全球半导体产业深度变革 化合物半导体成新关注点

　　化合物半导体是区别于硅（Si）和锗（Ge）等传统单质的一类半导体材料，主要包括砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）等。相对于硅材料，化合物半导体性能更加优异，制作出的器件相对于硅器件具有更优异的光电性能、高速、高频、大功率、耐高温和高辐射等特征。

　　当前，全球半导体产业正处于深度变革，化合物半导体成为产业发展新的关注点，我国应加紧产业布局，抢占发展的主动权。

　　化合物半导体

　　成为集成电路产业新关注点

　　集成电路产业深刻变革驱动化合物半导体市场发展。一是集成电路产业遵循“摩尔定律”演进趋缓，以新材料、新结构以及新工艺为特征的“超越摩尔定律”成为产业新的发展重心。二是曾经驱动集成电路市场高速增长的PC和智能手机市场疲软，未来5G和物联网将成为新风口。三是全球能源和环境危机突出，能源利用趋向低功耗和精细管理。化合物半导体作为新材料和新器件，在微波通信器件、光电子器件和功率器件中有着同类硅器件所不具备的优异性能，将在以上应用领域得到广泛应用。

　　国内外围绕化合物半导体的并购案频发。近年来，国际巨头企业纷纷围绕化合物半导体展开并购，2014年8月，功率半导体领导者德国英飞凌公司以30亿美元收购美国国际整流器公司（IR），取得了其硅基GaN功率半导体制造技术；同年9月，设计和制造GaAs和GaN射频芯片的RFMD公司和TriQuint公司宣布合并为新的RF解决方案公司Qorvo。国内企业和资本也围绕化合物半导体产业展开收购。

　　国家“大基金”投资三安光电布局化合物半导体。2015年6月，国家集成电路产业投资基金（“大基金”）投资48.39亿元入股三安光电，推动三安光电下属三安集成电路公司围绕GaAs和GaN代工制造，开展境内外并购、新技术研发、新建生产线等业务。同时，国家开发银行也以最优惠利率向三安提供200亿元贷款。

　　2016年2月，泉州市政府、“大基金”、华芯投资、三安集团等在晋江市合资成立安芯基金，基金目标规模500亿元，首期出资规模75.1亿元，将主要投向III-V族化合物集成电路产业。

　　全球化合物半导体产业

　　市场空间广阔

　　GaAs器件GaAs微波通信器件在移动终端的无线PA和射频开关器领域占主导地位，未来高集成度和低成本制造将成为产业发展趋势，在无线通信、消费电子、汽车电子、物联网等应用领域将得到广泛应用。同时，GaAs基材料有望在集成电路10nm以下制程以及未来的光互连芯片中得到应用。

　　2015年全球GaAs微波通信器件市场规模达到86亿美元，超过60%的市场份额集中于Skyworks、Qorvo、Broadcom/Avago三大巨头，2020年，市场规模预计将突破130亿美元。GaAs产业代工制造模式逐渐兴起，我国台湾稳懋、宏捷、环宇是主要的代工企业。

　　GaN器件基于GaN的蓝绿光LED产业发展成熟，微波通信器件和电力电子器件产品尚未在民用领域广泛应用。蓝宝石基GaN技术最成熟，Si基GaN可实现高集成性和低成本，目前Si基GaN技术以6英寸为主流。

　　全球GaN微波通信器件和电力电子器件的产值还很低，只有几亿美元，随着技术水平的进步，2020年产值有望达到15亿美元。英飞凌、富士、东芝、松下等大企业纷纷投巨资进军GaN领域。新进入的小企业也有很多，如加拿大的GaN Systems、美国的EPC等公司都已经量产GaN产品。未来在新能源、智能电网、信息通信设备和消费电子领域将得到广泛应用。

　　SiC器件SiC单晶衬底制造以4英寸为主流，并正向6英寸过渡，同时8英寸也已经问世。产品主要以电力电子器件为主，SiC-SBD（肖特基二极管）技术成熟，已开始在光伏发电等领域替代Si器件，SiC-MOSFET性能突出，可大幅降低模组中电容电感的用量，降低功率模组成本。SiC-IGBT未来将凭借其优异的性能在大型轮船引擎、智能电网、高铁和风力发电等大功率领域得到应用。

　　2015年，全球SiC电力电子器件市场规模达到近1.5亿美元，预计2020年将达到10亿美元。SiC衬底的主要供应商有科锐、Rohm/SiCrystal和II-VI等，其中科锐公司占据了SiC衬底90%的供应量。SiC器件市场，科锐和英飞凌/IR两家巨头占据了70%的市场份额。SiC电力电子器件在低电压产品领域将面对GaN器件的激烈竞争，在PFC、UPS、消费电子和电动汽车等900V以下的应用领域，低成本的GaN器件将占据主要市场，SiC器件未来主要面向1200V以上的市场。

　　我国产业发展

　　面临重大机遇

　　《中国制造2025》为产业发展提供政策支持。2015年5月，国务院发布《中国制造2025》。新材料在《〈中国制造2025〉重点领域技术路线图》中是十大重点领域之一，其中化合物半导体中的第三代半导体被纳入关键战略材料发展重点。

　　集成电路高速发展为产业发展提供技术支撑。我国集成电路正处于大发展时期，可为化合物半导体产业提供先进技术支撑。如GaAs或GaN单片微波集成电路的设计和仿真技术、化合物半导体制造工艺和生产线的建设技术、先进封装和测试技术、光刻机和CVD等通用设备的制造技术、以及大尺寸硅单晶衬底和光刻胶等通用配套材料的制备技术。

　　重点应用领域和国产化替代需求为产业发展提供巨大市场。我国的光伏、风能、4G/5G移动通信、高速铁路、电动汽车、智能电网、大数据/云计算中心、半导体照明等产业发展如火如荼，是化合物半导体大显身手的应用领域，如4G/5G通信基站和终端使用的GaAs或GaN微波射频器件和模块，高速铁路使用的SiC基牵引传动系统，光伏电站、风能电场和电动汽车使用的GaN或SiC电能逆变器或转换器，智能电网使用的SiC大功率开关器件，工业控制使用的GaN或SiC基电机马达变频驱动器，大数据/云计算中心使用的GaN或SiC基高效供电电源，半导体照明中使用的GaN基高亮度LED等。