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2018年中國磷化銦(InP)行業市場規模及行業格局分析[圖]

2020年01月15日 14:27:13字號:T|T

    常見的半導體材料以物理性能區分可劃分為三代,其中第一代半導體以Si、Ge為代表,第二代半導體以GaAs、InP為代表,第三代半導體以GaN、SiC為代表。5G高頻、高速、高功率的特點對功率放大器(PA)的高頻、高速以及功率性能要求進一步提升,也對制備PA器件的半導體材料的性能要求更為嚴格。

    高工作頻段要求半導體材料具備更高的飽和速度和電子遷移率。載流子飽和速度和電子遷移率越高,半導體器件工作速度則越快。因此5G高工作頻段對半導體材料的飽和速度和電子遷移率要求更高。第二代半導體GaAs和InP的電子遷移率分別是Si的5倍和4倍左右,而第二代、第三代半導體的飽和速度均為Si的2倍以上,更為適合于5G射頻器件應用。

半導體材料

數據來源:公開資料整理

    第一代、第二代、第三代半導體物理性能參數對比

數據來源:公開資料整理

    智研咨詢發布的《2020-2026年中國磷化銦產業發展態勢及市場盈利預測報告》數據顯示:全球半導體市場在2019年表現不佳,但有望在2020年重新增長。2019年全球半導體市場規模將同比下滑12.93%,受影響最嚴重的產品包括DRAM、NAND閃存、通用微處理器(MPU)、32位微控制器(MCU)和模擬應用專用集成電路(ASIC);2020年全球半導體市場規模將達4480億美元,同比實現5.9%增幅,半導體市場的頹勢將得到逆轉。2020年全球多國都將進入5G時代,智能手機市場將大幅擴大,加上自動駕駛汽車、物聯網(IoT)、數據中心等產業的快速發展,將大大帶動半導體市場的增長。

全球半導體市場規模及變動情況

數據來源:公開資料整理

    磷化銦(InP)半導體材料同硅和砷化鎵材料相比具有高的電光轉換效率,高的電子遷移率,高的工作溫度,以及強抗輻射能力的特點,因而在民用和軍事領域的應用廣泛,例如在太赫茲(THz)、激光器、太陽能電池、光電探測器和光纖網絡系統等領域,包括入戶光纖和數據中心傳輸,以及目前正在大力發展的5G移動網絡等,這些都給InP襯底材料帶來巨大的市場前景。InP半導體材料具有寬禁帶結構,并且電子在通過InP材料時速度快,這意味著用這種材料制作的器件能夠放大更高頻率或更短波長的信號。例如,在衛星領域,利用InP芯片制造的接收機和放大器就可以獲得100GHZ以上的頻率。另外,InP基的太陽能電池目前報道最高可以獲得44.7%的轉化效率,因此其在衛星通信業和衛星太陽能電池領域潛力巨大。因此,InP是一種比GaAs更先進的半導體材料,在光纖通信、毫米波和無線應用等方面具有明顯的優勢。

InP主要應用領域

數據來源:公開資料整理

    InP晶圓市場真正的增長是在光子應用領域。在光通信領域,InP在發射、光檢測、調制、混合等諸多功能上都具有很高的性能,但由于其成本較高,經常受到其他半導體材料的挑戰。盡管如此,InP仍然是用于電信和數據通信應用的收發器中激光二極管不可或缺的構件。隨著5G的快速發展和數據通信業務的迅猛增長,InP晶圓和外延片的需求都將快速提升,到2024年,InP市場規模將達到1.72億美元,2018年至2024年的復合年增長率為14%。

InP應用市場規模預測

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InP市場規模(4英寸)

數據來源:公開資料整理

    未來的無線通信網絡頻率高達25GHZ,硅和砷化鎵無法做到該頻率,但是其他化合物半導體又過于昂貴,磷化銦成本低、節能,性能好,在高端產品的民用化過程中,InP器件將獲得巨大的發展。目前全世界只有美國的AXT,日本的SUMITOMOELECTRIC,英國的WAFERTECH和法國的INPACT少數幾家公司能夠滿足未來對大尺寸晶體襯底的要求,InP未來市場發展前景廣闊。目前InP市場中,常用的有2英寸和3英寸襯底,4英寸和6英寸襯底則是未來競爭的焦點。

    由于InP晶體生長設備和技術門檻極高,國內只有少數廠家和科研單位可以制造InP單晶生長設備和生長InP襯底。中國電科13所最早設計了國產InP高壓單晶爐并制備了我國第一根InP單晶,其余的生產企業還包括鼎泰芯源、北京世紀金光、云南鍺業、廣東天鼎思科新材料、廣東先導半導體材料、深圳泛美、南京金美鎵業等。其中珠海鼎泰芯源通過與中科院半導體所的團隊進行聯合攻關,已掌握了2-6英寸襯底生產技術,產能為10萬片/年(折合2英寸)。我國InP材料行業雖然在材料合成、晶體生長、材料熱處理和材料特性等方面取得進步,也掌握了2-6英寸襯底片的技術,但國內企業產能規模仍然較小,大尺寸InP生產能力不足,市場主要掌握在外資企業中。隨著5G發展及貿易保護主義抬頭,中國芯片產業自主安全可控迫在眉睫,有望快速推進InP等芯片材料國產替代進程。

中國InP單晶生長設備和生長單晶襯底主要企業

數據來源:公開資料整理

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