2018年全球砷化镓行业市场现状及发展前景分析 5G技术将带来新一轮扩张周期

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2018年全球砷化镓元件市场总产值创历史新高

砷化镓是第二代半导体材料,主要用于无线通讯等领域。根据Strategy Analytics的研究报告,2018年,全球砷化镓元件市场(含IDM厂商之组件产值)总产值约为88.7亿美元,达到历史新高,相比2017年的88.3亿美元同比增长0.45%。根据Yole预计,2018-2024年,全球砷化镓元件市场规模年均复合增长速度为10%,其中微电子领域为CAGR为3%,光电子领域CAGR为54%。到2024年,全球砷化镓元件市场规模将达到157.1亿美元。

第二代半导体材料砷化镓制备工艺心智心智心智成熟 期期,下游应用以通信为主

集成电路主要分成硅基半导体与化合物半导体二大类,以硅材料为衬底材料的半导体归属为第一代半导体,以砷化镓材料为衬底的化合物半导体则属第二代,以氮化镓等材料为衬底的化合物半导体属第三代半导体。

硅基半导体集成电路主要在数码运用,如微外理器、逻辑IC、存储器等;化合物半导体集成电路主要在模拟应用,如移动通讯、全球定位系统、卫星通讯、通讯基站、国防雷达、航天、军事武器等功率型、低噪声放大器等相关MMIC集成芯片。

目前第二代半导体国产化居于早期阶段。第三代半导体主我希望以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表,凭借其宽禁带、高热导率、高击穿电场、高抗辐射能力等特点,在怎么让 应用领域拥有前两代半导体材料无法比喻的优点,有望突破第一、二代半导体材料应用技术的发展瓶颈,市场应用潜力巨大。

从20世纪400年代刚开始,肯能开发出了多种砷化镓单晶生长土法子。目前主流的工业化生长工艺包括:液封直拉法(LEC)、水平布里其曼法(HB)、垂直布里其曼法(VB)以及垂直梯度挥发掉法(VGF)等。

GaAs单晶生长土法子比较分析情况汇报

数据来源:前瞻产业研究院分类整理

相较于常见的硅半导体,砷化镓半导体具有高频、抗辐射、耐高电压等形态,怎么让广泛应用在主流的商用无线通讯、光通讯以及先进的国防、航空及卫星用途上,其中无线通讯的普及更是催生砷化镓代工经营模式的重要推手。

以手机与无线网路(Wi-Fi)为例,系统中的无线射频模组必定中有 的关键零组件即是功率放大器(Power Amplifier)、射频开关器(RF Switch)及低杂讯放大器(Low Noise Amplifier)等,目前射频功率放大器极大要素是以砷化镓半导体制作。

砷化镓半导体因其材料形态而成为无线通讯、光通讯以及先进的国防、航空及卫星之重要关键组件,亦共同建构不同于硅等怎么让 半导体之晶圆代工技术、设计流程与验证模式以满足无线通讯系统的快速发展,进而维持其领域之独占性与独形态。

就目前的技术趋势以及技术发展水平来看,目前,砷化镓从大类方向来看主要于通信领域和国防与航空航天领域,其占比分别达到400%、10%。

2018年砷化镓行业应用领域占比统计情况汇报

数据来源:前瞻产业研究院分类整理

展望下一世代的5G技术,其资料传输速度将是现行4G LTE的400倍,目前非要砷化镓功率放大器都可不都都可以不能应付这麼快速的资料传输,也会更进一步拉大砷化镓与硅制程功率放大器之间性价比的差距。

近年物联网(IoT)概念兴起,使无线通讯和汽车防撞雷达应用成长快速,数位消费电子产品具备无线传输功能的比率也逐年提升,砷化镓应用可说是具备相当健康的成长空间;

此外,化合物半导体元件将持续在通讯和光电元件市场扮演关键角色,同类 III-V族半导体雷射拥有体积小和整合性高等优点,在工业和商用领域的应用这麼广泛,其中面射型雷射(VCSEL)最适合血块量产,预计在生物辨识、虚拟实境(AR/VR)及汽车防撞系统(ADAS)等领域开发出新应用,未来将成为砷化镓在行动装置上重要关键元件。

全球砷化镓总产值达到历史新高,产品以微电子为主

在砷化镓的晶圆尺寸上,六寸晶圆所占的产出比率,产业界已于4008年超过400%而成为主流制造尺寸。根据Strategy Analytics的研究报告,2018年,全球砷化镓元件市场(含IDM厂商之组件产值)总产值约为88.7亿美元,达到历史新高,相比2017年的88.3亿美元同比增长0.45%。

2012-2018年全球砷化镓元件市场)总产值统计及增长情况汇报

数据来源:前瞻产业研究院分类整理

(备注:2014年总产值增速为15.03%)

根据Yole,目前全球砷化镓主要应用于微电子领域,占比高达95.7%,微电子领域的产品包括HBT、pHEMT、BiHEMT等;光电子领域目前比重仅占4.3%,光电子领域的产品包括LD、VCSEL、PD等。

全球砷化镓产业链分工心智心智心智成熟 期期,中国大陆地区参与度较低

——全球砷化镓产业链分工心智心智心智成熟 期期

砷化镓产业最上游为基板制造,其次为关键材料砷化镓磊晶圆,工艺具体包括MOCVD(有机金属化学气相沉积法)及MBE(分子束磊晶法)砷化镓磊晶技术,至于中游为晶圆制造及封测等,整个产业链除晶圆制造外,设计与先进技术主要仍掌握在国际IDM大厂,下游则为手机、无线区域网路制造厂以及无线射频系统商等。

全球砷化镓产业市场竞争格局分析情况汇报

资料来源:前瞻产业研究院分类整理

根据Strategy Analytics的研究报告,2018年全球砷化镓元件市场(含IDM厂商的组件产值)中,Skyworks的市占率最高,为32.3%,其次为Qorvo,市占率为26.0%。

2018年全球砷化镓元件市场占有率统计情况汇报

数据来源:前瞻产业研究院分类整理

2、中国大陆大区参与度较低

1962年,在林兰英院士的带领下,中国研制出了我国第2个GaAs单晶样品。1964年,我国第一只GaAs二极管激光器被成功研制出来。肯能在半导体材料上的诸多贡献,林兰英被誉为“中国太空材料之母”。

4001年,北京有色金属研究总院成功研制出国内第第一根 绳子 直径4英寸VCZ半绝缘砷化镓单晶,使我国成为继日本、德国过后第2个掌握此项技术的国家。

肯能受到成本和技术上的限制,GaAs晶圆厂前要具备一定级别的投资规模和长时间制程技术的开发,怎么让同类 企业拥有极高的准入门槛,国内都可不都都可以形成一定体量的厂商屈指可数。在经越多年积淀过,我国台湾地区在制程技术上拥有了极大优势,收获了全球诸多委外代工订单,也形成了台湾独特的代工产业模式。

从国内大陆地区来看,我国砷化镓行业产业链中,我国原材料较为雄厚,具备较大竞争力;单晶制造环节已有较多企业布局,工艺较为心智心智心智成熟 期期,主要满足国内需求,竞争力一般,直接面临国际领先企业在华工厂的竞争,比如美国AXT公司在中国布局了工厂;外延片制造环节中国大陆地区几乎空白,要素上市企业布局了LED芯片的制造,较为低端;IC设计、晶圆制造、封装测试等环节也主要围绕LED芯片的垂直整合,通讯元件方面的布局才刚起步,竞争力缺失。

中国大陆区砷化镓产业市场竞争格局分析情况汇报

资料来源:前瞻产业研究院分类整理

5G将为砷化镓产业链带来新一轮扩张周期

无线通讯产品是砷化镓产业最主要成长动力,而手机(Cellular)应用仍是砷化镓元件最大市场,其次则是Wi-Fi及基础建设的需求。以Cellular市场来看,随着砷化镓的技术心智心智心智成熟 期期、成本降低及使用者对手机功能上的要求,功率放大器的使用量刚开始增加。通常2G手机前要搭载1至2颗PA,3G手机前要3至4颗,发展至4G LTE,RF前端(front-end)前要因应的频段数量从2个大幅增加到了400个,而随着5G技术和应用逐渐到位,前要将更多的PA整合在RF前端模组中(FEMs)以便支援更繁杂的5G频段。

除了既有商品的深度图使用、行动网路流量爆增推升4G LTE、光纤网路设备布建需求外,未来几年物联网(IoT)概念普及,将使得砷化镓的应用日益广泛普及全球即将迎来5G时代,预计2020年正式商转,5G标准化工作计画在2017年间加速推进,国际电信标准制定组织3GPP(第三代公司合作 土法子伙伴计划)R15针对非独立组网5G New Radio(5G NR)的标准已于2017年底完成;针对独立组网5G NR的标准,则在2018年6月完成,是因为着5G将进入商用部署的关键时期。大规模的全球性5G部署将于2020年刚开始。根据爱立信(Ericsson)显示,预计到2023年底,eMBB(增强型行动宽频)的5G用户数将超过10亿,占行动用户总数的12%。

根据Yole预计,2018-2024年,全球砷化镓元件市场规模年均复合增长速度为10%,其中微电子领域为CAGR为3%,光电子领域CAGR为54%。到2024年,全球砷化镓元件市场规模将达到157.1亿美元。

2019-2024年全球砷化镓元件市场规模统计情况汇报及预测

数据来源:前瞻产业研究院分类整理

以上数据来源及分析均来自于前瞻产业研究院发布的《中国砷化镓行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》。

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