【正文】 半導(dǎo)體材料 GaAs（ 砷化鎵 ） ， InP（磷化銦） 和 GaN（氮化鎵）等 在通信，光電行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外的 許多 生產(chǎn)廠家 都進(jìn)入到該行業(yè) ，并且多以掌握著核心技術(shù)的美 、 日企業(yè)為主，此外，歐洲和我國(guó)臺(tái)灣也有一些企業(yè)涉足此領(lǐng)域。美國(guó)政府 20xx 年用于 GaN 相關(guān)研發(fā)的財(cái)政預(yù)算超過(guò) 5500 萬(wàn)美元。 SA 的 GaAs 服務(wù)總監(jiān) Asif Anwar 這樣評(píng)論， “ 我們相信由于國(guó)防因素帶動(dòng)的 GaAs 設(shè)備需求在 20xx 年比上年增長(zhǎng) 9%，并將繼續(xù)增長(zhǎng)至 20xx 年 ”。根據(jù) Strategy Analytics 最新發(fā)布的 GaAs（ 砷化鎵 ） 和合成半導(dǎo)體技術(shù)服務(wù)報(bào)告《防務(wù)開(kāi)支增長(zhǎng)帶活合成半導(dǎo)體市場(chǎng)》預(yù)測(cè) GaAs 設(shè)備市場(chǎng)將以 8%的年復(fù)合增長(zhǎng)率持續(xù)發(fā)展到 20xx 年。采用合成半導(dǎo)體材料制作的設(shè)備在性能方面也優(yōu)于采用硅材料制作的產(chǎn)品，如工作頻率高、信號(hào)接收能力強(qiáng)、在擁擠的頻段中可以更好地處理信號(hào)和更省電等。 20xx~20xx 年間將以每年 28%的速度快速成長(zhǎng)， 市場(chǎng)達(dá)到 72 億美元。然而，較高的原材料成本給材料供應(yīng)商及其客戶帶來(lái)了重大挑戰(zhàn)。從區(qū)域角度看，預(yù)計(jì) JAPAN 和臺(tái)灣仍將是材料消費(fèi)量最高的兩個(gè)地區(qū)，隨后是韓國(guó)和東南亞地區(qū)。 據(jù)國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料協(xié)會(huì)（ SEMI）的最新資料預(yù)測(cè)顯示， 20xx 年全球半導(dǎo)體材料市場(chǎng)有望增長(zhǎng)超過(guò) 10%，預(yù)計(jì) 20xx 年該市場(chǎng)將在原有基礎(chǔ)上再增長(zhǎng)10%，連續(xù)第三年打破歷史記錄。 20xx 年的市場(chǎng)規(guī)模比上年增加 %，達(dá)到 億 美元 。預(yù)計(jì) 20xx 年，與 20xx 年相比將增加 68%，達(dá)到 億 美 元。該材料已從研究開(kāi)發(fā)階段真正進(jìn)入到批量生產(chǎn)化階段，銷量也逐年增加。 按半導(dǎo)體材料市場(chǎng)面向前工序或后工序來(lái)看， 20xx 年的前工序材料市場(chǎng)，占半導(dǎo)體材料市場(chǎng)總體的 6 成以上，達(dá)到 億 美元 ，后工序材料市場(chǎng)達(dá)到 億 美 元。 20xx 年半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)規(guī)模比上年增加 %，達(dá)到 291 億 美元 。例如各種發(fā)光二極管、 LED 照明、 多量子阱激光器、蘭綠光激光器、紅外激光、自光電效應(yīng)器件、高速寬帶探測(cè)器、低噪聲探測(cè)器、共振隧道二極管等等。 （ 3） 空間技術(shù)的能源 GaAs 能克服現(xiàn)有太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率不夠高，抗輻射能力差的不足，而成為衛(wèi)星獲取能源的 GaAs 新型電池。 F1 F16 戰(zhàn)斗機(jī)利用 HgCdTe 紅外探測(cè)矩陣裝置作為認(rèn)夜間飛行導(dǎo)航和瞄準(zhǔn)。 GaAs、 InP、 GaSb、 GaP、 Gan、 cDs、 InAsP 等等及它們的固溶體分別制成 FET、 HBT、 HEMT、微波 IC、激光管、光探測(cè)器、超高速電路、發(fā)光二極管、磁敏、光敏、傳線敏器件等等分別應(yīng)用于微波 通信、光通信、計(jì)算機(jī)、顯示裝置、消費(fèi)類電子、傳感器等等。如：砷化鎵（ GaAs） 、磷化鎵（ GaP） 、磷化銦 （ InP）、銻化鎵（ GaN） 、銻化銦（ InSb） 、氮化鎵（ GnN）、碳化硅（ SiC） 、硫化鋅（ ZnS）、曬化鋅（ ZnSe） 、碲化鎘（ CdTe） 、硫化鎘（ CdS） 、硫化鉛（ PbS） 等等。以后，為了獲得較為理想的特性（如合適的禁帶寬度），還將一定量的第三元素替換二元化合物中的任一組元的一部分而構(gòu)成固溶體（如鎵鋁砷、鎵砷磷等）。 在現(xiàn)代信息系統(tǒng)中，光通信、移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)、電視直接接收以及各種顯示裝置、傳感器等等多使用化合物半導(dǎo)體材料。 由于氮化鎵材料是一種新型的半導(dǎo)體材料，且難于獲得高質(zhì)量單晶材料，至今許多材料基本物理參數(shù)尚未測(cè)定，許多物理性質(zhì)尚未開(kāi)發(fā)研究。有機(jī)金屬汽相外延（ MOCVD）是目前應(yīng)用最廣的生長(zhǎng)方法，可生長(zhǎng)高質(zhì)量薄膜材料、量子阱異質(zhì)結(jié)材料和各種器件結(jié)構(gòu)。（ 4） GaAs 和 InP 單晶的 垂直梯度凝固法 （ VGF） 生長(zhǎng)技術(shù) 的研究與 發(fā)展， 研究得重點(diǎn)在：生長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、溫度分布、調(diào)整、優(yōu)化；熔體形成與籽晶熔接技術(shù) 、晶體脫舟技術(shù)、多爐群控技術(shù)和晶片加工清洗技術(shù)等。 化合物 半導(dǎo)體材料 技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 目前，第二代化合物半導(dǎo)體材料 GaAs 和 InP 單晶的 技術(shù) 發(fā)展趨勢(shì)是：（ 1）大尺寸 砷化鎵 （ GaAs） 和磷化銦 （ InP）晶圓的制備技術(shù) 。它的發(fā)光波長(zhǎng)很短，又是優(yōu)良的透明導(dǎo)電薄膜、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、價(jià)格低。它具有高可靠性、高效率、快速響應(yīng)、長(zhǎng)壽命、全固體化、體積小等優(yōu)點(diǎn)，在宇宙飛船、火箭探測(cè)、大氣探測(cè)、火災(zāi)等領(lǐng)域內(nèi)將發(fā)揮重大作用。1995 年制成發(fā)藍(lán)光的 LED，壽命超過(guò) 1 萬(wàn)小時(shí)。它不僅在光記錄，而且在光電子領(lǐng)域的其它方面也有許多應(yīng)用。這類器件已在軍事雷達(dá)、衛(wèi)星通訊以及高清晰度電視圖像的發(fā)送和傳播中獲得應(yīng)用。這類材料的價(jià)格低于前兩代，而且有更優(yōu)異的性能。比如用高效率藍(lán)綠光發(fā)光二極管制作的超大屏幕全色顯示，可用于室內(nèi)室外各種場(chǎng)合的動(dòng)態(tài)信息顯示，使超大型、全平面、高清晰、無(wú)輻射、低功耗、真彩色大屏幕顯示領(lǐng)域也占相當(dāng)大的比重。由此也帶來(lái)家用 VCD、DVD 和多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展。 類似 于 GaAs 的化合物半導(dǎo)體材料還有： InP、 GaAlAs、 GaAsP、 InGaAs、GaP、 InGaAsP 等。GaAs 是微波通信芯片的基片 ， InP 和 GaAs 的混晶是光通信半導(dǎo)體激 光器的主要材料。同時(shí)，砷化鎵高速器件也開(kāi)拓了移動(dòng)通信的新產(chǎn)業(yè)。家電和電腦的應(yīng)用都?xì)w結(jié)于 Si 材料的出現(xiàn)和應(yīng)用。人們對(duì) Si 材料的出現(xiàn)傾注了很深的感情，把信息產(chǎn)業(yè)的集中地稱為 “ 硅谷 ” 。 Si 材料有兩種，即單晶硅和多晶硅?；衔锇雽?dǎo)體材料行業(yè) 調(diào)研 報(bào)告 目錄 一、半導(dǎo)體材料的技術(shù)發(fā)展歷程 ............................................................................... 1 第一代半導(dǎo)體材料 ........................................................................................ 1 第二代半導(dǎo)體材料 ........................................................................................ 1 第三代半導(dǎo)體材料 ........................................................................................ 2 化合物半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ................................................................ 3 二、化合物半導(dǎo)體材料及用途 ................................................................................... 4 化合物半導(dǎo)體材料 ........................................................................................ 4 化合物半導(dǎo)體材料的應(yīng)用 .............................................................................. 5 三、化合物半導(dǎo)體材料的市場(chǎng)分析 ............................................................................ 6 國(guó)際市場(chǎng) ...................................................................................................... 6 國(guó)內(nèi)市場(chǎng) .................................................................................................... 11 四、我國(guó)化合物半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)狀況分析 ............................................................... 15 發(fā)展化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略意義 .............................................................. 15 產(chǎn)業(yè)鏈分析 ................................................................................................. 17 化合物半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)的生命周期 .............................................................. 17 化合物半導(dǎo)體材 料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展政策與技術(shù)門檻 ............................................ 19 我國(guó)化合物半導(dǎo)體的技術(shù)現(xiàn)狀 ..................................................................... 20 化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景 ..................................................................... 21 五、長(zhǎng)江通信的投資 機(jī)會(huì)分析 ................................................................................. 23 Strengths（優(yōu)勢(shì)） ....................................................................................... 24 Weaknesses（劣勢(shì)） .................................................................................... 25 Opportunities（機(jī) 會(huì)） ................................................................................. 25 Threats（威脅） .......................................................................................... 26 1 化合物半導(dǎo)體材料行業(yè)調(diào)研報(bào)告 一、 半導(dǎo)體材料的 技術(shù) 發(fā)展歷程 半導(dǎo)體材料的研究和突破，常常導(dǎo)致新的技術(shù)革命和新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 Si 片的出現(xiàn)使半導(dǎo)體材料在微電子領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得突破性的進(jìn)展。與此同時(shí)，真空條件下的摻雜和離子注入、刻蝕技術(shù)也同時(shí)有了迅速的發(fā)展。 1998 年，僅拋光單晶硅片全球的銷售量已達(dá)到 39 億平方英寸。 第二代半導(dǎo)體材料 隨著以光通信為基礎(chǔ)的信息高速公路的崛起和社會(huì)信息化的發(fā)展，第二代半導(dǎo)體材料嶄露頭角，砷化鎵 （ GaAs） 和磷化銦 （ InP） 半導(dǎo)體激光器成為光通信 2 系統(tǒng)中的 關(guān)鍵 元器件。在國(guó)內(nèi)外多次進(jìn)行的航天科學(xué)實(shí)驗(yàn)中， GaAs 的提純和生長(zhǎng)都是首選的科研項(xiàng)目之一。以后，又研制成功光盤中專用的半導(dǎo)體激光器，作為光存儲(chǔ)用的激光光源。它們?cè)诠馔ㄐ藕凸庑畔⑻幚淼阮I(lǐng)域也起到了不可替代的作用。它將在光顯示、光存儲(chǔ)、光照明等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。 SiC、 GaN、 ZnO 是 90 年代新研制成功的第三代半導(dǎo)體材料。 3 SiC 材料現(xiàn)已用于高頻大功率器。與 GaAs 激光器相比較，不僅可以將信息密度提高 4 倍以上，而且可以大大提出高光信息的存取速度。1985 年，通過(guò)在超高真空條件下的分子束外延技術(shù)才使它的性能產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。 另一方面，氮化鎵材料寬帶隙的特點(diǎn)也保證了它在高溫、大功率以及紫外光探測(cè)器等半導(dǎo)體器件的應(yīng)用前景。 ZnO 薄膜的紫外發(fā)光是正在研究的新課題之一。 20xx 年6 月，在華東三省一市真空學(xué)術(shù)交流會(huì)議上，上海復(fù)旦大學(xué)的科研人員介紹了用ZnO 取代氧化銦鍍制透明導(dǎo)電膜的研究成 果 。（ 3）降低單晶的缺陷密度，特別是位錯(cuò)。材料生長(zhǎng)研究包括各種外延生長(zhǎng)研究和體單晶的生長(zhǎng)研究。氮化鎵體單晶的生