化合物半导体产业链分析报告

1、化合物半导体产业链分析化合物半导体产业链分析报告人：袁清升丁酉年作一、化合物半导体概述一、化合物半导体概述二、化合物半导体产业链分析二、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四、化合物半导体投资策略与建议概要概要一、化合物半导体概述一、化合物半导体概述定义与分类定义与分类优势及应用领域优势及应用领域产业链发展及特点产业链发展及特点二、化合物半导体产业链分析二、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四、化合物半导体投资策略与建议概要概

2、要化合物半导体是区别于硅和锗等单质的一类半导体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。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。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。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。与化合物半导体相关的定义与化合物半导体相关的定义分类分类通常所说的化合物半

3、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、磷化铟等按化学结构分类：按化学结构分类：晶态无机化合物，如：晶态无机化合物，如：III-V族半导体；族半导体；氧化物半导体，如用于制造气敏器件的氧化锌氧化物半导体，如用于制造气敏器件的氧化锌ZnO等；等；IV-IV族半导体族半导体按照发展历程分类：按照发展历程分类：第一代半导体是第一代半导体是Si、Ge等单质半导体材料；等单质半导体材料；第二代半导体以第二代半导体以GaAs和和InP等材料为代表；等材料为代表；第三代半导体材料以第三代半导体材料以GaN和

4、和SiC等材料为代表。等材料为代表。优势介绍优势介绍化合物半导体相对于硅、具有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；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；电子饱和漂移速度更高等特点；性能优异性能优异光电性能优异、高速、高频、大功率光电性能优异、高速、高频、大功率耐高温和高辐射等特征；耐高温和高辐射等特征；具有先天优势，可应用于具有先天优势，可应用于光电及微波器件光电及微波器件电力电子器件。电力电子器件。产业链介绍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：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：集成电路集成电路(约

5、占约占81%)；光电器件光电器件(约占约占10%)；分立器件分立器件(约占约占6%)；传感器传感器(约占约占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。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：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。第二代及第三代半导体产业链展示第二代及第三代半导体产业链展示1.砷化镓：砷化镓：GaAs单晶棒单晶棒-GaAs衬底片衬底片-外延外延-集成电路设计集成电路设计-器件制造器件制造-封装测试封装测试 GaAs产业链出现了一定程度的分工，但是IDM模式依旧是主

6、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：磷化铟： 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：氮化镓：GaN单晶衬底单晶衬底- GaN外延生长外延生长-设计设计- GaN 器件制造器件制造-封装测试。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。4.碳化硅：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。光电器件光电器件应用领域及产业特点应用领域及产

7、业特点电力电子器件电力电子器件航空航天航空航天光子、量子等高端集成电路光子、量子等高端集成电路微波射频器件微波射频器件1、发展模式逐渐由、发展模式逐渐由IDM模式转化为代工生产模式转化为代工生产2、化合物半导体制造不追求最先进的制程工艺、化合物半导体制造不追求最先进的制程工艺3、各国政府高度重视，发布计划推动发展、各国政府高度重视，发布计划推动发展4、国际龙头企业加紧布局，兼并重组日益加剧、国际龙头企业加紧布局，兼并重组日益加剧产产业业特特点点军工军工一、化合物半导体概述一、化合物半导体概述二、化合物半导体产业链分析二、化合物半导体产业链分析衬底材料衬底材料材料外延材料外延器件制造器件制造三、

8、我国化合物半导体发展机遇与挑战三、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四、化合物半导体投资策略与建议概要概要衬底材料概述衬底材料概述化合物半导体单晶衬底材料：化合物半导体单晶衬底材料：主要有主要有GaAs、InP、GaN、SiC等。等。GaAs和和InP的制造方法均相同：的制造方法均相同：均使用均使用VGF或或LEC等熔融液态凝固结晶。等熔融液态凝固结晶。 GaN主要使用氢化物气相外延法主要使用氢化物气相外延法薄膜外延法。薄膜外延法。SiC单晶衬底单晶衬底主要使用基于籽料晶的主要使用基于籽料晶的PVT法。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

9、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。InP单晶衬底制造技术与GaAs几乎一致GaASInP液封提拉法垂直梯度冷凝法垂直布里奇法5G改进的LEC和VGF法将成为未来InP单晶生长的主流技术衬底材料的主流制造技术及发展趋势衬底材料的主流制造技术及发展趋势在产品质量和不断降低成本的要求下，不断改进的LEC和VGF法将是主流方向主要是PVT、HTCVD和LPE法；目前主流方法是PVT法；SiC大尺寸和高质量SiC生长技术是未来趋势HVPE法GaN同质外延依然是GaN器件的技术改进方向Ga

10、N衬底材料市场分析衬底材料市场分析-1-11、 GaAs衬底衬底（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；衬底材料市场分析衬底材料市场分析-2-23、GaN衬底

11、衬底（1）主要产品GaN衬底主要分为单晶衬底和厚膜衬底（2）市场规模GaN 衬底全球2-3亿美元；国内2500万元；（3）产品价格半绝缘GaN 2英寸3000美元/片；4、 SiC衬底衬底（1）主要产品SiC衬底主要分为半绝缘型和半导电型；（2）市场规模国际1.6亿美元；国内6亿元；（3）产品价格n型SiC6衬底6英寸7000元/片；半绝缘型衬底6英寸20000元/片；材料外延技术发展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；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主要采用金属

12、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；外延片的发展趋势；2、GaNGaN-on-SiC外延片主要用于制造微波射频器件外延片主要用于制造微波射频器件3、 SiCSiC的无偏移或小偏移外延是发展的重要方向。的无偏移或小偏移外延是发展的重要方向。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5m（耐压600V）。材料外延市场分析材料外延市场分析1 1、 GaAs G

13、aAs外延片外延片（1 1）市场规模：）市场规模：预计预计1.81.8亿美元；亿美元；（2 2）产品价格：）产品价格：半绝缘砷化镓外延片半绝缘砷化镓外延片6 6英寸英寸150-200150-200美元美元/ /片；片；3 3、 SiCSiC外延片外延片（1 1）市场规模：）市场规模：预计预计1 1亿美元；亿美元；（2 2）产品价格：）产品价格：SiCSiC外延片外延片6 6英寸英寸80008000元元/ /片；片；2 2、 GaN GaN外延片外延片（1 1）市场规模：）市场规模：预计预计1 1亿美元；亿美元；（2 2）产品价格：）产品价格：GaN-on-SiCGaN-on-SiC外延片外延片

14、4 4英寸英寸30003000美元美元/ /片；片；器件制造技术发展器件制造技术发展1、 GaAs器件：器件：微波器件主流制造工艺包括微波器件主流制造工艺包括HBT工艺、工艺、pHEMT工艺或者两者的结合；工艺或者两者的结合；2、GaN器件：器件：GaN器件工艺分为器件工艺分为HEMT、HBT射频工艺射频工艺和和SBD、PowerFET电力电子工艺两大类；电力电子工艺两大类；3、 SiC器件：器件：SiC电力电子器件制造技术包括二极管工艺电力电子器件制造技术包括二极管工艺和晶体管工艺，与和晶体管工艺，与Si电力电子器件的功能和电力电子器件的功能和结构类似。结构类似。已形成了系列化GaN微波功率

15、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。已经在实验室实现了耐压超过900V的Si上GaN电力电子器件，性能与国际先进水平有一定差距，暂未实现产业化。器件制造市场分析器件制造市场分析1 1、 GaAsGaAs器件器件光电领域：照明、显示和通信；光电领域：照明、显示和通信；微电子领域：射频器件、光纤通信和驱动器件；微电子领域：射频器件、光纤通信和驱动器件；2 2、GaNGaN器件器件射频器件：射频器件：PAPA、LNALNA、开关器、开关器、MMICMMIC，面向通信基站、，面向通信基站、卫星、雷达等市场；卫星、雷达等市场；电力电子器件：电力电子器件：SBDSB

16、D、常关型、常关型FETFET、常开型、常开型FETFET，面向，面向无线充电、电源开关、逆变器、换流器；无线充电、电源开关、逆变器、换流器；3 3、 SiCSiC器件器件SiCSiC器件以电力电子器件为主，市场上主要产品有器件以电力电子器件为主，市场上主要产品有SBDSBD和和MOSFETMOSFET。市场规模：市场规模：20202020年会达到年会达到130130亿美元。亿美元。市场规模：超过市场规模：超过100100亿元人民币。亿元人民币。市场规模：超过市场规模：超过150150亿美元。亿美元。小结：以小结：以SiCSiC为例谈产业链为例谈产业链一、化合物半导体概述一、化合物半导体概述二

17、、化合物半导体产业链分析二、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四、化合物半导体投资策略与建议概要概要机遇机遇一、一、“超越摩尔定律超越摩尔定律”为产业发展带来新机遇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三、国家政策密集发布为产业发展提供保障四、前期四、前期LEDLED产业的发展使得产业配套较为完善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五、代工生产线建设为产业发展提供制造业支撑挑战挑战国际社

18、会对中国的技术禁运国际社会对中国的技术禁运企业非常弱小企业非常弱小抗风险能力较弱抗风险能力较弱市场需求可能不及预期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设计企业非常弱小，难以填充代工生产线的产能一、化合物半导体概述一、化合物半导体概述二、化合物半导体产业链分析二、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四、化合物半导体投资策略与建议概要概要1.1.技术合作技术合作1 引进衬底制造技术引进衬底制造技术2引进台湾代工制造技术引进台湾代工制造技术3建立合资公司，获得技术授权建立合资公司，获得技术授权投资策略与建议投资策略与建议1-1-对外收购对外收购2.2.对外收购对外收购收购设备制造企业收购设备制