我國發(fā)展化合物半導體產(chǎn)業(yè)正當時(shí)

　　化合物半導體是區別于硅(Si)和鍺(Ge)等傳統單質(zhì)的一類(lèi)半導體材料，主要包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)、碳化硅 (SiC)、氧化鋅(ZnO)等。相對于硅材料，化合物半導體性能更加優(yōu)異，制作出的器件相對于硅器件具有更優(yōu)異的光電性能、高速、高頻、大功率、耐高溫 和高輻射等特征。

　　化合物半導體成為集成電路產(chǎn)業(yè)新關(guān)注點(diǎn)

　　集 成電路產(chǎn)業(yè)深刻變革驅動(dòng)化合物半導體市場(chǎng)發(fā)展。一是集成電路產(chǎn)業(yè)遵循“摩爾定律”演進(jìn)趨緩，以新材料、新結構以及新工藝為特征的“超越摩爾定律”成為產(chǎn)業(yè) 新的發(fā)展重心。二是曾經(jīng)驅動(dòng)集成電路市場(chǎng)高速增長(cháng)的PC和智能手機市場(chǎng)疲軟，未來(lái)5G和物聯(lián)網(wǎng)將成為新風(fēng)口。三是全球能源和環(huán)境危機突出，能源利用趨向低 功耗和精細管理?；衔锇雽w作為新材料和新器件，在微波通信器件、光電子器件和功率器件中有著(zhù)同類(lèi)硅器件所不具備的優(yōu)異性能，將在以上應用領(lǐng)域得到廣泛 應用。

　　國內外圍繞化合物半導體的并購案頻發(fā)。近年來(lái)，國際巨頭企業(yè)紛紛圍繞化合物半導體展開(kāi)并購，2014年8月，功率半導體領(lǐng)導者德國 英飛凌公司以30億美元收購美國國際整流器公司(IR)，取得了其硅基GaN功率半導體制造技術(shù);同年9月，設計和制造GaAs和GaN射頻芯片的 RFMD公司和TriQuint公司宣布合并為新的RF解決方案公司Qorvo。國內企業(yè)和資本也圍繞化合物半導體產(chǎn)業(yè)展開(kāi)收購。

　　國家 “大基金”投資三安光電布局化合物半導體。2015年6月，國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金(“大基金”)投資48.39億元入股三安光電，推動(dòng)三安光電下屬三 安集成電路公司圍繞GaAs和GaN代工制造，開(kāi)展境內外并購、新技術(shù)研發(fā)、新建生產(chǎn)線(xiàn)等業(yè)務(wù)。同時(shí)，國家開(kāi)發(fā)銀行也以最優(yōu)惠利率向三安提供200億元貸 款。

　　2016年2月，泉州市政府、“大基金”、華芯投資、三安集團等在晉江市合資成立安芯基金，基金目標規模500億元，首期出資規模75.1億元，將主要投向III-V族化合物集成電路產(chǎn)業(yè)。

　　全球化合物半導體產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)空間廣闊

　　GaAs 器件GaAs微波通信器件在移動(dòng)終端的無(wú)線(xiàn)PA和射頻開(kāi)關(guān)器領(lǐng)域占主導地位，未來(lái)高集成度和低成本制造將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，在無(wú)線(xiàn)通信、消費電子、汽車(chē)電 子、物聯(lián)網(wǎng)等應用領(lǐng)域將得到廣泛應用。同時(shí)，GaAs基材料有望在集成電路10nm以下制程以及未來(lái)的光互連芯片中得到應用。

　　2015年 全球GaAs微波通信器件市場(chǎng)規模達到86億美元，超過(guò)60%的市場(chǎng)份額集中于Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago三大巨 頭，2020年，市場(chǎng)規模預計將突破130億美元。GaAs產(chǎn)業(yè)代工制造模式逐漸興起，我國臺灣穩懋、宏捷、環(huán)宇是主要的代工企業(yè)。

　　GaN器件基于GaN的藍綠光LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，微波通信器件和電力電子器件產(chǎn)品尚未在民用領(lǐng)域廣泛應用。藍寶石基GaN技術(shù)最成熟，Si基GaN可實(shí)現高集成性和低成本，目前Si基GaN技術(shù)以6英寸為主流。

　　全 球GaN微波通信器件和電力電子器件的產(chǎn)值還很低，只有幾億美元，隨著(zhù)技術(shù)水平的進(jìn)步，2020年產(chǎn)值有望達到15億美元。英飛凌、富士、東芝、松下等大 企業(yè)紛紛投巨資進(jìn)軍GaN領(lǐng)域。新進(jìn)入的小企業(yè)也有很多，如加拿大的GaN Systems、美國的EPC等公司都已經(jīng)量產(chǎn)GaN產(chǎn)品。未來(lái)在新能源、智能電網(wǎng)、信息通信設備和消費電子領(lǐng)域將得到廣泛應用。

　　SiC 器件SiC單晶襯底制造以4英寸為主流，并正向6英寸過(guò)渡，同時(shí)8英寸也已經(jīng)問(wèn)世。產(chǎn)品主要以電力電子器件為主，SiC-SBD(肖特基二極管)技術(shù)成 熟，已開(kāi)始在光伏發(fā)電等領(lǐng)域替代Si器件，SiC-MOSFET性能突出，可大幅降低模組中電容電感的用量，降低功率模組成本。SiC-IGBT未來(lái)將憑 借其優(yōu)異的性能在大型輪船引擎、智能電網(wǎng)、高鐵和風(fēng)力發(fā)電等大功率領(lǐng)域得到應用。

　　2015年，全球SiC電力電子器件市場(chǎng)規模達到近 1.5億美元，預計2020年將達到10億美元。SiC襯底的主要供應商有科銳、Rohm/SiCrystal和II-VI等，其中科銳公司占據了SiC 襯底90%的供應量。SiC器件市場(chǎng)，科銳和英飛凌/IR兩家巨頭占據了70%的市場(chǎng)份額。SiC電力電子器件在低電壓產(chǎn)品領(lǐng)域將面對GaN器件的激烈競 爭，在PFC、UPS、消費電子和電動(dòng)汽車(chē)等900V以下的應用領(lǐng)域，低成本的GaN器件將占據主要市場(chǎng)，SiC器件未來(lái)主要面向1200V以上的市場(chǎng)。

　　我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨重大機遇

　　《中國制造2025》為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供政策支持。2015年5月，國務(wù)院發(fā)布《中國制造2025》。新材料在《〈中國制造2025〉重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖》中是十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一，其中化合物半導體中的第三代半導體被納入關(guān)鍵戰略材料發(fā)展重點(diǎn)。

　　集 成電路高速發(fā)展為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供技術(shù)支撐。我國集成電路正處于大發(fā)展時(shí)期，可為化合物半導體產(chǎn)業(yè)提供先進(jìn)技術(shù)支撐。如GaAs或GaN單片微波集成電路的設 計和仿真技術(shù)、化合物半導體制造工藝和生產(chǎn)線(xiàn)的建設技術(shù)、先進(jìn)封裝和測試技術(shù)、光刻機和CVD等通用設備的制造技術(shù)、以及大尺寸硅單晶襯底和光刻膠等通用 配套材料的制備技術(shù)。

　　重點(diǎn)應用領(lǐng)域和國產(chǎn)化替代需求為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供巨大市場(chǎng)。我國的光伏、風(fēng)能、4G/5G移動(dòng)通信、高速鐵路、電動(dòng)汽 車(chē)、智能電網(wǎng)、大數據/云計算中心、半導體照明等產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼，是化合物半導體大顯身手的應用領(lǐng)域，如4G/5G通信基站和終端使用的GaAs或 GaN微波射頻器件和模塊，高速鐵路使用的SiC基牽引傳動(dòng)系統，光伏電站、風(fēng)能電場(chǎng)和電動(dòng)汽車(chē)使用的GaN或SiC電能逆變器或轉換器，智能電網(wǎng)使用的 SiC大功率開(kāi)關(guān)器件，工業(yè)控制使用的GaN或SiC基電機馬達變頻驅動(dòng)器，大數據/云計算中心使用的GaN或SiC基高效供電電源，半導體照明中使用的 GaN基高亮度LED等。