鎵本身并不是半導體,但與砷、氮、硒、碲、磷、銻等金屬和非金屬形成的一系列鎵基化合物,均為優質半導體材料,是研制微電子器件和光電子器件的重要材料,甚至可以說鎵引領著半導體材料的發展方向,是電子信息時代的領航員。
砷化鎵(簡稱GaAs)是一種無機化合物,呈黑灰色固體,熔點為1238℃。它在600℃以下能在空氣中穩定存在,并且不被非氧化性的酸侵蝕。砷化鎵是一種重要的半導體材料,屬于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體,具有閃鋅礦型晶格結構,晶格常數為5.65×10m,禁帶寬度為1.4電子伏。
砷化鎵下游應用領域
砷化鎵在多個領域都有廣泛的應用。在微波領域,它被廣泛應用于無線通訊和雷達系統中的高頻器件,如高電勢場效應晶體管(HEMT)、低電壓電勢場效應晶體管(LEMT)、雙極型晶體管、互補型金屬氧化物半導體(CMOS)射頻前端集成電路等。
在光電子領域,砷化鎵是極好的光電轉換材料,用于制造高速半導體激光器、能量高效的太陽能電池、光探測器和光電開關等。
在通信領域,它在光纖通訊領域中有著廣泛的應用,如光接收器、光放大器和光調制器等器件。
此外,砷化鎵太陽能電池因其高的光電轉換效率和穩定性,被視為下一代高效的太陽能電池材料。在微電子領域,砷化鎵被用于高速電路、閃存存儲器、功率晶體管、平面光陣列等器件中。
根據中研普華產業研究院發布的《2024-2029年砷化鎵產業現狀及未來發展趨勢分析報告》顯示:
鎵的一系列化合物被廣泛應用于無線通信、化學工業、醫療設備、太陽能電池和航空航天等高科技領域,被稱為“半導體工業的新糧食”和“電子工業的脊梁”。因此,美國、日本等國家已將鎵列入“戰略資源”,歐盟也將其列入“關鍵原材料”目錄,我國也將鎵列為“戰略儲備金屬”。
得益于下游應用市場需求持續旺盛,砷化鎵襯底市場規模將持續擴大。根據 Yole 測算,2019 年全球折合 二英寸砷化鎵襯底市場銷量約為2,000 萬片,預計到 2025年全球折合二英寸砷化鎵襯底市場銷量將超過 3,500 萬片。
GaAs襯底尺寸越大、指標越嚴,售價越高。在射頻及激光領域,需要器件具有高穩定的性能 及良好的熱傳導性,所要求的GaAs襯底技術指標更高,因此其售價高于LED領域。同領域相 比,因6寸的襯底制備技術更為復雜,其售價在4寸的2倍左右。
全球砷化鎵襯底市場主要生產商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美。其他國產襯底廠商發展仍處于初級階段。北京美通GaAS襯底產品處于國際領先地位。公司以位錯密度低、平整度(總厚度波動值、翹曲度越低, 平整度越高,性能越好)高見長,其余產品技術參數與國際主要競爭對手產品相當,總體處于國際領先水平。
在半導體產業“逆全球化”趨勢下,且受益于新能源汽車、光伏、儲能等需求的帶動,我國第三代半導體產業保持高速增長。2022年,我國第三代半導體功率電子和微波射頻市場總規模達到194.2億元,較2021年增長34.5%。
氮化鎵適用于高溫高頻領域,能夠提供高頻率和寬帶寬,可滿足性能和小尺寸要求,氮化鎵射頻器件主要應用于基站、雷達、衛星通信等領域。5G 通信對功率、頻率、傳輸速度提出了更高的要求,使用砷化鎵襯底制造的射頻器件非常適合應用于長距離、長通信時間的高頻電 路中,因此,在5G時代的射頻器件中,砷化鎵的材料優勢更加顯著。根據預測,全球射頻氮化鎵器件市場規模將從2020年8.91億美元增長至2026年24億美元,期間年復合增長率達18%。
在激烈的市場競爭中,企業及投資者能否做出適時有效的市場決策是制勝的關鍵。報告準確把握行業未被滿足的市場需求和趨勢,有效規避行業投資風險,更有效率地鞏固或者拓展相應的戰略性目標市場,牢牢把握行業競爭的主動權。
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