半导体行业研究报告：砷化镓，碳化硅（26页）

行业报告下载 2021年03月29日 05:29 管理员

化合物半导体物理特性具有独特优势。半导体材料领域共经历三个发展阶段：第一阶段是以硅、锗为代表的 IV 族半导体；第二阶段是以 GaAs 和 InP 为代表的 III-V 族化合物半导体，其中 GaAs 技术发展成熟，主要用于通讯领域；第三阶段主要是以 SiC、GaN 为代表的宽禁带半导体材料。硅材料技术成熟，成本低，但是物理性质限制了其在光电子、高频高功率器件和耐高温器件上的应用。相比硅材料，化合物半导体材料在电子迁移速率、临界击穿电场、导热能力等特性上具有独特优势。硅材料主导，化合物半导体在射频、功率等领域需求快速增长。目前全球 95%以上的芯片和器件是以硅作为基底材料，由于硅材料极大的成本优势，未来在各类分立器件和集成电路领域硅仍将占据主导地位。但是化合物半导体材料独特的物理特性优势，赋予其在射频、光电子、功率器件等领域的独特性能优势。

相较于 Si 和 GaAs 的前两代半导体材料，GaN 和 SiC 同属于宽禁带半导体材料，具有击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、热导率大、介电常数小等特点，具有低损耗和高开关频率的特点，适合于制作高频、大功率和小体积高密度集成的电子器件。GaN 的市场应用偏向微波器件领域、高频小电力领域（小于 1000V）和激光器领域。相比硅 LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体技术）和 GaAs 解决方案，GaN 器件能够提供更高的功率和带宽，并且 GaN 芯片每年在功率密度和封装方面都会取得飞跃，能比较好的适用于大规模 MIMO 技术，GaN HEMT（高电子迁移率场效晶体管）已经成为 5G 宏基站功率放大器的重要技术。目前在宏基站上 GaN 主要采用使用 SiC 衬底（GaN on SiC），由于 SiC 作为衬底材料和 GaN 的晶格失配率和热失配率较小，同时热导率高，更容易生长高质量的 GaN 外延层，能满足宏基站高功率的应用。