化合物半导体产业链分析报告ppt课件

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,概要,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。,与化合物半导体相关的定义,分类,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：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。,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。,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。,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：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。,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。,光电器件,应用领域及产业特点,1、发展模式逐渐由IDM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3、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,产业特点,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,概要,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。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。,InP单晶衬底制造技术与GaAs几乎一致,GaAS,InP,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,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；,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InP5000万美元；半导体InP3000万美元；（3）产品价格半绝缘InP2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（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GaN2英寸3000美元/片；,4、SiC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,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、GaNGaN-on-SiC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。,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,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；,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；,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；,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；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。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,1、GaAs器件光电领域：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；,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；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、换流器；,3、SiC器件SiC器件以电力电子器件为主，市场上主要产品有SBD和MOSFET。,市场规模：2020年会达到130亿美元。,市场规模：超过100亿元人民币。,市场规模：超过150亿美元。,小结：以SiC为例谈产业链,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,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,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,一、化合物