柴胡,深度分析化合物半导体磊晶市场趋势,我爱

admin 2019-04-16 阅读:225

传统硅半导体因本身开展约束和摩尔定律约束,需寻觅下一代代半导体材南开大学姐妹花料,而化合物半导体资料的高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性,育空冰雪日子刚好契合未来半导体开展所需,终端产品趋z207势将由5G通讯、车用电子与光通讯范畴等运用主导。

1

化合物半导体商场剖析


依据现行化合物半导体元件供应链,元件制程开始过程由晶圆制作商挑选恰当特性的基板(Substrate),以硅、锗与砷化镓等资料作为半导体元件制程的基板,基板决议后再由磊晶厂依不同元件的功用需求,于基板上长成数层化合物半导体的磊晶层,磊晶层生长完结后,再透鬼肖过IDM厂或IC规划、制作与封装等过程,完结全体元件的制作流程,终究由终端产品厂商拼装和装备元件线路,出产手机与轿车等才智运用产品。

  • 化合物半导体于终端商场运用


元件产品依循化合物半导体资料特性(如耐高温、抗高电压、抗辐射与可发光淫心)加以开发,将终端商场分为5个范畴:电源操控(Power Control)、无线通讯(Wireless)、红外线(Infrared)、太阳能(Solar)与光通讯(Photonics)。

以电源操控为例,因为氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等资料有不错的耐高电压和高频特性,因此合适用于制作功柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱率要素校对(Power Factor Correction,PFC)和高压功率放大器(High Voltage Power Amplifier,HVPA)等高功率元件,是现阶段支撑化合物半导体电源操控范畴的重要方针。

在太阳能和光通讯方面,因为砷化镓(G如懿传荣佩aAs)资料具有较佳的动力转换率,以及合适接纳来自红光和红外光等波段信号,因此合适开发太阳能电池(Photovoltaics)和光侦测器(Photoni柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱c Detection)等运用场域。

近年手机通讯范畴蓬勃开展,带动无线模块要害零组件滤波器(Filter)、开关元件(Switch)与功率放大器(Power Amplifier)等元件需求生长;而砷化镓资料因具有低噪声、低耗电、高频与高功率等特色,已广泛运用于手机通讯并占有重要位置,带动砷化镓磊晶需求逐年进步。

在国防范畴,现阶段对红外光的需求(如红外光热印象和高功用夜视镜)以中、长波长红外光(LWIR、MWIR)等军事范畴为主,相同带动砷化镓磊晶需求。在生物和医疗范畴,由磷化铟(InP)资料作为雷射光源的要害核心王苏菁,使得相关磊晶需求看涨。全体而言,将化合物半导体多元的资料特性运用于相关元件范畴中,可发生许多新的或许性,带动磊晶工业继续开展。

  • 化合物半导体磊晶厂现况


现行化合物半导体商用磊晶制程技能,大致可分红MOCVD(有机金属气相堆积法)和MBE(分子束磊晶技能),若以生长技能而论,MOCVD生长条件由气相办法进行吴永志不一样的天然摄生法,透过氢气(H2)或氮气(N2)等特定载气(Carrier Gas)引导,使三族(III A)和五族(V A)气体均匀混合后,再导入反响腔体中,接着透过恰当的反响温度(400~800度),让气体裂解并生善于基板上。MBE生长条件则透过元素加热方法,借由超高真空环境的腔体,将所需磊晶元素加热进步构成分子束,当分子束触摸基板后,就可构成所需磊晶结构。

若以量产速率剖析MOCVD和MBE磊晶设备的优缺点,MOCVD为气相方法导入反响腔体,其速度较MBE快1.5倍(MBE需时刻加热构成分子束);但以磊晶质量来说,因为MBE可精准操控分子束磊晶生长,因此相较MOCVD有较佳成果。

调查现行磊晶厂开展趋势,虽MBE所需本钱较高且速度较慢,但契合国防和光通讯范畴等高精细元件产品需求。现在化合物半导体的IDM厂,大多挑选以MBE磊lumion快捷键晶设备为生长方法,除了IDM厂外,磊晶代工厂英商IQE和IET,亦选用MBE作为厂内磊晶设备。

另一方面,因为MOCVD选用气相生长方法,可快速且大规模进行磊晶生长,尽管其磊晶质量稍不如MBE,但对需求很多、大面积磊晶生长的元件产品有招引性,例如太阳能电池元件等。现在全球化合物半导体磊晶厂中,首要有6成厂商挑选可大规模生长的MOCVD机台;别的4成则挑选高精细性的MBE设备。

依据2018年全球化合物磊晶厂预估营收占比可知,全球化合物半导体磊晶工业营收已超越4.9亿美元,且英商IQE营收占全体份额约44%,柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱与2016年营收保持相同份额,稳居磊晶龙头宝座;排名第二的联亚,2018年预估占比仍然保持在16%(同2016年)。此外,全新光电营收占比,由2017年17%降至2018年预估的14%;全球MBE磊晶第二大厂IET(英特磊)营收,则由2017年7%降至2018年预估的5%,其阑珊原因与中美交易战和全球手机出售不如预期有关,使得市占率小幅阑珊。

2

化合物半导体磊晶厂未来开展


针对化合物半导体未来的终端商场需求,按照不同元件特性可分为传输和无线通讯的5G芯片、耐高温与抗高电压的车用芯片,以及可接纳和回传信号的光通讯芯片三大范畴。借由5G芯片、车用芯片与光通讯芯片的元件开发,将带动未来磊晶厂营收和本钱开销,建立未来出资方向。

  • 终端商场未来走向


由化合物半导体开展趋势可知,未来元件需求将以高速、高频与高功率等特性,连接5G通讯、车用电子与光通讯范畴的运用,打破硅半导体摩尔定律约束。



▲未来磊晶厂终端产品趋势;Source:拓墣工业研究院


硅半导体元件因受限于电子迁移率(Electron Mobility)、发光功率与环境温度等约束,难以满意元件特性需求,因此当化合物半导体呈现,其高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性,为元件开展的未来性供给新关键。跟着科技开展,化合物半导体的元件制程技能亦趋老练,传统硅半导体的薄膜、曝光、显影与蚀刻制程过程,皆已成功转置到化合物半导体上,有助于后续半导体工业继续开展。

关于无线通讯范畴的未来开展,现行厂商已逐渐柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱由原先4G设备更新至5G基础建设,5G基地台的布建密度将更甚4G,且基地台内部运用的功率元件,将由宽能带氮化镓功率元件替代DMOS(两层分散金氧半场效晶体管)元件。在基地台建置部分,现在已会集在IDM厂(如Qorvo、Cree与日本住友电工),且各代工大厂相继投入,导致商场竞争剧烈;此外,我国厂商原先欲借由并购国外大厂进入氮化镓代工商场,却柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱因国防安全为由受阻,因此现阶段我国厂商对氮化镓基地台的开展受限。

为进步无线通讯质量,5G通讯商场将以较小功率耗费和较佳电子元件等特性为方针而尽力,因此挑选砷化镓和磷化铟等化合物半导体资料,作为PA(功率放大器)和LNA(低噪音放大器)等射频元件(Radio Frequency,RF)。

全体而言,因为砷化镓射频元件商场多由IDM恋夏38℃厂(如Skyworks、Qorvo与Broadcom)操纵统组词,因此只有当需求超越IDM厂负李俞英荷时,才会将订单发包给其他元件代工厂,对其他欲投入元件代工的厂商而言则更困难。因为我国手机商场对射频元件的国内需求添加,且预期5G手机浸透率将进步,或许我国代工厂商的射频制程技能进步后,可顺势打入砷化镓代工供应链,进步射频元件市占率。

在车用芯片部分,因为运用环境要求(需于高温、高频与高功率下操作),并合作轿车电路上的电感和电容等,使得车用元件体积较一般元件尺度占比大,济爱妇清丸透过化合物半导体中,宽能带半导体资料氮化镓和碳化硅等特性,将有助完成缩小车用元件尺度。

借由氮化镓和碳化硅替代硅半导体,削减车webmoney注册教程用元件切换时的耗能已逐渐成为或许。以氮化镓和碳化硅资料作为车用功率元件时,因为宽能带资料特性,可大幅减缩周围电路体积,到达模块轻量化作用,且氮化镓和碳化硅较硅半导体有不错的散热特性,可削减散热体系模块,进一步朝车用轻量化方针跨进。

此外,车用芯片对光达(LiDAR)传感器的运用也很重要,为了完成自动驾驭轿车或无人车技能,先进驾驭辅佐体系(ADAS)中的光达传感器不可或缺,透过氮化镓和砷化镓磊晶资料满意其元件特性,作为光达传感器所需。

在光通讯芯片范畴方面,为了处理金属导线传递信号的约束和瓶颈,因此开发以雷射光在光纤中作为传递源的概念,打破原先电子透过金属缆线下容易发生电阻和电容时刻延迟(RC Delay)现象,且借由雷射光快速传递和信号不易周末沐浴阑珊特性,使得硅光子技能(Silicon Photonics)逐渐受到重视。

因为光通讯芯片对光收发模块的需求,PD(光侦测器)与LD(雷射侦测器)等模块需求上升,带动砷化镓与磷化铟磊晶商场。此外,近年柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱手机调配3D感测应asiantube8用有显着生长趋势,带动VCSEL(笔直腔面发射激光器)元件需求添加,砷化镓磊晶也逐渐升温,未来3D感测用的stepsister光通讯芯片,其运用规模除了手机,亦将扩大至眼球追寻技能、安防范畴(Security)、虚拟实境(VR)与近接辨认等范畴。

  • 磊晶厂未来展望


尽管2018年手机出售量相较2017年略为阑珊,且2019年手机出售量将趋于保存,但近年因Apple手机的3D感测国润大宗技能受到重视,带动非Apple阵营加快导入3D感测商场,促进VCSEL需求增温,对光通讯范畴的元件需求有添加趋势,带动2018年部分磊晶厂本钱开销生长。

2019年手机出售量或许下滑和5G手机预估浸透率偏低一级景象,将影响手机元件商场(如PA和LNA)与磊晶厂营收体现,现阶段5G通讯范畴还有待电信营运商的基地台建置和开发商场,2019年营收生长有限,将连带影响磊晶厂部分营收。

车用芯片因为运用环境较为苛刻与需接受高电压和高温等条件,多挑选氮化镓和碳化硅等化合物半导体;而电动车商场未来将继续小幅生长,带柴胡,深度剖析化合物半导体磊晶商场趋势,我爱动车用功率半导体元件需求,从而推升氮化镓和碳化硅磊晶营收生长。

此外,先进驾驭辅佐体系的光达元件需求逐年提机甲mesuit升,促进氮化镓和砷化镓磊晶需求增温,全体而言,未来车用化合物芯片的需求将逐渐添加,成为磊晶商场继续生长的首要动能之一。

文丨拓墣工业研究院 王尊民

注:本文为拓墣工业研究院原创内容,欢迎转发或共享。制止非授权转载、摘编、仿制及镜像等运用,如需转载请后台回复“转载”或留言获取授权。