市场分析 Ｍ ｅｔ Ａｎ ｌｙｓ ｓ 我国化合物半导体产业状况分析 朱邵歆 （赛迪智库集成电路产业研究所，北京１ ０００８４） 摘要：集成电路高速发展，为产业发展提供技术支撑。我国集成电路正处于大发展时期，可为化 合物半导体产业提供先进技术支撑。相对于硅材料。化合物半导体性能更加优异，制作出的器件 相对于硅器件具有更优异的电性能。国产化替代需求为化合物半导体产业发展提供了巨大市场。 关键词：化合物半导体：ＧａＡｓ；ＧａＮ；ＳｉＣ 中图分类号：Ｆ４２６．６３文献标识码：Ａ文章编号：１ ６７４—２５８３（２０１ ７）０１—００２０—０２ ＤＯＩ：１ ０．１ ９３３９４．ｉｓｓｎ．１ ６７４－２５８３．２０１ ７．０１．００５ 中文引用格式：朱邵歆．我国化合物半导体产业状况分析［Ｊ］．集成电路应用，２０１７，３４（１）：２０—２１ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔａｔｕｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ＺＨＵ Ｓｈａｏｘｉｎ （Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｄｕｓｔ￣ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ ＣＣＩＤ ｔｈｉｎｋ ｔａｎｋ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００８４，Ｃｈｉｎａ．） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＳＵｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｃｈｉｎａ‘Ｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｉＳ ｉｎ ａ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔ￣．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓｉｌｉｃｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉＳ ｍｏｒｅ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｔｈａｎ ｓｉｌｉｃｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｄｏｍｅｓｔｉｃ ｄｅｍａｎｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｈｕｇｅ ｍａｒｋｅｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｉｎｄｕｓｔ￣． Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＧａＡｓ，ＧａＮ，ＳｉＣ 化合物半导体是区别于硅（Ｓｉ）和锗（Ｇｅ）等传统 成为产业新的发展重心。二是曾经驱动集成电路市场 单质的一类半导体材料，主要包括砷化镓（ＧａＡｓ）、 高速增长的ＰＣ和智能手机市场疲软，未来５Ｇ和物联 磷化铟（ＩｎＰ）、氮化镓（ＧａＮ）、碳化硅（ＳｉＣ）、氧 网将成为新风口。三是全球能源和环境危机突出，能 化锌（ＺｎＯ）等。相对于硅材料，化合物半导体性能更 源利用趋向低功耗和精细管理。化合物半导体作为新 加优异，制作出的器件相对于硅器件具有更优异的光电 材料和新器件，在微波通信器件、光电子器件和功率 性能、高速、高频、大功率、耐高温和高辐射等特征。 器件中有着同类硅器件所不具备的优异性能，将在以 当前，全球半导体产业正处于深度变革，化合物半 上应用领域得到广泛应用。 导体成为产业发展新的关注点，我国应加紧产业布局， 国内外围绕化合物半导体的并购案频发。近年 抢占发展的主动权。 来，国际巨头企业纷纷围绕化合物半导体展开并购， ２０１４年８月，功率半导体领导者德国英飞凌公司以３０ １化合物半导体成为集成电路产业新关注点 亿美元收购美国国际整流器公司（ＩＲ），取得了其硅 集成电路产业深刻变革驱动化合物半导体市场发 基ＧａＮ功率半导体制造技术；同年９月，设计和制造 展。一是集成电路产业遵循“摩尔定律”演进趋缓，以 ＧａＡｓ和ＧａＮ射频芯片的ＲＦＭＤ公司和ＴｒｉＱｕｉｎｔ公司 新材料、新结构以及新工艺为特征的“超越摩尔定律” 宣布合并为新的ＲＦ解决方案公司ＱｏｒＶｏ。国内企业和 作者简介：朱邵歆，北京赛迪智库集成电路产业研究所。研究方向：集成电路产业政策。 收稿日期：２０１６—７—２８，定稿日期：２Ｏ１６—１０—１５。 ２Ｏ ｌ集成电路应用第３４卷第１期（总第２８０期）２０１７年１月 Ｍａ ｋｅ莨Ａ ａ ｉｙｓ ｓ 市场分析 资本也围绕化合物半导体产业展开收购。 的性能在大型轮船引擎、智能电网、高铁和风力发电等 ２０１５年，全球ＳｉＣ电力电子器件市场规模达到近 国家“大基金”投资布局化合物半导体 Ｊ。２０１５ 大功率领域得到应用 Ｊ。 年６月，国家集成电路产业投资基金（“大基金”）投 资４８．３９亿元入股三安光电，推动三安光电下属三安集 １．５亿美元，预计２０２０年将达到１０亿美元。ＳｉＣ衬底 成电路公司围绕ＧａＡｓ和ＧａＮ代工制造，开展境内外并 的主要供应商有科锐、Ｒｏｈｍ／ＳｉＣｒｙｓｔａｌ和ＩＩ—ｖＩ等，其 购、新技术研发、新建生产线等业务。同时，国家开发 中科锐公司占据了ＳｉＣ衬底９０％的供应量。ＳｉＣ器件 银行也以最优惠利率向三安提供２００亿元贷款。 市场，科锐和英飞凌／ＩＲ两家巨头占据了７０％的市场份 ２０１６年２月，泉州市政府、“大基金”、华芯投 额。ＳｉＣ电力电子器件在低电压产品领域将面对ＧａＮ 资、三安集团等在晋江市合资成立安芯基金，基金目标 器件的激烈竞争，在ＰＦＣ、ＵＰＳ、消费电子和电动汽车 规模５００亿元，首期出资规模７５．１亿元，将主要投向 ＩＩＩ．ｖ族化合物集成电路产业。 ２全球化合物半导体产业市场空间广阔 ＧａＡｓ和ＧａＮ的微波通信器件、ＧａＮ和ＳｉＣ的电力 电子器件由于下游应用的驱动，技术和产业发展十分迅 速，市场空间广阔。 ＧａＡｓ器件：ＧａＡｓ微波通信器件在移动终端的无 线ＰＡ和射频开关器领域占主导地位，未来高集成度和 低成本制造将成为产业发展趋势，在无线通信、消费电 子、汽车电子、物联网等应用领域将得到广泛应用。同 时，ＧａＡｓ基材料有望在集成电路１０ ｎｍ以下制程以及 未来的光互连芯片中得到应用。 ２０ １ ５年全球ＧａＡｓ微波通信器件市场规模达到 ８６亿美元，超过６０％的市场份额集中于Ｓｋｙｗｏｒｋｓ、 Ｑｏｒｖｏ、Ｂｒｏａｄｃｏｍ／Ａｖａｇｏ三大巨头，２０２０年，市场规模 预计将突破１３０亿美元。ＧａＡｓ产业代工制造模式逐渐 兴起，我国台湾稳懋、宏捷、环宇是主要的代工企业。 ＧａＮ器件：基于ＧａＮ的蓝绿光ＬＥＤ产业发展成 熟，微波通信器件和电力电子器件产品尚未在民用领域 广泛应用。蓝宝石基ＧａＮ技术最成熟，Ｓｉ基ＧａＮ可实 现高集成性和低成本，目前Ｓｉ基ＧａＮ技术以６英寸为 主流。全球ＧａＮ微波通信器件和电力电子器件的产值 还很低，只有几亿美元，随着技术水平的进步，２０２０ 年产值有望达到１５亿美元。英飞凌、富士、东芝、松 下等大企业纷纷投巨资进军ＧａＮ领域。新进入的小企 业也有很多，如加拿大的ＧａＮ Ｓｙｓｔｅｍｓ、美国的ＥＰＣ 等公司都已经量产ＧａＮ产品。未来在新能源、智能电 网、信息通信设备和消费电子领域将得到广泛应用 Ｊ。 ＳｉＣ器件：ＳｉＣ单晶衬底制造以４英寸为主流，并 正向６英寸过渡，同时８英寸也已经问世。产品主要 以电力电子器件为主，ＳｉＣ．ＳＢＤ（肖特基二极管）技 术成熟，已开始在光伏发电等领域替代ｓｉ器件，ＳｉＣ— ＭＯＳＦＥＴ性能突出，可大幅降低模组中电容电感的用 量，降低功率模组成本。ＳｉＣ—ＩＧＢＴ未来将凭借其优异 等９００ Ｖ以下的应用领域，低成本ＧａＮ器件将占据主 要市场，ＳｉＣ器件未来主要面向１ ２００ Ｖ以上的市场。 ３结语：我国产业发展面临重大机遇 《中国制造２０２５》为产业发展提供政策支持。 ２０１５年５月，国务院发布《中国制造２０２５》。新材料 在《（中国制造２０２５）重点领域技术路线图》中是十 大重点领域之一，其中化合物半导体中的第三代半导体 被纳入关键战略材料发展重点。 集成电路高速发展为产业发展提供技术支撑。我 国集成电路正处于大发展时期，可为化合物半导体产业 提供先进技术支撑。如ＧａＡｓ或ＧａＮ单片微波集成电 路的设计和仿真技术、化合物半导体制造工艺和生产线 的建设技术、先进封装和测试技术、光刻机和ＣＶＤ等 通用设备的制造技术，以及大尺寸硅单晶衬底和光刻胶 等通用配套材料的制备技术。重点应用领域和国产化替 代需求为产业发展提供巨大市场。我国的光伏、风能、 ４Ｇ／５Ｇ移动通信、高速铁路、电动汽车、智能电网、大 数据／云计算中心、半导体照明等产业发展如火如茶， 是化合物半导体大显身手的应用领域，如４Ｇ／５Ｇ通 信基站和终端使用的ＧａＡｓ或ＧａＮ微波射频器件和模 块，高速铁路使用的ＳｉＣ基牵引传动系统，光伏电站、 风能电场和电动汽车使用的ＧａＮ或ＳｉＣ电能逆变器或 转换器，智能电网使用的ＳｉＣ大功率开关器件，工业控 制使用的ＧａＮ或ＳｉＣ基电机马达变频驱动器，大数据／ 云计算中心使用的ＧａＮ或ＳｉＣ基高效供电电源，半导 体照明中使用的ＧａＮ基高亮度ＬＥＤ等。 参考文献 ［１］丁文武．推动集成电路产业重点突破和整体提升 ［Ｊ］．集成电路应用，２０ｌ６，３３（６）． ［２］Ｔｉｍ Ｋａｓｋｅ．氮化镓ＧａＮ工艺及其应用［Ｊ］．集成电 路应用，２０１５（０９）． ［３］ＨＡＦＯＭ．碳化硅半导体ＳｉＣ在功率器件领域的应用 ［Ｊ］．集成电路应用，２０ｌ６，３３（２）． 集成电路应用第３４卷第１期《总第２８０期）２０１７年１月Ｉ ２１