化合物半导体产业链分析报告-0428(1)ppt课件

第二代及第三代半导体产业链展示
1.砷化镓：
GaAs单晶棒--GaAs衬底片--外延--集成电路设计--器件制造--封装测试
GaAs产业链出现了一定程度的分工，但是IDM模式依旧是主流，全球占比前五的企业 中，除了专业的代工台湾稳懋，其余均是集设计、芯片制造和封装测试为一体的IDM企业。
2.磷化铟：
通常所说的化合物半导体多指晶态无机化合物半导体，主要是二元化合物如：砷化镓、磷化铟等
优势介绍
▪ 化合物半导体相对于硅、具有
– 直接禁带结构，且禁带宽度更大； – 电子饱和漂移速度更高等特点；
▪ 性能优异
– 光电性能优异、高速、高频、大功率 – 耐高温和高辐射等特征；
▪ 具有先天优势，可应用于
– 光电及微波器件 – 电力电子器件。
与化合物半导体相关的定义
▪ 化合物半导体是区别于硅和锗等单质的一类半导体
– 主要包括砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅、氧化锌、钙钛矿、氧化镓等化学元素组成为化合物 的材料。
▪ 化合物半导体器件是用以上材料替代硅材料制成的半导体器件。 ▪ 砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅是四种已经得到产业化应用的化合物半导体。
InP与GaAs产业链非常相似，境外企业重合较大，境内企业数量较少，只在衬底环节有 少量公司。
3.氮化镓：
GaN单晶衬底-- GaN外延生长--设计-- GaN 器件制造--封装测试。 GaN器件具有明确的产业链分工， GaN电力电子器件和微波射频器件除了GaN衬底环节
外，其他环节以IDM企业为主。
衬底材料的主流制造技术及发5G展趋势
主要是PVT、HTCVD和LPE法； SiC 大尺寸和高质量SiC生长技术是未来趋势
目前主流方法是PVT法；
HVPE法
GaN
GaN
同质外延依然是GaN器件的技术改进方向
InP单晶衬底制造技术与GaAs 几乎一致
InP
改进的LEC和VGF法将成为未来InP单晶生长的主流技术
4、 SiC衬底
（1）主要产品
（1）主要产品
GaN衬底主要分为单晶衬底和厚膜衬底
SiC衬底主要分为半绝缘型和半导电型；
（2）市场规模
（2）市场规模
GaN 衬底全球2-3亿美元；国内2500万元； 国际1.6亿美元；国内6亿元；
（3）产品价格
（3）产品价格
半绝缘GaN 2英寸3000美元/片；
n型SiC6衬底6英寸7000元/片；
电力电子器件
概要
一、化合物半导体概述
二、化合物半导体产业链分析
衬底材料 材料外延 器件制造
三、我国化合物半导体发展机遇与挑战
四、化合物半导体投资策略与建议
衬底材料概述
▪ 化合物半导体单晶衬底材料：
– 主要有GaAs、InP、GaN、SiC等。
▪ GaAs和InP的制造方法均相同：
– 均使用VGF或LEC等熔融液态凝固结晶。
2、 InP衬底 （1）主要产品 InP衬底主要分为半绝缘InP和半 导体InP ； （2）市场规模 半绝缘InP 5000万美元； 半导体InP 3000万美元； （3）产品价格 半绝缘InP 2英寸200-300美元/片； 半导体InP2英寸150-200美元/片；
衬底材料市场分析-2
3、GaN衬底
半绝缘型衬底6英寸20000元/片；
材料外延技术发展
外延是指以衬底晶格向外延伸的形式生长新晶体的过程，是一种薄膜生长工艺； 主要采用金属有机化学气相沉积或分子束外延方法 1、 GaAs 异质结双载流子赝高迁移率晶体管的外延结构是 GaAs外延片的发展趋势； 2、GaN GaN-on-SiC外延片主要用于制造微波射频器件 3、 SiC SiC的无偏移或小偏移外延是发展的重要方向。
Fra Baidu bibliotek
液封提拉法 垂直梯度冷凝法 垂直布里奇法
GaAS
在产品质量和不断降低成本的要求下，不断改进的LEC和VGF法将是主流方向
衬底材料市场分析-1
1、 GaAs衬底 （1）主要产品 GaAs衬底主要为半绝缘GaAS和半导体 GaAS； （2）市场规模 半绝缘砷化镓1.4亿美元； 半导体砷化镓3.7亿美元； （3）产品价格 半绝缘砷化镓6英寸110-150美元/片； 半导体砷化镓4英寸20-30美元/片；
化合物半导体产业链分析
报告人：袁清升
丁酉年作
概要 一、化合物半导体概述 二、化合物半导体产业链分析 三、我国化合物半导体发展机遇与挑战 四、化合物半导体投资策略与建议
概要
一、化合物半导体概述
定义与分类 优势及应用领域 产业链发展及特点
二、化合物半导体产业链分析
三、我国化合物半导体发展机遇与挑战
四、化合物半导体投资策略与建议
4.碳化硅：
SiC电力电子器件多为IDM企业，产业分工不显著，少有专门的设计公司。
应用领域及产业特点
航空航天
微波射频器件
光子、量子等高端集成电路
军工
光电器件
产 1、发展模式逐渐由IDM模式转化为代工生产 业 2、化合物半导体制造不追求最先进的制程工艺
特 3、各国政府高度重视，发布计划推动发展
点 4、国际龙头企业加紧布局，兼并重组日益加剧
分类
▪ 按化学结构分类：
– 晶态无机化合物，如：III-V族半导体； – 氧化物半导体，如用于制造气敏器件的氧化锌ZnO等； – IV-IV族半导体
▪ 按照发展历程分类：
– 第一代半导体是Si、Ge等单质半导体材料； – 第二代半导体以GaAs和InP等材料为代表； – 第三代半导体材料以GaN和SiC等材料为代表。
国内已成功批量生产6英寸N型SiC外延片，6寸P型SiC外延材料实现批量生产。 GaN外延材料方面，已实现商业化的6英寸Si基GaN外延材料和器件，GaN外延层厚度超过5μm（耐压600V）。
产业链介绍
▪ 半导体主要由四个组成部分组成，通常将半导体和集成电路等价：
– 集成电路(约占81%)； – 光电器件(约占10%)； – 分立器件(约占6%)； – 传感器(约占3%)
▪ 集成电路按产品种类又主要分为四大类：微处理器，存储器，逻辑器件，模拟器件。
▪ 半导体产业链：
单晶衬底--材料制造--外延生长--设计--芯片加工--封装测试。
▪ GaN主要使用氢化物气相外延法
– 薄膜外延法。
▪ SiC单晶衬底
– 主要使用基于籽料晶的PVT法。
国内开始批量生产4英寸SiC导电衬底并开发出6英寸样品；但国产SiC衬底仍存在相对较高的位错缺陷密度。 国内已开发出射频器件用2英寸SiC高阻衬底材料； 目前能够批量供应2英寸GaN衬底，已开发出4英寸GaN衬底样品。