攻堅核心技術(shù) 聚焦國內砷化鎵產(chǎn)業(yè)現狀

　　在高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，核心基礎材料往往扮演著(zhù)極為關(guān)鍵的角色，也是需要持續高投入、承受高風(fēng)險、費時(shí)費力的一大領(lǐng)域。然而，擁有核心材料的廠(chǎng)商往往把持著(zhù)各大產(chǎn)業(yè)的上游，對整個(gè)行業(yè)擁有很高的話(huà)語(yǔ)權，其一舉一動(dòng)可能給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)震動(dòng)。

　　砷化鎵應用領(lǐng)域廣泛

　　雖然，這些材料廠(chǎng)商們往往并不被大眾所熟知，卻不斷囊獲讓其他公司羨慕的高額利潤。為了遏制中國高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，材料領(lǐng)域是美國針對中國實(shí)行技術(shù)封鎖的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，實(shí)行了非常嚴格的出口管制。而國內在芯片領(lǐng)域難以突破的關(guān)鍵掣肘之一就是核心材料。砷化鎵(GaAs)是一種很容易被人們提起的半導體材料，它與整個(gè)半導體產(chǎn)業(yè)密切關(guān)聯(lián)，而這也是我國產(chǎn)業(yè)結構中最為薄弱的環(huán)節。隨著(zhù)5G的逐步到來(lái)，整個(gè)社會(huì )將進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的新階段，半導體相關(guān)芯片、器件需求量將進(jìn)一步爆發(fā)，將成為像基礎能源一般的存在。

　　砷化鎵的化學(xué)式為GaAs，常溫下以黑灰色固體形式存在，它的熔點(diǎn)高達1238℃。在600℃以下時(shí)，GaAs能在空氣中穩定存在，并能不被非氧化性的酸侵蝕，屬于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體。作為一種非常重要的半導體材料，GaAs屬閃鋅礦型晶格結構，晶格常數為5.65×10-10m，禁帶寬度1.4電子伏。

　　由于GaAs具有高頻、低雜訊與低耗電等優(yōu)良特性，能夠應用在高頻IC與光電材料上，手機、WLAN、光纖通訊、衛星通訊與太陽(yáng)能電池均是其適用的領(lǐng)域，其中手機與無(wú)線(xiàn)通訊應用是其中占比較高的市場(chǎng)。由于GaAs的電子遷移率要比硅大5到6倍，這就使得其在制作微波器件和高速數字電路方面得到重用應用。用GaAs制成的半導體器件具有高頻、高溫和低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，主流的工業(yè)化GaAs生長(cháng)工藝主要有直拉法(Cz法)、水平布里其曼法(HB)、垂直布里其曼法(VB法)以及垂直梯度凝固法(VGF法)等等。這些工藝在實(shí)際操作中各有優(yōu)劣。

　　1962年，在林蘭英院士的帶領(lǐng)下，中國研制出了我國第一個(gè)GaAs單晶樣品。1964年，我國第一只GaAs二極管激光器被成功研制出來(lái)。由于在半導體材料上的諸多貢獻，林蘭英被譽(yù)為“中國太空材料之母”。

　　由于受到成本和技術(shù)上的限制，GaAs晶圓廠(chǎng)必須具備一定級別的投資規模和長(cháng)時(shí)間制程技術(shù)的開(kāi)發(fā)，因此這類(lèi)企業(yè)擁有極高的準入門(mén)檻，國內能夠形成一定體量的廠(chǎng)商屈指可數。在經(jīng)過(guò)多年積淀過(guò)，我國臺灣地區在制程技術(shù)上擁有了極大優(yōu)勢，收獲了全球諸多委外代工訂單，也形成了臺灣獨特的代工產(chǎn)業(yè)模式。