化合物半导体产业链分析报告-0428(1)
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▪ 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；
衬底材料的主流制造技5G术及发 展趋势
主法要 ；是PVT、HTCVD和LSPiEC 大尺寸和高质量SiC生长技术是未
衬底材料市场分析-2
3、GaN衬底
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 SiC衬底主要分为半绝缘型和半
膜衬底
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 国际1.6亿美元；国内6亿元；
2500万元；
（3）产品价格
（3）产品价格
n型SiC6衬底6英寸7000元/片；
▪ 半导体产业链：
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，
2全计.球、磷占 芯化比片铟前制：五造的和企封业装中测，试除为了 一专 体业 的的ID代M企工业台。湾稳懋，其余均是集设
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。
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。
挑战
国际社会对中国的技术禁运
企业非常弱小 抗风险能力较弱
市场需求可能不及预期
设计企业非常弱小，难以填充代工生产线的产能
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
四与、建化议合物半导体投资策略
1.技术合作
1
引进衬底制造 技术
2
引进台湾代工制造 技术
3建立合资公司，获得技术授权
半绝缘GaN 2英寸3000美元/片； 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。
谢谢大家！
目前主流方法是PVT法；
HVPE法GGaaNN 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
液封提拉法
改进的LEC和VGF法将成为未来InP单晶生 长的主流技术
垂直梯度冷 Ga
凝法Hale Waihona Puke Baidu
AS
垂直布里奇
法
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
2、 GaN外延片 （1）市场规模： 预计1亿美元； （2）产品价格： GaN-on-SiC外延片4 英寸3000美元/片；
3、 SiC外延片 （1）市场规模： 预计1亿美元； （2）产品价格： SiC外延片6英寸 8000元/片；
器件制造技术发展
1、 GaAs器件： 微波器件主流制造工艺包括HBT 工艺、pHEMT工艺或者两者的结 合；
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
材料外延市场分析
1、 GaAs外延片 （1）市场规模： 预计1.8亿美元； （2）产品价格： 半绝缘砷化镓外延 片6英寸150-200美元 /片；
2、GaN器件： GaN器件工艺分为HEMT、HBT射频 工艺和SBD、PowerFET电力电子 工艺两大类；
3、 SiC器件： SiC电力电子器件制造技术包括 二极管工艺和晶体管工艺，与Si 电力电子器件的功能和结构类似。
已形成了系列化GaN微波功率器件和单片微波集成电路（MMIC）产品。开发了5G通 信用GaN功率MMIC。
器件制造市场分析
1、 GaAs器件
光电领域：照明、显示和通信；
市场规模：2020年会达到130
微电子领域：射频器件、光纤通信和驱
动器件；
2、GaN器件
射频器件：PA、LNA、开关器、MMIC，
面向通信基站、 卫星、雷达等市场；
市场规模：超过100亿元人民
电力电子器件：SBD、常关型FET、常开
型FET，面向无线充电、电源开关、逆变
器3、、S换iC流器器件；
SiC器件以电力电子器件为主，市场上主 市场规模：超过150亿美元。 要产品有SBD和MOSFET。
小结：以SiC为例谈产业链
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
机遇
一、“超越摩尔定律”为产业发展带来新机遇 二、国内市场巨大产品国产化需求强烈 三、国家政策密集发布为产业发展提供保障 四、前期LED产业的发展使得产业配套较为完善 五、代工生产线建设为产业发展提供制造业支撑
四、化合物半导体投资策略与建议
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
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
电力电子 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
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。
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
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；
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；
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。
单晶衬底--材料制造--外延生长--设计--芯片加工--封
的化合物半导体。
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。
2.对投外资收策购略与建议1-对外收购
1 投资成长型特色企业 2收购设备制造企业 收3购IDM企业的化合物半导体部门 4重点考虑欧洲标的企业
3.国内整合
1 围围绕绕代代工工制制造造串串联联上上下下游游产产业业链链 企2企业业与与科科研研机机构转构合化合作作加加速速成成果果转化 3整合企业建立集团公司 以44市场应用为导向布局产业发展
– 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；
衬底材料的主流制造技5G术及发 展趋势
主法要 ；是PVT、HTCVD和LSPiEC 大尺寸和高质量SiC生长技术是未
衬底材料市场分析-2
3、GaN衬底
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 SiC衬底主要分为半绝缘型和半
膜衬底
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 国际1.6亿美元；国内6亿元；
2500万元；
（3）产品价格
（3）产品价格
n型SiC6衬底6英寸7000元/片；
▪ 半导体产业链：
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，
2全计.球、磷占 芯化比片铟前制：五造的和企封业装中测，试除为了 一专 体业 的的ID代M企工业台。湾稳懋，其余均是集设
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。
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。
挑战
国际社会对中国的技术禁运
企业非常弱小 抗风险能力较弱
市场需求可能不及预期
设计企业非常弱小，难以填充代工生产线的产能
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
四与、建化议合物半导体投资策略
1.技术合作
1
引进衬底制造 技术
2
引进台湾代工制造 技术
3建立合资公司，获得技术授权
半绝缘GaN 2英寸3000美元/片； 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。
谢谢大家！
目前主流方法是PVT法；
HVPE法GGaaNN 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
液封提拉法
改进的LEC和VGF法将成为未来InP单晶生 长的主流技术
垂直梯度冷 Ga
凝法Hale Waihona Puke Baidu
AS
垂直布里奇
法
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
2、 GaN外延片 （1）市场规模： 预计1亿美元； （2）产品价格： GaN-on-SiC外延片4 英寸3000美元/片；
3、 SiC外延片 （1）市场规模： 预计1亿美元； （2）产品价格： SiC外延片6英寸 8000元/片；
器件制造技术发展
1、 GaAs器件： 微波器件主流制造工艺包括HBT 工艺、pHEMT工艺或者两者的结 合；
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
材料外延市场分析
1、 GaAs外延片 （1）市场规模： 预计1.8亿美元； （2）产品价格： 半绝缘砷化镓外延 片6英寸150-200美元 /片；
2、GaN器件： GaN器件工艺分为HEMT、HBT射频 工艺和SBD、PowerFET电力电子 工艺两大类；
3、 SiC器件： SiC电力电子器件制造技术包括 二极管工艺和晶体管工艺，与Si 电力电子器件的功能和结构类似。
已形成了系列化GaN微波功率器件和单片微波集成电路（MMIC）产品。开发了5G通 信用GaN功率MMIC。
器件制造市场分析
1、 GaAs器件
光电领域：照明、显示和通信；
市场规模：2020年会达到130
微电子领域：射频器件、光纤通信和驱
动器件；
2、GaN器件
射频器件：PA、LNA、开关器、MMIC，
面向通信基站、 卫星、雷达等市场；
市场规模：超过100亿元人民
电力电子器件：SBD、常关型FET、常开
型FET，面向无线充电、电源开关、逆变
器3、、S换iC流器器件；
SiC器件以电力电子器件为主，市场上主 市场规模：超过150亿美元。 要产品有SBD和MOSFET。
小结：以SiC为例谈产业链
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
机遇
一、“超越摩尔定律”为产业发展带来新机遇 二、国内市场巨大产品国产化需求强烈 三、国家政策密集发布为产业发展提供保障 四、前期LED产业的发展使得产业配套较为完善 五、代工生产线建设为产业发展提供制造业支撑
四、化合物半导体投资策略与建议
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
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
电力电子 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
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。
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
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；
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；
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。
单晶衬底--材料制造--外延生长--设计--芯片加工--封
的化合物半导体。
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。
2.对投外资收策购略与建议1-对外收购
1 投资成长型特色企业 2收购设备制造企业 收3购IDM企业的化合物半导体部门 4重点考虑欧洲标的企业
3.国内整合
1 围围绕绕代代工工制制造造串串联联上上下下游游产产业业链链 企2企业业与与科科研研机机构转构合化合作作加加速速成成果果转化 3整合企业建立集团公司 以44市场应用为导向布局产业发展