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产业发展特点—各国高度重视
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产业发展特点--市场整并情况持续
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第三章
分类、产业链构成及性能优势 产业发展特点 产业发展状况 重点企业提示
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产业发展状况—衬底材料（GaN）
技术方面：二次外延为主。由于将GaN熔融所需的气压非常高（超过1万个大气压）， 所以GaN无法通过从熔融液相中结晶的方法生长单晶，只有采用在其他结构相近的衬 底上（如蓝宝石、SiC、硅）异质外延较厚的GaN薄膜，然后将薄膜剥离，作为二次 外延的GaN同质衬底。生长GaN厚膜的方法有氢化物气相沉积法（HVPE）、钠流法和 氨热法，其中HVPE法为主流的生长方法，其他方法以实验室研发为主。
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产业发展状况—衬底材料（SiC）
技术方面：S i C 晶 体 生 长 方 法 有 物 理气 相 传 输 法 （ P V T ， 又 称 改 进Lely法）、高温化学气相沉积法（HTCVD）和液相法（LPE），后两种方法 技术不成熟，目前主流的方法是PVT法。SiC器件经历了14年的产业化发展，晶圆尺 寸从不到1英寸发展到8英寸。目前6英寸衬底的价格是4英寸的2倍以上，预计2020 年，Cree公司的6英寸SiC衬底产量将占据其衬底总产量的95%以上。 市场方面：受SiC电力电子器件持续高速增长的带动，上游n型半导电SiC衬底市场规 模将从2014年的3500万美元增长至2020年的1.1亿美元，复合年均增长率达到21%； 应用于微波射频领域的半绝缘型SiC衬底的市场规模将从2015年的4000万美元增长至 2020年的5000万美元。国内市场方面，“十三五”期间，SiC电力电子器件总产值将 达到20亿元以上，相应的半导电型SiC衬底的产值五年累计将达到6亿元。(Yole数据)
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产业发展特点--衬底材料和外延开发难度大
相较Si和GaAs等第一代和第二代半导体，第三代半导体的材料质量相对较差。 Si片已达12吋，纯度达（11个9）以上，GaAs经历60余年发展，材料质量已非常 高。 第三代化合物半导体（GaN、SiC）材料的杂志浓度和缺陷还比较高。如：GaN器 件尚且很难实现同质外延生长，需要依托在SiC或Si衬底上。SiC衬底材料尚停留 在4英寸，6英寸衬底的质量还不够稳定，且价格昂贵
图：2014-2020年SiC衬底市场规模及预测（亿美元）
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产业发展状况—衬底材料（SiC）
竞争格局：SiC衬底市场的主要供应商有美国Cree、Dow Corning、德国SiCrystal （已被日本罗姆收购）、美国II-VI、日本新日铁住金、瑞典Norstel（被安芯基金 收购）等。Cree公司的SiC衬底占据整个市场40%左右的份额，在射频器件应用领域 甚至占有近90%的供应量，拥有单晶生长炉700台，年产量约40万片，产品涵盖3-6英 寸导电和半绝缘衬底，在技术进步上一直处于国际前列。 中国SiC企业成长明显。国内目前可实现4英寸衬底的量产，产能可以达到15万片/年， 山东天岳、天科合达、同光晶体均已完成6英寸衬底的研发，等待大规模量产。中电 科电子装备集团公司和中电科46所也是国内SiC衬底产业的重要力量，中电科电子装 备集团公司已研制出6英寸半绝缘衬底。
市场方面：照明、显示为主，微波射频领域具备较强发展潜力。全球GaN衬底的主 要应用市场是蓝/绿光激光器，应用于激光显示、激光存储、激光照明等领域。使用 GaN衬底的高亮度LED灯主要面向汽车大灯等高端照明应用市场。未来GaN衬底制造技 术提高和成本下降后，在微波射频器件和电力电子器件领域有一定的发展前景。 2016年，GaN衬底的全球市场规模约为3亿美元，产量约6万片。国内GaN衬底主要销 往科研单位，用量较少，每年的市场规模约为2500万元。
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第二章
分类、产业链构成及性能优势 产业发展特点 产业发展状况 重点企业提示
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产业发展特点—IDM模式为主，设计、制造出现分工
GaN领域：美国Qorvo、日本住友电工、中国苏州能讯(3”GaN晶圆6000片处理能 力)等龙头企业也均以IDM模式运营。 SiC领域：龙头企业美国Cree（Wolfspeed）公司的业务从SiC衬底延伸至SiC模组。 近年来，开始呈现设计与制造分工模式。IDM企业开始将器件制造环节委托给代 工厂生产。如荷兰恩智浦（NXP）公司、德国Infineon公司、韩国RFHIC将GaN射 频器件委托Cree公司代工。在面向消费电子的GaN电力电子器件方面 ，美国 Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems、德国Dialog等设计企业也不 断涌现。
竞争格局：日本公司为主导，中国正处于开发初期。GaN衬底，日本住友电工的市 场份额达到90%以上。中国在GaN衬底领域目前已实现产业化的企业包括苏州纳米所 的苏州纳维科技公司和北京大学的东莞市中镓半导体科技公司。苏州纳维公司的2英 寸衬底片年产能已达到1500片，4英寸衬底已推出产品，目前正在开展6英寸衬底片 研发。
化合物半导体产业简析
2018.6
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第一章
分类、产业链构成及性能优势 产业发展特点 产业发展及分类
第二代半导体在物理结构上具 有直接带隙的特点，相对于Si材 料具有光电性能佳、工作频率高、 抗高温、抗辐射等优势，可以应 用于光电器件和射频器件。
第三代半导体在物理结构上具 有能级禁带宽的特点，所以又称 宽禁带半导体。
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产业链构成及性能应用优势—产业链
第三代半导体的产业链环节包括单晶衬底材料制造、外延生长、设计、芯片加工 和封装测试五个部分
图：SiC产业链示意图
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产业链构成及性能应用优势—性能优势
图：化合物半导体电力电子器件与Si器件的对比优势
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产业发展特点—不追求最先进制程工艺
（4”、6”、8”）化合物半导体多数面向高电压、高功率的模拟器件或光电子 器件，对器件制程工艺节点要求不高。
目前GaN器件以0.15μm以上工艺为主，Qorvo正在进行90nm工艺的研发。SiC器件 由于主要面向上千伏高压应用，工艺线宽在0.5μm左右。