的成熟期。近些年,以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的第三代化合物半導(dǎo)體火熱異常,但無論是當(dāng)下,還是未來,以GaAs為代表的第二代化合物半導(dǎo)體依然是射頻器件,特別是手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備用PA的主要材料,占據(jù)著大部分市場份額。

據(jù)ResearchInChina統(tǒng)計(jì),2018-2025年,全球GaAs元器件市場總產(chǎn)值將由95.19億美元增長至160億美元,年均復(fù)合增長率為7.7%。

InP的最大優(yōu)勢在于擁有比GaAs更高的功率密度,這個(gè)化合物特性使得InP在5G毫米波頻段、B5G(Beyond 5G )次太赫茲(THz)頻段運(yùn)用效果更勝GaAs,也是業(yè)界普遍認(rèn)為有潛力成為未來PA主流材料的熱門選項(xiàng)。

GaAs的應(yīng)用

與硅相比,GaAs的主要優(yōu)勢為耐高溫(最高工作溫度可以到攝氏350度左右)、抗輻射、發(fā)光效率高,基于這些特性,GaAs主要用于三個(gè)領(lǐng)域:射頻(RF)、光電、LED,另外,光伏(PV)也有一定規(guī)模的應(yīng)用。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì),2019年,GaAs在射頻、光電子、LED和光伏應(yīng)用領(lǐng)域份額分別為37%、12%、50%和2%,預(yù)計(jì)2025年將變?yōu)?8%、18%、53%和1%。

射頻應(yīng)用方面,隨著5G時(shí)代到來,5G手機(jī)越來越普及,此外,無線網(wǎng)路(如Wi-Fi)普及率也越來越高,且對(duì)性能和網(wǎng)速要求不斷提升。這些系統(tǒng)中的無線射頻模組必定含有的關(guān)鍵零組件是PA、射頻開關(guān)和低噪聲放大器(LNA)等,其中,PA是將無線通信信號(hào)放大的器件,經(jīng)過放大的信號(hào)最終從手機(jī)或者基站發(fā)射出去,PA屬于通信設(shè)備高能耗器件,目前,多數(shù)射頻PA都是基于GaAs材料工藝制造的。

5G手機(jī)中的PA數(shù)量和單價(jià),都比4G時(shí)代大幅增長。5G sub6GHz 頻段中,GaAs HBT仍是PA的重要技術(shù),5G新增了毫米波頻段,GaAs pHEMT 則為重要的技術(shù)路線??傊?,手機(jī)PA的這塊大蛋糕在未來還是GaAs的天下。

手機(jī)基站方面,也要用到大量PA,以LDMOS(硅材料)、GaAs和GaN為主。與GaAs和LDMOS相比,GaN具備高頻、高輸出功率的優(yōu)勢,但GaAs憑借可靠性和高性價(jià)比,未來仍將是基站的主流工藝。據(jù)Yole統(tǒng)計(jì),LDMOS和GaN材料將呈現(xiàn)出此消彼長的關(guān)系,GaAs則保持相對(duì)穩(wěn)定的市場占有率,具體來看,2025年,LDMOS占比將下降到15%,GaN占比將上升到45%,而GaAs占比約為40%。在基站PA GaAs材料占比穩(wěn)定的情況下,未來幾年全球5G基站的建設(shè)將為上游GaAs產(chǎn)業(yè)帶來穩(wěn)定的市場需求。

從歷史上看,GaAs在光電子領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模較小,主要集中在數(shù)據(jù)通信應(yīng)用上,但是,自從2017年蘋果公司在其手機(jī)iPhone X中引入3D感應(yīng)功能,以及Android平臺(tái)采用GaAs垂直共振腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)以來,VCSEL市場帶動(dòng)GaAs晶圓和外延片生產(chǎn)規(guī)模激增。

在蘋果手機(jī)中,VCSEL主要用于人臉辨識(shí)。VCSEL具有較小的原場發(fā)散角、調(diào)制頻率高且易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模陣列及光電集成等優(yōu)點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于光通信、3D傳感、面部識(shí)別、車載激光雷達(dá)等場景,且短期內(nèi)不易被其它技術(shù)取代。隨著手機(jī)3D面部感應(yīng)滲透率提高,以及大容量光纖通信激光器的需求拉動(dòng),全球VCSEL的市場規(guī)模將從2020年的11億美元,增長至2025年的27億美元。因此,以VCSEL為代表的光電子領(lǐng)域?qū)⒊蔀镚aAs市場主要的成長動(dòng)力。

除了VCSEL,光電二極管也是GaAs在光電子領(lǐng)域的重要應(yīng)用。光電二極管是一種小型電子半導(dǎo)體器件,用于將光轉(zhuǎn)換為電流,GaAs光電二極管是一種半導(dǎo)體光傳感器,廣泛應(yīng)用于各種監(jiān)測和高速光纖接收器。消費(fèi)電子(煙霧探測器、光盤播放器、紅外遙控設(shè)備等)和醫(yī)療設(shè)備(計(jì)算機(jī)斷層造影探測器、脈搏血氧計(jì)等)應(yīng)用是GaAs光電二極管市場的主要驅(qū)動(dòng)力。據(jù)Maximize Market Research統(tǒng)計(jì),預(yù)計(jì)2027年GaAs光電二極管市場規(guī)模將達(dá)到2687.9億美元,2019-2027年均復(fù)合增長率為4.23%。

LED是GaAs應(yīng)用的重要分支,特別是近些年,Mini LED和Micro LED快速發(fā)展,大幅拓寬了LED顯示技術(shù)的應(yīng)用場景,為GaAs帶來了新的增長空間。

LED由含鎵、砷、磷、氮等的化合物制成,是常用發(fā)光器件,可高效地將電能轉(zhuǎn)化為光能。常規(guī)LED主要應(yīng)用于通用照明、戶外大顯示屏等;Mini LED以HDR、異型顯示器等背光源應(yīng)用為主,適應(yīng)用于手機(jī)、電視、車用面板及電競筆記本電腦等產(chǎn)品;Micro LED的應(yīng)用概念跟前兩者有很大差異,可應(yīng)用在穿戴式的手表、手機(jī)、車用顯示器、擴(kuò)增實(shí)境/虛擬實(shí)境、顯示屏及電視等領(lǐng)域。Mini LED是LED背光的改良版本,可以大幅提升液晶畫面效果,同時(shí)成本相對(duì)容易控制,有望成為市場的主流。Micro LED在畫質(zhì)方面會(huì)有質(zhì)的提升,是新一代革命性的顯示技術(shù),若實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將推動(dòng)GaAs市場快速增長。

產(chǎn)業(yè)格局

在GaAs芯片制造方面,行業(yè)龍頭企業(yè)仍以IDM為主,廠商主要包括美國的Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago以及Wolfspeed,還有德國的Infineon。這些IDM,以Avago和Skyworks為例,當(dāng)自身產(chǎn)能不足時(shí),會(huì)將產(chǎn)品交給代工廠生產(chǎn),Avago的主要代工廠商是穩(wěn)懋(WIN),Skyworks的代工廠商是宏捷科技(AWSC),Qorvo的產(chǎn)能充足,主要自產(chǎn),而且還會(huì)向外提供代工服務(wù)。

根據(jù)穩(wěn)懋2021年報(bào)數(shù)據(jù),目前,GaAs芯片制造市場中,IDM企業(yè)占有超過50%的市場份額,在射頻GaAs芯片市場,IDM占據(jù)明顯優(yōu)勢,穩(wěn)懋2021年報(bào)援引StrategyAnalytics數(shù)據(jù)顯示,Skyworks和Qorvo分別占市場份額的31.6%和29.7%,GaAs晶圓代工龍頭穩(wěn)懋占比僅9.2%。

近些年,化合物半導(dǎo)體的晶圓代工比例在不斷提升,不過,由于化合物半導(dǎo)體在結(jié)構(gòu)、成分、缺陷等方面難于硅晶圓制造,能提供高水平晶圓代工的企業(yè)并不多,目前,全球GaAs晶圓代工主要聚集在中國臺(tái)灣地區(qū)和美國,穩(wěn)懋、GCS(環(huán)宇)和宏捷科技占據(jù)著全球90%的市場份額,據(jù)Strategy Analytics統(tǒng)計(jì),在全球GaAs晶圓代工領(lǐng)域,穩(wěn)懋以71%的市占率獨(dú)占鰲頭。

目前來看,GaAs晶圓代工廠的主要客戶是Avago、Skyworks等IDM大廠。前些年,Avago將其位于科羅拉多的工廠出售給了GaAs代工龍頭穩(wěn)懋,Avago還入股穩(wěn)懋,成為后者的大股東之一,Avago的HBT產(chǎn)品大多交給穩(wěn)懋代工。這些從一個(gè)側(cè)面說明了IDM產(chǎn)能外包成為了一種趨勢,化合物半導(dǎo)體代工市場正在快速成長。

代工業(yè)務(wù)的發(fā)展,在很大程度上是因?yàn)镚aAs技術(shù)和市場已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的階段,特別是其襯底和器件技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,產(chǎn)品多樣化,相應(yīng)的設(shè)計(jì)企業(yè)增加,使得代工業(yè)務(wù)需求不斷增加。這與邏輯器件代工業(yè)的發(fā)展軌跡類似。

隨著5G的普及,相應(yīng)的高性能射頻和功率器件訂單明顯增加,訂單的超預(yù)期使得GaAs晶圓代工大廠產(chǎn)能吃緊。隨著5G的大規(guī)模應(yīng)用,該市場的需求量還將進(jìn)一步提升,龍頭廠商產(chǎn)能進(jìn)入滿載周期,給中國大陸化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商帶來了商機(jī),在國內(nèi)的GaAs代工領(lǐng)域,玩家總體數(shù)量不多,能提供高水平代工業(yè)務(wù)的更是鳳毛麟角,主要有三安光電、海特高新等少數(shù)企業(yè),其中,三安光電作為國產(chǎn)化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的龍頭企業(yè),已經(jīng)建成國內(nèi)首條6英寸GaAs、GaN外延片產(chǎn)線并投入量產(chǎn)。

在制程工藝方面,化合物半導(dǎo)體與存儲(chǔ)器和邏輯器件有很大區(qū)別,因?yàn)榍罢呙嫦蛏漕l、高電壓、大功率、光電子等應(yīng)用領(lǐng)域,并不追求很先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn),GaAs器件以0.13μm、0.18μm以上制程為主,Qorvo正在進(jìn)行90nm工藝研發(fā)。該領(lǐng)域基本不需要60nm以下的制程。

此外,由于受GaAs襯底尺寸限制,目前的生產(chǎn)線以4英寸和6英寸晶圓為主。

結(jié)語

在材料特性方面,以GaAs為代表的第二代化合物半導(dǎo)體明顯優(yōu)于第一代半導(dǎo)體材料硅,特別是在射頻和光電子應(yīng)用領(lǐng)域。與此同時(shí),與SiC、GaN這些第三代化合物半導(dǎo)體材料相比,GaAs的工藝成熟度和性價(jià)比也具備明顯優(yōu)勢,特別是在中低電壓應(yīng)用領(lǐng)域,優(yōu)勢更為明顯。

總之,從當(dāng)下和未來化合物半導(dǎo)體市場總量來看,GaAs和InP依然占據(jù)絕大部分,而SiC和GaN則會(huì)在高功率應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大市占率。

在GaAs芯片制造方面,與邏輯芯片(以CPU、GPU等處理器為代表)呈現(xiàn)出相似的發(fā)展趨勢,那就是晶圓代工比例逐步上升,IDM的市占率呈下滑態(tài)勢,不過,在可預(yù)見的未來,IDM依然會(huì)占據(jù)半壁江山,與晶圓代工分庭抗禮。

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