憑借成熟制程及成本較低的優(yōu)勢，第一代硅質(zhì)半導(dǎo)體芯片已成為了人們生活中不可或缺的重要器件。不過，硅質(zhì)半導(dǎo)體由于材料本身限制，無法在高溫、高頻以及高電壓等環(huán)境中使用，這讓化合物半導(dǎo)體逐漸嶄露頭角。

在此背景下，集邦咨詢TrendForce于4月24日隆重舉辦第三場線上講壇——《需求在呼喚，化合物半導(dǎo)體風云再起》，集邦咨詢分析師王尊民圍繞化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀以及中外競爭格局做了詳細的分析。

兩個關(guān)鍵

化合物半導(dǎo)體主要指砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC) 等第二、第三代半導(dǎo)體，相比第一代單質(zhì)半導(dǎo)體，在高頻性能、高溫性能方面優(yōu)異很多。

砷化鎵：具有高頻、抗輻射、耐高溫的特性，大規(guī)模應(yīng)用于無線通訊領(lǐng)域，目前已經(jīng)成為PA和Switch的主流材料；

氮化鎵：主要被應(yīng)用于通訊基站、功率器件等領(lǐng)域，功放效率高、功率密度大，因而能節(jié)省大量電能，同時減少基站體積和質(zhì)量；

碳化硅：主要用于大功率高頻功率器件，如汽車、工業(yè)用途等。

化合物半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域，Source：集邦咨詢TrendForce

根據(jù)王尊民介紹，現(xiàn)行化合物半導(dǎo)體的供應(yīng)鏈關(guān)系，主要透過襯底商提供適當?shù)木A，并由外延廠進行所需之反應(yīng)層材料成長，隨后再透過IDM廠或各自獨立的代工廠(設(shè)計、制造及封測)進行加工，最終再由終端產(chǎn)品商加工統(tǒng)整后販賣至消費者手中。

化合物半導(dǎo)體供應(yīng)鏈展示，Source：集邦咨詢TrendForce

考慮到化合物半導(dǎo)體襯底在生長過程中產(chǎn)生部分缺陷(Defect)，所以制作器件前需透過外延程序(如MOCVD、MBE等)，再次成長所需的反應(yīng)層，借此降低并滿足器件性能表現(xiàn)。

化合物半導(dǎo)體外延成長方式，Source：集邦咨詢TrendForce

而襯底方面，目前化合物半導(dǎo)體主要以6寸襯底為主，并試圖滿足GaAs、 SiC、GaN on Si / SiC等各類器件生產(chǎn)之需求。

化合物半導(dǎo)體襯底選擇，Source：集邦咨詢TrendForce

然而，由于化合物半導(dǎo)體屬于二元以上的結(jié)構(gòu)，在襯底及外延的制備上，相較于傳統(tǒng)硅材料困難許多。所以王尊民表示，如何有效控制襯底與外延質(zhì)量，是決定化合物半導(dǎo)體器件的特性關(guān)鍵。

疫情風云

事實上，化合物半導(dǎo)體并不是最近幾年才有的產(chǎn)物，其發(fā)展歷史甚至可以追溯到上個世紀四五十年代。不過，直到本世紀，化合物半導(dǎo)體才真正開始普及和興起，尤其是最近幾年中國開始大規(guī)模投資化合物半導(dǎo)體，產(chǎn)業(yè)漸趨繁榮。

化合物半導(dǎo)體發(fā)展歷程，Source：集邦咨詢TrendForce

然而，由于受到中美貿(mào)易摩擦及突如其來的新冠肺炎疫情影響，化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用也受到波及。

具體來看，王尊民認為，基于砷化鎵或是氮化鎵的射頻器件受到不小震蕩。其中，砷化鎵技術(shù)相較其他成熟，但由于市場仍以手機射頻為主，所以影響較大，預(yù)估2020年小幅下跌。而氮化鎵器件仍處于開發(fā)階段，目前主要應(yīng)用于基站射頻技術(shù)，預(yù)計2020年還將呈現(xiàn)小幅增長。

砷化鎵&氮化鎵RF市場預(yù)估，Source：集邦咨詢TrendForce

而功率器件方面，雖然遭受大環(huán)境影響，但王尊民表示，由于功率器件已是化合物半導(dǎo)體的發(fā)展重點，其成長動能依舊顯著。

其中，碳化硅材料由于襯底生產(chǎn)難度大，功率器件成長幅度稍有受限，后續(xù)有待襯底技術(shù)持續(xù)精進。不過，氮化鎵功率器件的技術(shù)發(fā)展相對成熟，雖大環(huán)境不佳而成長放緩，但向上幅度仍為明顯。

碳化硅&氮化鎵功率器件市場預(yù)估，Source：集邦咨詢TrendForce

中外競逐

整體來看，雖然遭受中美貿(mào)易摩擦和疫情影響拖累了半導(dǎo)體發(fā)展進程，但化合物半導(dǎo)體憑借于本身的材料特性和新興應(yīng)用需求旺盛，各家化合物半導(dǎo)體IDM廠相繼都推出了相關(guān)措施應(yīng)對。

像科沃（Qorvo）、意法半導(dǎo)體、安森美以及國內(nèi)的三安光電和英諾賽科等廠商都紛紛通過新品、并購或是新建生產(chǎn)線等方式積極參與市場競爭，擴大影響力。

例如，面對新冠肺炎疫情，近期Qorvo續(xù)推RF Fusion新一代產(chǎn)品，要求滿足各類低、中、高階5G手機發(fā)展，適度提供各項射頻前端(如PA、Filter、Multiplexing、LNA等)等搭配組合，借此合乎薄型化、快速傳輸?shù)饶康摹?/p>

而國內(nèi)的英諾賽科則極布局氮化鎵充電器市場，并且在珠海之后，預(yù)計將于2020年在蘇州成第二條8寸GaN on Si器件生產(chǎn)線。

目前來看，在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域，中國廠商雖然和國際廠商相比仍有技術(shù)差距，但王尊民認為，隨著國家大基金的大力支持以及相關(guān)廠商的不斷布局，相信差距將不斷縮小。當前唯有真實掌握市場需求，廠商才有機會在競爭中當中成長及獲利。

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封面圖片來源：拍信網(wǎng)