憑借成(chéng)熟制程及成(chéng)本較低的優勢,第一代矽質半導體芯片已成(chéng)爲人們生活中不可或缺的重要器件。然而,矽質半導體受制于無法在高溫、高頻以及高電壓等環境中使用的材料限制,讓化合物半導體逐漸嶄露頭角。
襯底與外延質量成(chéng)決定化合物半導體器件特性關鍵
化合物半導體主要指砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)和碳化矽(SiC) 等第二、第三代半導體,相比第一代單質半導體,在高頻性能(néng)、高溫性能(néng)方面(miàn)較優。
全球知名研究咨詢公司集邦咨詢旗下拓墣産業研究院指出,現行化合物半導體的供應鏈關系,主要透過(guò)襯底廠商提供适當的晶圓,并由外延廠進(jìn)行所需之反應層材料成(chéng)長(cháng),随後(hòu)再透過(guò)IDM廠或各自獨立的代工廠進(jìn)行加工,最終再由終端産品商加工統整後(hòu)販賣至消費者手中。
考慮到化合物半導體襯底在生長(cháng)過(guò)程中産生部分缺陷,所以制作器件前需透過(guò)如MOCVD、MBE等外延程序,再次成(chéng)長(cháng)所需的反應層,借此降低并滿足器件性能(néng)表現;在襯底方面(miàn),目前化合物半導體主要以6吋襯底爲主,并試圖滿足GaAs、 SiC、GaN on Si / SiC等各類器件生産之需求。
由于化合物半導體屬二元以上結構,在襯底及外延的制備上,相較于傳統矽材料困難,因此,如何有效控制襯底與外延質量,是決定化合物半導體器件的特性關鍵。
新冠疫情席卷全球,化合物半導體應用受波擊
化合物半導體并不是近年的産物,不過(guò),直到近期化合物半導體才真正開(kāi)始普及和興起(qǐ),尤其近年中國(guó)開(kāi)始大規模投資,亦使得産業漸趨繁榮。然而,受到中美貿易摩擦及突如其來的新冠肺炎疫情影響,化合物半導體産業的應用也受到波及。
拓墣産業研究院指出,基于砷化镓或氮化镓的射頻器件受到不小震蕩。其中,砷化镓技術相較成(chéng)熟,但由于市場仍以手機射頻爲主,以緻受到影響較大,預估2020年營收將(jiāng)小幅下跌。而氮化镓器件仍處于開(kāi)發(fā)階段,目前主要應用于基站射頻技術,預計2020年營收則呈現小幅增長(cháng)。
功率器件方面(miàn),雖然受大環境影響,但其已是化合物半導體的發(fā)展重點,成(chéng)長(cháng)動能(néng)依舊顯著。碳化矽材料因襯底生産難度大,功率器件成(chéng)長(cháng)幅度受限,後(hòu)續有待襯底技術持續精進(jìn);氮化镓功率器件技術發(fā)展則相對(duì)成(chéng)熟,雖大環境不佳導緻成(chéng)長(cháng)放緩,但向(xiàng)上幅度仍明顯。
中國(guó)廠商與國(guó)際大廠技術差距將(jiāng)逐漸縮小
雖然受到中美貿易摩擦和疫情影響拖累全球半導體産業發(fā)展,但化合物半導體憑借自身材料特性和新興應用需求,各家IDM廠相繼推出相關措施應對(duì)。科沃(Qorvo)、意法半導體、安森美以及中國(guó)三安光電和英諾賽科等廠商都(dōu)紛紛通過(guò)新品、并購或新建生産線等方式積極參與市場競争,以擴大影響力。
拓墣産業研究院分析,目前來看,在化合物半導體領域,中國(guó)廠商雖然和國(guó)際廠商相比仍有技術差距,但随着中國(guó)國(guó)家大基金的支持以及廠商的不斷布局,技術差距將(jiāng)不斷縮小。當前唯有真實掌握市場需求,廠商才有機會在競争中當中成(chéng)長(cháng)及獲利。