化合物半导体行业报告：GaAs、SiC、GaN（43页）

行业报告下载 2021年09月06日 07:45 管理员

半导体材料共经历了三个发展阶段。第一阶段出现在 20 世纪 50 年代，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料，主要用于分立器件和芯片制造，并引发了以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展，在信息技术、航空航天、国防军工、光伏等领域应用极其广泛。第二阶段是 20 世纪 90 年代，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等化合物为代表的化合物半导体材料，使半导体材料进入光电子领域，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。第三阶段是本世纪初，以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等为代表的宽禁带半导体材料，在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求，广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件，应用于半导体照明、5G 通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。半导体衬底材料包括硅材料和 GaAs、SiC、GaN 等化合物半导体材料。

凭借成熟制程及较低成本的优势，第一代硅质半导体材料制作的元器件已成为了电子电力设备中不可或缺的组成部分，硅也是目前技术最成熟、使用范围最广、市场占比最大的衬底材料。但硅质半导体材料受限于自身性能，无法在高温、高频、高压等环境中使用，化合物半导体材料因此崭露头角。化合物半导体材料拥有高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性，恰好符合半导体产业发展所需，随着材料制备技术与下游应用市场的成熟，以 GaAs、SiC、GaN 为代表的化合物半导体衬底材料市场空间不断拓展。现阶段，全球 95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础功能材料而生产的。硅片占整个半导体材料市场的 35%左右，市场空间约为 80 亿美元，硅基芯片市场规模高达 4000 多亿美元。然而，随着物联网、5G 时代的到来，以砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等为代表的化合物半导体正快速崛起中。据半导体行业观察的数据，2018 年 GaAs、GaN 与 SiC 的产业销售额分别约为 3500 亿元、238 亿元和 64 亿元，化合物半导体的市场规模在不断扩大。国内第三代半导体器件市场拥有巨大增长空间，倒逼上游材料端发展。据赛迪顾问统计，2019 年国内第三代半导体器件市场规模达到 86.29 亿元，增长率为 99.7%，到 2022 年，中国第三代半导体器件市场规模有望冲破 608.21 亿元，增长率为 78.4%。第三代半导体器件广泛应用于“新基建”项目，也是实现“碳中和“的重要路径。国内在 5G 通讯、新能源等新兴产业的技术水平、产业化规模等方面处于国际优势地位，下游应用需求强劲将促进国内上游半导体行业的持续发展，进一步提高半导体企业在国际市场的影响力。