2016年砷化镓氮化镓半导体行业研究报告(经典版)

有色金属行业砷化镓深度研究报告目录一、砷化镓行业概况 (3)1.1、砷化镓材料简介 (3)1.2、砷化镓单晶片生产流程 (3)1.3、砷化镓材料的应用领域 (7)1.4、砷化镓产业链概况 (8)二砷化镓行业市场规模测算 (11)2.1、砷化镓衬底材料市场规模测算 (13)2.2、砷化镓衬底应用领域2—光电子器件 (15)2.3、砷化镓衬底需求测算3—LED 器件 (17)三、砷化镓行业竞争格局 (19)3.1、砷化镓产业链各环节呈寡头垄断格局 (19)3.2、国内砷化镓衬底生产商盈利能力低于国外 (22)四、投资建议 (23)4.1、首次覆盖给予“强于大市”评级 (23)4.2、投资策略 (23)五、重点公司推荐 (25)一、砷化镓行业概况1.1、砷化镓材料简介砷化镓属于第二代半导体，具有远优于第一代硅半导体的频率、功率和耐压性能。

半导体材料是制作半导体元件的核心，是芯片和电子设备制造工业的基础。

砷化镓属于III-V族化合物半导体，是第二代半导体材料的代表，其物理性能远优于第一代硅材料。

砷化镓的禁带宽度大于硅，可以耐受更高电压；砷化镓的电子迁移率更是硅的6~7 倍，因此高频性能十分优异。

1.2、砷化镓单晶片生产流程衬底材料是砷化镓芯片产业链中最基础的环节，衬底质量直接决定下游芯片产品的性能。

砷化镓半导体材料的物理性质是芯片能够实现功率放大、开关、发光等功能的基础，所以衬底材料的单晶度、各向一致性、缺陷和位错密度等都会极大地影响最终芯片产品的性能表现。

尤其是在高端的射频芯片领域，衬底材料的质量更是芯片制造的重中之重。

1）砷化镓多晶合成。

自然界中不存在砷化镓晶体，需要通过人工合成制备。

将单质砷和单质镓按一定比例装入PBN 坩埚中，在高温高压环境下合成砷化镓多晶。

2）砷化镓单晶棒生长，方法主要有HB 法、LED 法、VGF 法等。

由于砷化镓比硅热导率低，热膨胀系数比硅大，造成砷化镓晶体形成比硅困难，同时砷化镓生长过程中控制位错密度的难度也比硅大。

氮化镓半导体范文氮化镓（GaN）是一种重要的半导体材料，具有许多优异的性能，如宽禁带宽度、高电子迁移率、高饱和电子漂移速度和很好的热稳定性。

因此，它在光电子器件和功率器件等应用领域具有广阔的市场前景。

本文将介绍氮化镓半导体的制备方法、物理性质以及在光电子器件和功率器件中的应用。

氮化镓的制备方法有化学气相沉积法（CVD）、分子束外延法（MBE）和金属有机化学气相沉积法（MOCVD）等。

其中，MOCVD法是目前最常用的一种方法。

这种方法通过将金属有机化合物和氨气在高温下反应，使金属有机化合物分解并释放出金属和氮气原子，从而在衬底上形成氮化镓薄膜。

在制备过程中，需要控制反应气氛、温度和衬底表面的质量等因素，以获得高质量的氮化镓材料。

氮化镓具有宽禁带宽度，约为3.4 eV。

这使得它具有很大的光吸收范围，可以在紫外到红外光谱范围内使用。

此外，氮化镓的电子迁移率很高，约为2000 cm²/Vs，远高于其他半导体材料。

这使得氮化镓在高频电子器件中具有出色的性能，如高速运算器件和射频功率放大器等。

另外，氮化镓的热稳定性也非常好，可以在高温环境下工作。

这使得氮化镓在高功率电子器件中表现出很好的可靠性和长寿命。

在光电子器件方面，氮化镓广泛应用于LED（发光二极管）和LD（激光二极管）等。

氮化镓LED具有很高的发光效率和长寿命，适用于各种照明和显示应用。

氮化镓LD具有窄线宽和高输出功率等特点，适用于光纤通信和激光投影等领域。

此外，氮化镓还被用于制备太阳能电池和光电探测器等。

在功率器件方面，氮化镓在高压和高电流条件下具有出色的性能。

因此，它被广泛应用于功率放大器、开关和变换器等。

氮化镓功率器件具有低损耗、高效率和高可靠性等特点，使其成为电力电子应用领域的理想选择。

例如，氮化镓可用于制备高频功率放大器，用于无线通信和雷达系统。

此外，氮化镓还可用于高效率的电力转换器，如变频器和电动汽车的控制器等。

总之，氮化镓是一种重要的半导体材料，具有许多优异的性能和广阔的应用前景。

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。

氮化镓半导体材料的制备与性能研究第一章绪论半导体材料是现代电子、信息、能源、生物技术等领域的基础材料，其性能直接影响到相应领域的发展。

近年来，氮化镓（GaN）半导体材料以其优异的物理性能和广泛的应用前景受到了广泛关注。

本文将重点对氮化镓半导体材料的制备和性能进行论述。

第二章氮化镓半导体材料的制备方法GaN半导体材料的制备方法主要分为物理气相沉积、分子束外延和金属有机气相沉积等几种。

其中，物理气相沉积（PVD）是最早用于GaN材料制备的方法之一。

它可以解决材料中的各种杂质问题，有利于GaN的纯化，提高材料的品质和性能。

分子束外延（MBE）是另一种GaN制备方法，其优点在于可以通过控制化学组分和温度等参数获得高质量的GaN材料。

金属有机气相沉积（MOVPE）技术是目前GaN材料商业化生产的主要方法之一，其优点在于可以通过控制各种参数来控制获得材料的性质。

第三章氮化镓半导体材料的性能研究3.1 电学性能GaN半导体的电学性能主要表现为其高电子迁移率和高电子浓度。

这些性能使得GaN在高功率电子设备和照明领域有着广泛应用。

此外，GaN薄膜功率密度比传统硅基器件高出一个数量级，能够有效降低电力损耗。

3.2 光电性能GaN半导体表现出了优异的光电性能，其光学剪切强度非常高，具有非常优良的发光性能。

GaN材料的发光衰减系数非常低，可以扩大其在照明领域的应用范围。

此外，GaN材料还有很好的荧光性能，可以被应用于荧光标记、固态照明等领域。

3.3 热学性能GaN材料的热学性能非常优异，其热导率高、热膨胀系数低，因此非常适合用于高功率电子器件中。

GaN材料能够在高温环境下稳定工作，可以大幅度降低电子元器件的故障率和损失率。

此外，GaN材料能够快速散热，防止元器件过热而损坏。

第四章氮化镓半导体材料的应用前景GaN半导体材料具有广泛的应用前景。

在高功率电子器件中，GaN材料可用于制造高频功率放大器、功率开关、光电模块等元器件。

(此文档为word格式，可任意修改编辑！）2016年4月目录一、概述41、砷化镓外延片生长介绍 42、砷化镓/氮化镓半导体：功率半导体的分支83、SIC功率半导体9二、砷化镓/氮化镓半导体：半导体贵族引爆市场热点101、砷化镓/氮化镓半导体：半导体贵族112、砷化镓/氮化镓半导体：放大与开关器件13三、砷化镓半导体：射频通讯的核心，百亿美元大市场131、无线通讯推动砷化镓半导体市场快速发展13（1）手机通讯领域14（2）其它领域162、国外IDM厂商抢占砷化镓半导体市场先机173、砷化镓半导体代工经营模式出现19四、氮化镓半导体：节能产业的未来201、氮化镓：宽禁带半导体，高频性能更强202、氮化镓功率半导体民用市场起步223、氮化镓大功率器件未来应用前景广阔23五、三安光电：拉开砷化镓/氮化镓半导体国产替代序幕231、国内市场砷化镓/氮化镓半导体需求旺盛232、政策扶持将加速砷化镓/氮化镓半导体国产化243、三安光电加入制造环节，国产替代加速24（1）国内砷化镓/氮化镓半导体制造实现零突破24 （2）军工需求将成为三安光电突破口25（3）民用市场国产替代即将开启25六、风险因素25砷化镓/氮化镓半导体引爆市场热点。

由于砷化镓和氮化镓半导体材料的特殊性，该器件将会是未来集成电路的重要发展方向，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，因此我们看好该行业未来发展，同时也将持续关注该领域中相关投资机会。

砷化镓半导体：射频通讯核心，百亿美元大市场。

砷化镓半导体具备高工作频率、电子迁移速率、抗天然辐射及耗电量小等特性在微波通讯领域大规模应用。

氮化镓半导体国内应用研究摘要：氮化镓（GaN）材料因具有宽禁带宽度、高击穿场强等综合优势，被认为是继硅之后最重要的半导体材料之一。

本文在对氮化镓半导体现有主要应用领域进行分析的基础上，针对国内市场现状和产业布局进行讨论，并提出氮化镓（GaN）半导体国内从业企业的发展态势及突破方向。

关键词：氮化镓；GaN；半导体一、氮化镓半导体材料特性半导体材料到目前经历了3个发展阶段。

第一代是硅和锗等基础功能材料；第二代开始进入由两种以上元素组成的化合物半导体材料（以砷化镓和磷化铟等为代表）；第三代则是氮化镓和碳化硅等宽频化合物半导体材料。

其中氮化镓因具有广泛的应用性，被认为是继硅之后最重要的半导体材料之一。

我国是镓的主产区之一，拥有大量镓矿储备，因此，氮化镓材料的开采和制造更加方便，从国际环境来看，我国使用氮化镓更加安全【1】。

基于 GaN 材料制备的功率器件拥有更高的功率输出密度和更高的能量转换效率，可实现系统小型化、轻量化，有效降低电力电子装置的体积和重量，将氮化镓应用在高功率和高速元件中，同时可带来更高的功率和效率【1】。

二、氮化镓半导体主要应用领域氮化镓材料自20世纪90年代以来应用于发光二极管等器件中。

到本世纪初，市场上陆续推出了多款可广泛应用于通信电源和民用供电行业的氮化镓功率器件。

因其具有更高的临界电场强度、更低的开态电阻、更快的开关频率，可以实现更高的系统效率，更适合于高温度、高电压、低电阻率、损耗小、高频率的应用场合【2】。

GaN的优势在高频领域，目前主要集中在1000V以下，例如通信基站、消费电子等；SiC的优势在高温和1200V以上的高压电力领域，包括智能电网、光伏逆变器、高铁、新能源汽车、工业电机等；在中低频中低功率领域，GaN和SiC都可以应用，与传统Si基器件进行竞争【3】。

（一）通信领域目前已经有部分通信电源厂家将氮化镓半导体材料应用于高性能电源模块中。

其中，将GaN功率放大器应用于5G大功率基站中可解决5G移动网络中面积小但数据流量请求相对集中的问题。

半导体材料分析报告半导体材料是现代电子信息技术的基础，在集成电路、通信、计算机、光伏发电等众多领域发挥着至关重要的作用。

本文将对常见的半导体材料进行详细的分析。

一、半导体材料的分类半导体材料主要分为元素半导体、化合物半导体和有机半导体三大类。

元素半导体包括硅（Si）、锗（Ge）等。

硅是目前应用最广泛的半导体材料，在集成电路制造中占据主导地位。

其具有良好的稳定性、较高的纯度和成熟的制备工艺。

锗虽然性能优异，但由于成本较高且资源相对稀缺，应用范围相对较窄。

化合物半导体种类繁多，常见的有砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等。

砷化镓在高频通信领域表现出色；磷化铟在光电子领域有重要应用；氮化镓和碳化硅在功率器件方面具有独特的优势，能够承受高电压和高温环境。

有机半导体是一类具有半导体性质的有机化合物，如并五苯、酞菁等。

虽然其性能目前尚无法与无机半导体相比，但在柔性电子器件等领域展现出巨大的潜力。

二、半导体材料的特性半导体材料具有独特的电学、光学和热学特性。

电学特性方面，半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，且其电导率会随着温度、光照、杂质掺入等因素发生显著变化。

这使得半导体能够实现对电流的控制和调节，是制造各种电子器件的基础。

光学特性表现为半导体对特定波长的光具有吸收、发射和折射等现象。

例如，发光二极管（LED）就是利用半导体的发光特性制造而成。

热学特性方面，半导体的热导率相对较低，这在一些高功率器件的散热设计中需要特别考虑。

三、半导体材料的制备方法硅的制备通常采用直拉法（CZ 法）和区熔法（FZ 法）。

直拉法工艺成熟，适合大规模生产；区熔法能获得更高纯度的硅单晶。

化合物半导体的制备方法包括气相外延（VPE）、分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。

这些方法可以精确控制材料的组分和厚度，从而实现高性能器件的制备。

有机半导体的制备方法则包括真空蒸镀、溶液法等，其中溶液法具有成本低、可大面积制备等优点。

行业深度|电子元器件证券研究报告抗天然辐射及耗电量小************ ***********.cn识别风险，发现价值请务必阅读末页的免责声明目录索引研究逻辑 (5)砷化镓/氮化镓半导体：半导体贵族引爆市场热点 (6)砷化镓/氮化镓半导体:半导体贵族 (6)砷化镓/氮化镓半导体：放大与开关器件 (7)砷化镓半导体：射频通讯的核心，百亿美元大市场 (8)无线通讯推动砷化镓半导体市场快速发展 (8)国外IDM厂商抢占砷化镓半导体市场先机 (11)砷化镓半导体代工经营模式出现 (13)氮化镓半导体：节能产业的未来 (14)氮化镓——宽禁带半导体，高频性能更强 (14)氮化镓功率半导体民用市场起步 (15)氮化镓大功率器件未来应用前景广阔 (17)三安光电拉开砷化镓/氮化镓半导体国产替代序幕 (17)国内市场砷化镓/氮化镓半导体需求旺盛 (17)政策扶持将加速砷化镓/氮化镓半导体国产化 (18)三安光电加入制造环节，国产替代加速 (18)附录： (21)砷化镓外延片生长介绍 (21)砷化镓/氮化镓半导体：功率半导体的分支 (21)S I C功率半导体 (22)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)图42：功率半导体应用领域 (22)图43：2012年功率半导体消费市场分布 (22)图44：全球功率半导体销售额及预测 (22)图45：第三代半导体材料性能比较 (23)图46：SiC功率半导体的优势 (23)图47：SiC功率半导体应用领域 (23)图48：SiC功率半导体市场主要参与者 (23)研究逻辑砷化镓和氮化镓半导体最近引起了市场的广泛关注。

第三代半导体之GaN专题研究报告第三代半导体之GaN专题研究报告总结我国GaN产品逐步从小批量研发、向规模化、商业化生产发展。

GaN单晶衬底实现2-3英寸小批量产业化，4英寸已经实现样品生产。

GaN异质外延衬底已经实现6英寸产业化，8英寸正在进行产品研发。

GaN材料应用范围仍LED向射频、功率器件不断扩展。

射频器件方面，GaN受到5G推动。

GaN射频器件衬底主要采用SiC衬底。

Cree拥有最强的实力，在射频应用的GaNHEMT、尤其是GaN-on-SiC技术方面，该公司处于领先地位，远远领先日系厂商住友电工和富士通。

国内主要的厂商是海威华芯、三安集成和华进创威。

功率器件方面，快充将成为最大推动力。

2019年OPPO、小米在新机型中采用了GaN快充器件，随着终端客户积极推进，消费级GaN手机电源市场起量。

除消费电子领域外，欧洲车企积极采纳，车规级GaN充电市场迎来需求增长。

一、GaN产业格局初成，国内厂商加速布局1.1化合物衬底的功率半导体对比•GaN具备带隙大（3.4eV）、绝缘破坏电场大（2×106V/cm）及饱和速度大（2.7×107cm/s）等Si及GaAs不具备的特点。

由于容易实现异质结构，因此在LED、半导体激光器、高频及高功率元器件等领域的应用不断扩大。

1.2GaN结构特性•GaN作为一种宽禁带材料，和硅等传统半导体材料相比，能够在更高压、更高频、更高温度的环境下运行。

从结构上看，Si是垂直型的结构，GaN是平面型的结构，这也使得GaN的带隙远大于Si。

•SiC相比，GaN在成本方面表现出更强的潜力，且GaN器件是个平面器件，与现有的Si半导体工艺兼容性强，这使其更容易不其他半导体器件集成。

•GaN具备带隙大（3.4eV）、绝缘破坏电场大（2×106V/cm）及饱和速度大（2.7×107cm/s）等Si及GaAs不具备的特点。

由于容易实现异质结构，因此在LED、半导体激光器、高频及高功率元器件等领域的应用不断扩大。

砷化镓氮化镓磷化铟晶圆项目可行性研究报告模版一、项目背景和目标砷化镓、氮化镓、磷化铟是半导体材料中具有良好电学性能和光电性能的材料，广泛应用于光电子、通信、光伏等领域。

本项目旨在研究和开发砷化镓、氮化镓、磷化铟晶圆的生产工艺和制造技术，提供高质量的晶圆产品，满足市场需求。

二、市场需求分析1.光电子市场：随着智能手机、平板电脑等消费电子产品的普及，对高性能半导体材料的需求增加。

砷化镓、氮化镓、磷化铟晶圆作为光电子材料的重要组成部分，其需求量不断提高。

2.通信市场：5G通信的快速发展对高频率、高功率的半导体材料提出了更高的要求，砷化镓、氮化镓、磷化铟等材料的应用前景广阔。

3.光伏市场：砷化镓、氮化镓等材料在太阳能电池领域具有很高的效率和稳定性，对高品质晶圆的需求较大。

三、技术可行性分析1.工艺研究：通过研究砷化镓、氮化镓、磷化铟晶圆的生长工艺、制备工艺和表面处理工艺，提高晶圆产品的质量和稳定性。

2.设备投入：为生产砷化镓、氮化镓、磷化铟晶圆，需要投入先进的晶圆生长设备、制造设备和检测设备等。

通过与供应商建立合作关系，确保获得高质量的设备。

3.人才培养：晶圆制造需要高水平的技术人才支持，公司需加大对人才培训和引进的力度，以确保技术团队的专业素质。

四、经济可行性分析1.投资规模：根据市场需求和公司实际情况，合理确定生产线投资规模。

包括设备投资、人员培养和研发投入等。

2.成本控制：通过合理的设计和管理，降低生产成本。

同时，加强与供应商的合作，获得更有竞争力的材料价格。

3.市场营销：根据市场需求制定合理的市场策略，积极开展营销活动，提高产品知名度和市场占有率。

4.收益预测：根据市场需求和产品定价，对项目进行收益预测和风险评估，确保投资回报。

五、风险控制1.技术风险：在项目实施过程中，存在技术研发困难、制造工艺不稳定等风险。

公司需加强研发能力，与科研机构合作，降低技术风险。

2.市场风险：市场需求具有一定不确定性，公司需密切关注市场动态，灵活调整生产计划和市场策略。