化合物半导体的两个关键【附PPT】

凭借成熟制程及成本较低的优势，第一代硅质半导体芯片已成为了人们生活中不可或缺的重要器件。不过，硅质半导体由于材料本身限制，无法在高温、高频以及高电压等环境中使用，这让化合物半导体逐渐崭露头角。

在此背景下，集邦咨询TrendForce于4月24日隆重举办第三场线上讲坛——《需求在呼唤，化合物半导体风云再起》，集邦咨询分析师王尊民围绕化合物半导体产业的发展历程、产业现状以及中外竞争格局做了详细的分析。

两个关键

化合物半导体主要指砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC) 等第二、第三代半导体，相比第一代单质半导体，在高频性能、高温性能方面优异很多。

砷化镓：具有高频、抗辐射、耐高温的特性，大规模应用于无线通讯领域，目前已经成为PA和Switch的主流材料；

氮化镓：主要被应用于通讯基站、功率器件等领域，功放效率高、功率密度大，因而能节省大量电能，同时减少基站体积和质量；

碳化硅：主要用于大功率高频功率器件，如汽车、工业用途等。

化合物半导体应用领域，Source：集邦咨询TrendForce

根据王尊民介绍，现行化合物半导体的供应链关系，主要透过衬底商提供适当的晶圆，并由外延厂进行所需之反应层材料成长，随后再透过IDM厂或各自独立的代工厂(设计、制造及封测)进行加工，最终再由终端产品商加工统整后贩卖至消费者手中。

化合物半导体供应链展示，Source：集邦咨询TrendForce

考虑到化合物半导体衬底在生长过程中产生部分缺陷(Defect)，所以制作器件前需透过外延程序(如MOCVD、MBE等)，再次成长所需的反应层，借此降低并满足器件性能表现。

化合物半导体外延成长方式，Source：集邦咨询TrendForce

而衬底方面，目前化合物半导体主要以6寸衬底为主，并试图满足GaAs、 SiC、GaN on Si / SiC等各类器件生产之需求。

化合物半导体衬底选择，Source：集邦咨询TrendForce

然而，由于化合物半导体属于二元以上的结构，在衬底及外延的制备上，相较于传统硅材料困难许多。所以王尊民表示，如何有效控制衬底与外延质量，是决定化合物半导体器件的特性关键。

疫情风云

事实上，化合物半导体并不是最近几年才有的产物，其发展历史甚至可以追溯到上个世纪四五十年代。不过，直到本世纪，化合物半导体才真正开始普及和兴起，尤其是最近几年中国开始大规模投资化合物半导体，产业渐趋繁荣。

化合物半导体发展历程，Source：集邦咨询TrendForce

然而，由于受到中美贸易摩擦及突如其来的新冠肺炎疫情影响，化合物半导体产业的应用也受到波及。

具体来看，王尊民认为，基于砷化镓或是氮化镓的射频器件受到不小震荡。其中，砷化镓技术相较其他成熟，但由于市场仍以手机射频为主，所以影响较大，预估2020年小幅下跌。而氮化镓器件仍处于开发阶段，目前主要应用于基站射频技术，预计2020年还将呈现小幅增长。

砷化镓&氮化镓RF市场预估，Source：集邦咨询TrendForce

而功率器件方面，虽然遭受大环境影响，但王尊民表示，由于功率器件已是化合物半导体的发展重点，其成长动能依旧显著。

其中，碳化硅材料由于衬底生产难度大，功率器件成长幅度稍有受限，后续有待衬底技术持续精进。不过，氮化镓功率器件的技术发展相对成熟，虽大环境不佳而成长放缓，但向上幅度仍为明显。

碳化硅&氮化镓功率器件市场预估，Source：集邦咨询TrendForce

中外竞逐

整体来看，虽然遭受中美贸易摩擦和疫情影响拖累了半导体发展进程，但化合物半导体凭借于本身的材料特性和新兴应用需求旺盛，各家化合物半导体IDM厂相继都推出了相关措施应对。

像科沃（Qorvo）、意法半导体、安森美以及国内的三安光电和英诺赛科等厂商都纷纷通过新品、并购或是新建生产线等方式积极参与市场竞争，扩大影响力。

例如，面对新冠肺炎疫情，近期Qorvo续推RF Fusion新一代产品，要求满足各类低、中、高阶5G手机发展，适度提供各项射频前端(如PA、Filter、Multiplexing、LNA等)等搭配组合，借此合乎薄型化、快速传输等目的。

而国内的英诺赛科则极布局氮化镓充电器市场，并且在珠海之后，预计将于2020年在苏州成第二条8寸GaN on Si器件生产线。

目前来看，在化合物半导体领域，中国厂商虽然和国际厂商相比仍有技术差距，但王尊民认为，随着国家大基金的大力支持以及相关厂商的不断布局，相信差距将不断缩小。当前唯有真实掌握市场需求，厂商才有机会在竞争中当中成长及获利。

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