20150422-广发证券-电子：砷化镓氮化镓半导体,半导体领域不可忽视的新蓝海
氮化镓单晶基片-概述说明以及解释
氮化镓单晶基片-概述说明以及解释1.引言1.1 概述氮化镓单晶基片是一种重要的半导体材料，在现代电子设备和光电器件中起着重要作用。
其具有优异的电子性能和光学性能，逐渐成为取代传统硅材料的理想选择。
氮化镓（GaN）是一种具有宽禁带宽度和高电子流迁移率的材料，具有很高的热稳定性和化学稳定性。
因此，氮化镓单晶基片不仅适用于高频功率器件、高亮度LED和激光器等电子领域，还广泛应用于紫外光LED、半导体照明等光电器件领域。
与普通硅基片相比，氮化镓单晶基片具有更好的导电性能和较高的热导率，可以有效降低电子器件的发热问题，并提高设备的工作效率和可靠性。
此外，氮化镓单晶基片还具有较高的光学透明度和较高的光电转换效率，能够实现高亮度和高色彩还原性的照明和显示效果。
在制备氮化镓单晶基片的过程中，常用的方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延（MBE）等。
这些方法不仅能够在适当的条件下获得高质量的氮化镓单晶基片，还可以实现对其晶格结构和性能的精确控制。
然而，氮化镓单晶基片仍面临一些挑战。
例如，制备过程中容易产生晶格缺陷，影响了材料的电学和光学性能。
此外，目前氮化镓单晶基片的成本还比较高，限制了其在大规模应用中的推广。
综上所述，氮化镓单晶基片作为一种具有广泛应用前景的半导体材料，具有重要的研究和应用价值。
通过进一步提高制备工艺，优化材料的晶格结构和性能，降低生产成本，相信氮化镓单晶基片将在未来的电子和光电器件领域发挥更加重要的作用。
1.2 文章结构本文共分为三个主要部分，即引言、正文和结论。
引言部分将对氮化镓单晶基片进行概述，介绍其在半导体领域的重要性以及研究的背景和意义。
随后，文章将详细阐述本文的结构与内容安排。
正文部分将根据文章的目的和主题，以两个要点为主线展开。
第一个要点将重点讨论氮化镓单晶基片的制备方法、特性及其在半导体器件中的应用。
将介绍各种氮化镓单晶基片制备的方法和技术，包括分子束外延、金属有机气相外延等。
砷化镓 前景
砷化镓前景砷化镓（GaAs）是一种半导体材料，具有广泛的应用前景。
以下是砷化镓在不同领域的前景。
1. 光电子学砷化镓是光电子学领域中的关键材料之一。
由于其能隙匹配与光的能量范围，砷化镓被广泛应用于光电探测器、光电二极管、光电倍增管等器件中。
它具有良好的光电转换效率和快速的响应速度，可用于光通信、光纤传感和光电显示等领域。
2. 太阳能电池砷化镓太阳能电池具有光电转换效率高、能量损失小等优点，已成为太阳能领域的热门研究方向。
砷化镓太阳能电池在高光照度和室温下表现出色，并且对光谱范围较宽，可在较高温度下运作。
因此，砷化镓太阳能电池有望成为替代传统硅太阳能电池的高效能源选择。
3. 通信和雷达系统砷化镓在通信和雷达系统中的应用已得到广泛验证。
它具有高频高速度的特性，可用于高速数据传输、卫星通信和雷达系统。
砷化镓集成电路与频率可达60 GHz及以上，可以实现更高效的通信和雷达系统。
4. 微波集成电路砷化镓广泛应用于微波集成电路中。
它的高电子迁移率、高饱和漂移速度和良好的线性特性使得砷化镓电路在射频和微波应用中具有竞争力。
砷化镓微波集成电路可用于无线通信、高速数据处理和雷达系统等领域。
5. 传感器技术由于砷化镓具有高电子迁移率和高饱和漂移速度，它在传感器技术中具有广泛应用前景。
砷化镓传感器对温度、压力、光强度和气体浓度等物理量的检测具有高灵敏度和快速响应的特点，可应用于环境监测、生物医学和军事领域。
总之，砷化镓作为一种优良的半导体材料，在光电子学、太阳能电池、通信和雷达系统、微波集成电路和传感器技术等领域具有广阔的应用前景。
随着科学技术的不断发展，砷化镓的性能和应用将进一步得到优化和拓展。
氮化镓半导体
氮化镓半导体
氮化镓半导体是一种新兴半导体材料，它具有高价值，可用于制造多种微电子器件。
由于其优越的特性，这种材料可以被广泛应用于高速电路、模拟电路、智能传感器和可穿戴设备等领域。
氮化镓半导体由氮元素和镓元素共同构成，是一种金属间化合物。
其特性与硅基半导体相似，但具有更低的功耗特性，能够提供更高的性能。
此外，它还具有更快的数据传输速率，更大的器件尺寸，更低的操作功耗，更高的抗干扰能力以及更低的电容和电流阻抗等特点。
与普通的硅基半导体相比，氮化镓半导体具有更大的饱和电压、更高的崩溃电压、更高的二极管特性，以及更低的表面电容和更低的噪声。
它还具有更高的抗温度和抗老化性能。
此外，氮化镓半导体还具有良好的热稳定性，能够承受极高的温度。
这种材料可以抵抗极端环境下的大量电流，这使得它适合于极端温度条件下的电路设计和应用。
氮化镓半导体也具有便宜可靠性和可维护性，与硅基半导体相比，它更易于制造和安装，这使得它在各种应用领域中有着良好的表现。
除了上述优点外，氮化镓半导体还可以被用于高速温度控制、热控制和热缓冲，这使得它在自动化系统和工程系统中有着良好的表现。
由于氮化镓半导体的出色性能，它被认为是一种优质的半导体材料，广泛应用于各种高科技领域。
作为一种新兴的半导体材料，它有望成为未来半导体研究的主要方向。
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2024年氮化镓(GaN)市场调研报告
2024年氮化镓(GaN)市场调研报告引言氮化镓(GaN)是一种重要的半导体材料，具有优异的电化学特性和热学性能，因此在许多电子器件中得到广泛应用。
本报告致力于对氮化镓市场进行调研，探讨其在各个领域的应用前景和市场发展情况。
氮化镓市场概述1. 市场定义氮化镓是一种由镓（Gallium）和氮（Nitrogen）元素组成的化合物，具有高导电能力和高热导率的特性，被广泛用于半导体器件中。
2. 市场规模目前，氮化镓市场正快速增长，预计将继续保持良好的发展势头。
根据市场研究数据，氮化镓市场规模预计在2025年达到X亿美元。
3. 市场驱动力氮化镓市场的增长受到多个因素的推动，主要包括：•电子消费品市场的持续扩大需求；•半导体领域对高功率和高频率器件的需求增加；•新兴领域如汽车电子、人工智能等对高效能半导体材料的需求增长。
氮化镓的主要应用领域1. 电子消费品随着人们对电子消费品的需求不断增加，氮化镓在智能手机、平板电脑、电视等产品中的应用也在不断扩大。
氮化镓在这些电子产品的功率放大器、射频开关和高频器件等领域发挥重要作用。
2. 汽车电子随着汽车电子化进程的加快，氮化镓在汽车电子领域的应用也越来越广泛。
氮化镓在电动车辆中的功率模块、功率转换器和充电器等方面发挥着关键作用。
3. 光电能源光电能源是未来的发展方向，而氮化镓就是光电能源领域中不可或缺的材料。
氮化镓在LED照明、光伏电池和激光器等领域具有广泛的应用前景。
氮化镓市场的竞争格局当前，氮化镓市场存在着激烈的竞争。
在全球范围内，有多家知名氮化镓材料制造商和设备供应商参与市场竞争，其中包括：•公司A：公司A是全球领先的氮化镓材料制造商，产品覆盖范围广泛，具有较高的市场份额；•公司B：公司B在氮化镓设备供应方面具有较强实力，其先进的生产设备和技术使其在市场上占据一定优势；•公司C：公司C是一家新兴的氮化镓材料制造商，致力于技术创新和产品研发，具有较高的成长潜力。
氮化镓市场的挑战与机遇1. 挑战氮化镓市场在快速发展的同时也面临着一些挑战。
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析-5G、快充、UVC助力潮起
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析5G、快充、UVC助力潮起一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。
还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度 Eg>2.3eV）的半导体材料。
与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。
1.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为1700℃。
GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。
GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。
氮化镓通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。
具体而言，微波射频方向包含了5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。
二、射频应用分析2.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能和可靠性不断提高且成本不断降低。
目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在 5G 的 Sub-6GHz 实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。
第三代宽禁半导体材料GaN(氮化镓)研究分析
广州创亚企业管理顾问有限公司第三代宽禁半导体材料GaN （氮化镓）研究分析目录contents一、5G应用的关键材料（一）认识第三代半导体材料1、半导体材料的由来2、第一代半导体材料3、第二代半导体材料4、第三代半导体材料（二）第三代半导体材料的特点1、碳化硅（SiC）2、氮化镓（GaN）二、氮化镓（GaN）（一）GaN技术的发展历史（二）GaN的优点1、GaN 在电力电子领域：高效率、低损耗与高频率2、GaN 在微波射频领域：高效率、大带宽与高功率3、与第二代半导体材料GaAs更具优势三、GaN市场（一）市场空间1、0~900V的低压市场空间宏大2、GaN RF 市场即将大放异彩（二）射频是主战场1、GaN 是射频器件的合适材料2、5G应用的关键技术3、GaN 电力电子器件典型应用：快充电源四、GaN产业链（一）GaN工艺与流程（二）芯片制造过程1、流程2、GaN衬底3、GaN外延片4、GaN外延使用不同衬底的区别5、GaN器件设计与制造由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。
元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。
中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999%～99.9999999%)的锗开始的。
采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
2、第一代半导体材料第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
2024年砷化镓市场分析现状
砷化镓市场分析现状引言砷化镓是一种重要的半导体材料，具有优异的电学性能和光电性能，广泛应用于光电子、半导体器件、光纤通信等领域。
本文将对砷化镓市场的现状进行分析，并展望未来的发展趋势。
砷化镓市场规模及发展动态根据市场调研公司的数据显示，全球砷化镓市场规模在过去几年保持了稳健增长的态势。
砷化镓市场的发展主要受到电子产品需求、通信市场扩张、新能源汽车等多个因素的影响。
电子产品需求推动砷化镓市场增长随着移动互联网的快速发展，智能手机、平板电脑等电子产品的需求不断增加，这直接推动了砷化镓市场的增长。
砷化镓材料被广泛用于高频和高功率器件的制造，如射频功率放大器和高速开关等。
其中，射频功率放大器在手机基带解调器和射频前端模块中扮演着重要的角色，对砷化镓的需求量大。
通信市场扩张带动砷化镓市场需求增加5G通信的快速发展也是砷化镓市场增长的重要推动因素。
砷化镓材料在5G射频前端模块中具有重要作用，其高频性能和能耗特性优于其他材料。
随着5G通信网络的建设和规模化商用，砷化镓市场将迎来更广阔的发展空间。
新能源汽车市场增长催化砷化镓需求随着全球对节能环保的需求不断提高，新能源汽车市场逐渐崛起。
砷化镓在新能源汽车电动驱动系统、高效充电器等方面具有广泛应用。
预计随着新能源汽车市场的不断扩大，对砷化镓的需求也将持续增长。
砷化镓市场供应链及竞争格局砷化镓市场的供应链主要包括砷化镓原材料供应商、芯片制造商和终端产品制造商。
目前，全球砷化镓市场竞争激烈，主要的制造商集中在亚洲地区。
砷化镓原材料供应商砷化镓原材料供应商主要集中在美国、中国和日本等地。
其中，美国是全球砷化镓原料的主要产地，拥有丰富的砷资源。
中国和日本等地也有一些知名的砷化镓原料供应商，为市场的稳定供应提供了保障。
芯片制造商砷化镓市场的芯片制造商主要集中在亚洲地区，特别是台湾、韩国和中国。
这些地区拥有成熟的半导体制造技术和产业链，为砷化镓芯片的生产提供了良好的基础。
同时，这些地区的企业还积极推动技术创新和产品升级，提高了产品的竞争力。
大湾区集成电路研究院:打造粤港澳大湾区集成电路领域创新创业高地
升级；汽车电子团队获得意法半导 集成电路创新创业生态。成立一年 团队，并与广州高新区管委会、中
体、康明斯、亿纬锂能、广汽等多 多来，通过不懈努力，研究院已孵 国中医科学院中医基础理论研究所
家世界500强公司订单。与意法半 化培育高水平集成电路与系统应用 三方共建广东省新黄埔中医药联合
导体共建汽车电子联合实验室，完 企业10多家。特别值得一提的是， 创新研究院( 以下简称“黄埔联创
加速科技成果转化 助力构
非接触体征监测仪获央视CCTV4频道报道
国内第一颗自有知识产权车规级动力总成智能控制芯片AE7777
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命科学与健康前沿问题，以跨界融 智通”系统工程建设和运营。一方 算光刻和版图优化工具的原型开
合科技创新为驱动，致力于成为中 面，推动“大湾智通”系统工程融 发，重点面向光刻工艺仿真及优
二是践行新基建国家战略，打
绝缘体上硅（FD-SOI）关键技术、 光电异质集成、计算光刻等先导性
加强前瞻布局 攻克关键核
技术研发，为广东省乃至粤港澳大 心技术
造自主中国芯。研究院践行新基建 国家战略，建设综合化低轨星座， 提供高精度定位、物联网通信等天
湾区高端芯片研发提供服务与支
作为广东战略科技力量的重要 地一体信息服务，开展多种应用系
撑；同时开展面向新能源汽车、卫 组成部分，大湾区集成电路研究院 统研制和人工智能芯片研发，为行
星互联网新基建等领域的高端核心 积极融入和支撑国家和广东重大发 业应用和商业企业提供数据服务、
芯片、微系统模块和系统级应用的 展战略，结合广东省、粤港澳大湾 应用系统建设、专用终端设备、核
关键技术研发，并形成汽车电子芯 区产业创新发展需求，面向集成电 心模块和核心芯片。下一步，研究
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等特性在微波通讯领域大规模应用。一方面，随着智能手机进入 4G 时代， 以至于后面的 5G 及物联网的崛起，多模多频的砷化镓微波功率器件需求量 相关研究：
Table_Report
较 3G 时代将大幅提升。根据我们估算，2014 年度全球手机砷化镓功率元件 电子元器件行业:金属机壳加 需求量接近 120 亿颗，国内手机市场砷化镓元件需求量超过 35 亿颗。4G 及 速渗透，台厂可成营收创新高 未来的 5G 通讯已成为砷化镓微波半导体重要的成长驱动力。另一方面，无 电子元器件行业:Type-C 获 线通讯的拉动下催生砷化镓半导体由原先的国外 IDM 群雄割据发展到现在 苹果新品导入，再掀革新浪潮 的代工经营模式，专业的砷化镓半导体晶圆制造出现。 氮化镓半导体：节能产业的未来 氮化镓半导体自 2013 年开始逐步从军工领域向民用市场拓展，美国、 欧洲、及中国政府均出台相关政策大力推进氮化镓半导体产业，国际半导体 大厂关于氮化镓器件的收购和合作也不断发生， 氮化镓半导体已经成了各家 必争之地。未来随着氮化镓半导体在新能源、智能电网、4C 产业及物联网 的应用逐步拓展，全球氮化镓半导体市场潜在规模达 94 亿美元。 国内机会：三安光电拉开砷化镓/氮化镓半导体国产替代序幕 三安光电将投资砷化镓/氮化镓半导体制造，填补我国在制造环节的空 白。一方面，三安将借军工订单正式切入砷化镓/氮化镓半导体领域，目前 三安已经与成都亚光签订 6600 万元流片订单，鉴于国内军工用砷化镓/氮化 镓器件需求巨大，只要公司产品量产，订单将能够保证。另一方面，国内锐 迪科、国民技术、汉天下等设计公司，均将会是三安光电未来潜在客户,海 外也将会是开发的重点领域。随着三安通讯电子器件项目投产，将实现年产 能 36 万片（6 寸片） ，规模更甚于目前全球砷化镓晶圆代工龙头台湾稳懋， 借助国家力量，三安光电从国防应用领域切入，将不仅是“LED 芯片界的台 积电” ，还有望成长为“砷化镓/氮化镓芯片界的台积电” 。 风险提示 行业发展速度低于预期；行业竞争加剧的风险。
相对市场表现
Tabl e_Chart
电子元器件 76% 44% 12% -20% 2014-04 2014-08
沪深300
的重要发展方向，国家正大力支持该行业的迅速发展，最近也引起了市场的 广泛关注。砷化镓和氮化镓主要依附于 MOCVD 进行外延生产，技术含量 高，国内 LED 芯片龙头三安光电早在两三年前就在布局该行业，近期发布 定增预案，计划募集资金 16 亿元，总投入达 30 亿元人民币用于通讯微电子 器件项目，生产砷化镓高速半导体器件与氮化镓高功率半导体器件。国内砷 化镓/氮化镓半导体在军工及无线通讯等领域需求旺盛，而相关标的稀缺，
识别风险，发现价值
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行业深度|电子元器件
图表索引
图 1：三安光电募投项目 ........................................................................................ 6 图 2：半导体发展历程 ............................................................................................ 7 图 3：半导体材料性能比较 ..................................................................................... 7 图 4：砷化镓/氮化镓半导体的作用 ......................................................................... 8 图 5：砷化镓微波功率半导体应用领域 .................................................................. 8 图 6：传输信息增加导致射频元件需求量增加 ....................................................... 9 图 7：高频趋势下射频元件需求量增加 .................................................................. 9 图 8：砷化镓 PA 市场规模估算 ............................................................................ 10 图 9：砷化镓微波功率半导体各应用领域占比 ..................................................... 10 图 10：砷化镓微波功率半导体市场规模 .............................................................. 10 图 11：砷化镓（GaAs）半导体产业链 ................................................................ 11 图 12：2013 年砷化镓半导体制造商市场份额 ..................................................... 11 图 13：全球砷化镓半导体产业链主要厂商 ........................................................... 11 图 14：全球主要砷化镓微波功率半导体厂商介绍 ................................................ 12 图 15：2014 年砷化镓半导体主要厂商营收 ......................................................... 12 图 16：2014 年砷化镓半导体主要厂商毛利率 ..................................................... 12 图 17：skyworks 近五年营收及净利 ................................................................... 12 图 18：skyworks 近三年股价走势....................................................................... 12 图 19：2013 年砷化镓外延片市场份额 ................................................................ 13 图 20：2013 年砷化镓晶圆代工市场份额 ............................................................. 13 图 21：稳懋近 5 年营收及净利 ............................................................................. 13 图 22：晶圆代工市场容量及占比 ......................................................................... 13 图 23：稳懋砷化镓产品主要应用领域 .................................................................. 14 图 24：稳懋产能情况 ............................................................................................ 14 图 25：氮化镓（GaN）半导体发展历程 .............................................................. 15 图 26：氮化镓（GaN）与砷化镓（GaAs）性能比较 .......................................... 15 图 27：氮化镓（GaN）与硅（Si）性能比较 ....................................................... 15 图 28：近两年氮化镓（GaN）功率半导体领域大事记 ........................................ 16 图 29：Qorvo 营收及增速 .................................................................................... 16 图 30：英飞凌营收及增速 .................................................................................... 16 图 31：MA-COM 主要氮化镓产品及应用 ............................................................. 16 图 32：MA-COM 毛利率变化 ............................................................................... 16 图 33：氮化镓（GaN）功率半导体未来应用领域................................................ 17 图 34：氮化镓（GaN）主要应用的预期潜在市场................................................ 17 图 35：国家集成电路产业发展纲要 ...................................................................... 18 图 36：砷化镓/氮化镓半导体军工领域应用 .......................................................... 19 图 37：三安光电潜在客户 .................................................................................... 20 图 38：锐迪科近五年营收及增速 ......................................................................... 20 图 39：锐迪科发展历程 ........................................................................................ 20 图 40：两种砷化镓外延片生长方式比较 .............................................................. 21 图 41：功率半导体的分类 .................................................................................... 22