射頻芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游砷化鎵(GaAs)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)分析

• 馮少杰 2024年5月1日 來源：中研網(wǎng) 460 24
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1、材料概述

據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2024-2029年砷化鎵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)分析報(bào)告》顯示，砷化鎵是半導(dǎo)體材料中，兼具多方面優(yōu)點(diǎn)的材料，但用它制作的晶體三極管的放大倍數(shù)小，導(dǎo)熱性差，不適宜制作大功率器件。雖然砷化鎵具有優(yōu)越的性能，但由于它在高溫下分解，故要生產(chǎn)理想化學(xué)配比的高純的單晶材料，技術(shù)上要求比較高。GaAs擁有一些較Si還要好的電子特性，使得GaAs可以用在高于250GHz的場(chǎng)合。

如果等效的GaAs和Si元件同時(shí)都操作在高頻時(shí)，GaAs會(huì)產(chǎn)生較少的噪音，也因?yàn)镚aAs有較高的崩潰壓，所以GaAs比同樣的Si元件更適合操作在高功率的場(chǎng)合。因?yàn)檫@些特性，GaAs電路可以運(yùn)用在移動(dòng)電話、衛(wèi)星通訊、微波點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連線、雷達(dá)系統(tǒng)等地方。GaAs曾用來做成甘恩二極管、微波二極管和耿氏二極管以發(fā)射微波。

2、下游應(yīng)用

相較于常見的硅半導(dǎo)體，砷化鎵半導(dǎo)體具有高頻、抗輻射、耐高電壓等特性，因此廣泛應(yīng)用在主流的商用無線通訊、光通訊以及先進(jìn)的國(guó)防、航空及衛(wèi)星用途上，其中無線通訊的普及更是催生砷化鎵代工經(jīng)營(yíng)模式的重要推手。以手機(jī)與無線網(wǎng)路(Wi-Fi)為例，系統(tǒng)中的無線射頻模組必定含有的關(guān)鍵零組件即是功率放大器(Power Amplifier)、射頻開關(guān)器(RF Switch)及低雜訊放大器(Low Noise Amplifier)等，目前射頻功率放大器極大部分是以砷化鎵半導(dǎo)體制作。砷化鎵半導(dǎo)體因其材料特性而成為無線通訊、光通訊以及先進(jìn)的國(guó)防、航空及衛(wèi)星之重要關(guān)鍵組件，亦同時(shí)建構(gòu)不同于硅等其他半導(dǎo)體之晶圓代工技術(shù)、設(shè)計(jì)流程與驗(yàn)證模式以滿足無線通訊系統(tǒng)的快速發(fā)展，進(jìn)而維持其領(lǐng)域之獨(dú)占性與獨(dú)特性。

就目前的技術(shù)趨勢(shì)以及技術(shù)發(fā)展水平來看，目前，砷化鎵從大類方向來看主要于通信領(lǐng)域和國(guó)防與航空航天領(lǐng)域，其占比分別達(dá)到60%、10%。

展望下一世代的5G技術(shù)，其資料傳輸速度將是現(xiàn)行4G LTE的100倍，目前只有砷化鎵功率放大器可以應(yīng)付如此快速的資料傳輸，也會(huì)更進(jìn)一步拉大砷化鎵與硅制程功率放大器之間性價(jià)比的差距。

近年物聯(lián)網(wǎng)(IoT)概念興起，使無線通訊和汽車防撞雷達(dá)應(yīng)用成長(zhǎng)快速，數(shù)位消費(fèi)電子產(chǎn)品具備無線傳輸功能的比率也逐年提升，砷化鎵應(yīng)用可說是具備相當(dāng)健康的成長(zhǎng)空間;此外，化合物半導(dǎo)體元件將持續(xù)在通訊和光電元件市場(chǎng)扮演關(guān)鍵角色，例如III-V族半導(dǎo)體雷射擁有體積小和整合性高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)和商用領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其中面射型雷射(VCSEL)最適合大量量產(chǎn)，預(yù)計(jì)在生物辨識(shí)、虛擬實(shí)境(AR/VR)及汽車防撞系統(tǒng)(ADAS)等領(lǐng)域開發(fā)出新應(yīng)用，未來將成為砷化鎵在行動(dòng)裝置上重要關(guān)鍵元件。

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