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,报告人：袁清升,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

2、,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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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,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gan 2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

8、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、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,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，ga

9、n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、powerf

10、et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fe

11、t，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