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概述

調(diào)研大綱

　　概述

　　本報(bào)告研究全球與中國(guó)市場(chǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)，分別從生產(chǎn)和消費(fèi)的角度分析III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的主要生產(chǎn)地區(qū)、主要消費(fèi)地區(qū)以及主要的生產(chǎn)商。重點(diǎn)分析全球與中國(guó)市場(chǎng)的主要廠商產(chǎn)品特點(diǎn)、產(chǎn)品規(guī)格、不同規(guī)格產(chǎn)品的價(jià)格、產(chǎn)量、產(chǎn)值及全球和中國(guó)市場(chǎng)主要生產(chǎn)商的市場(chǎng)份額。主要生產(chǎn)商包括：

　　Sumitomo

　　日本JX

　　Freiberger

　　IQE

　　北京通美

　　云南鍺業(yè)

　　先導(dǎo)稀材

　　中科晶電

　　針對(duì)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的特性，本報(bào)告可以將III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料分為下面幾類，主要分析這幾類產(chǎn)品的價(jià)格、銷量、市場(chǎng)份額及增長(zhǎng)趨勢(shì)。主要包括

　　砷化鎵

　　磷化銦

　　其他

　　針對(duì)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域，本報(bào)告提供主要領(lǐng)域的詳細(xì)分析、每種領(lǐng)域的主要客戶（買家）及每個(gè)領(lǐng)域的購(gòu)買III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的規(guī)模、市場(chǎng)份額及增長(zhǎng)率。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括

　　光模塊器件

　　傳感器

　　射頻器

　　LED

　　其他

　　由于磷化銦、砷化鎵系元素周期表上的III族元素及V族元素的化合物，因此,磷化銦、砷化鎵被稱為III-V族化合物半導(dǎo)體材料。III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料在5G通信、數(shù)據(jù)中心、新一代顯示、人工智能、可穿戴設(shè)備、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向之一。

　　砷化鎵襯底：砷和鎵的化合物。砷化鎵的禁帶寬度大于硅，可以耐受更高電壓；砷化鎵的電子遷移率更是硅的6-7倍，因此高頻性能十分優(yōu)異。故在制作射頻微波器件方面得到重要應(yīng)用。

　　III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)的主要趨勢(shì)之一是改進(jìn)和開(kāi)發(fā)新材料。研究人員正致力于開(kāi)發(fā)具有更好性能的新型III-V族化合物半導(dǎo)體材料，例如更高的電子遷移率和更高的熱穩(wěn)定性的材料，這些新材料將使電子和光電設(shè)備的開(kāi)發(fā)速度更快、效率更高。

　　III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)的另一個(gè)趨勢(shì)是創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)的使用。研究人員正在開(kāi)發(fā)更高精度和更低的成本的新生產(chǎn)技術(shù)，這些技術(shù)包括外延生長(zhǎng)和分子束外延（MBE），前延生長(zhǎng)涉及在基板上生長(zhǎng)薄層材料，后者涉及將單個(gè)原子沉積到基板上。

　　面向5G網(wǎng)絡(luò)的III-V族化合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展也是業(yè)界的一個(gè)重要趨勢(shì)。5G網(wǎng)絡(luò)需要高速和高頻電子設(shè)備，而這通過(guò)使用III-V族化合物半導(dǎo)體材料成為可能。這些材料的開(kāi)發(fā)將有助于創(chuàng)建速度更快、效率更高的5G設(shè)備。

　　III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)的另一個(gè)趨勢(shì)是將這些材料用于電力電子領(lǐng)域。III-V族化合物半導(dǎo)體材料比傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體具有更好的電子性能，使其成為電力電子應(yīng)用的理想選擇。這包括電動(dòng)汽車、可再生能源系統(tǒng)和高壓電力系統(tǒng)等應(yīng)用。

　　開(kāi)發(fā)用于量子計(jì)算的III-V族化合物半導(dǎo)體材料也是業(yè)界發(fā)展的趨勢(shì)。量子計(jì)算需要具有特定屬性的材料，例如高電子遷移率和低噪聲水平。III-V族化合物半導(dǎo)體材料非常適合這種應(yīng)用，研究人員正在致力于開(kāi)發(fā)滿足量子計(jì)算系統(tǒng)要求的材料。

　　從區(qū)域分布來(lái)看，亞太地區(qū)有望繼續(xù)主導(dǎo)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料市場(chǎng)。這是由于該地區(qū)對(duì)高速和高頻電子設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，以及5G網(wǎng)絡(luò)的日益普及。

　　III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)正處于增長(zhǎng)期，并有望在未來(lái)幾年繼續(xù)擴(kuò)大。新材料和改進(jìn)材料的開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新生產(chǎn)技術(shù)的使用以及材料在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用都是推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展的趨勢(shì)。

　　III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料產(chǎn)業(yè)鏈上游參與主體為原材料及生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，提供紅磷、金屬銦、高純砷、金屬鎵等原材料，以及提供PBN坩堝、晶體生長(zhǎng)爐、研磨機(jī)、拋光機(jī)、切割機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等設(shè)備。

　　中游III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料制造是III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，制造商通過(guò)將上游供應(yīng)商提供的設(shè)備對(duì)原材料進(jìn)行反應(yīng)、加工、測(cè)試等一系列生產(chǎn)流程，生產(chǎn)出III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料。III-V族化合物半導(dǎo)體底襯材料的生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)多晶合成、單晶生長(zhǎng)后再經(jīng)過(guò)切割、磨邊、研磨、拋光、清洗等多道工藝后真空封裝成品，其中多晶合成、單晶晶體生長(zhǎng)是核心工藝。

圖：III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料生產(chǎn)工藝

III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料行業(yè)分析

　　多晶合成：化合物半導(dǎo)體材料是由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，由于自然界中不存在天然的磷化銦、砷化鎵多晶，因此首先需要通過(guò)人工合成制備該等化合物多晶，將兩種高純度的單質(zhì)元素按一定比例裝入PBN坩堝中，在高溫高壓環(huán)境下合成化合物多晶。

　　單晶生長(zhǎng)：化合物半導(dǎo)體單晶生長(zhǎng)的制備方法有水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（VB）、液封切克勞斯基法（LEC）、垂直梯度冷凝法（VGF）。

　　在技術(shù)的迭代升級(jí)與產(chǎn)業(yè)融合的加速實(shí)施下，下游III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料可以被進(jìn)一步運(yùn)用到終端5G通信、新一代顯示、無(wú)人駕駛、人工智能和可穿戴設(shè)備，廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景將推動(dòng)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

　　2022年全球III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料（折合2英寸）市場(chǎng)總銷量為2781.6萬(wàn)片，預(yù)計(jì)到2029年市場(chǎng)總銷量可達(dá)到5630.9萬(wàn)片，其中2023-2029年年復(fù)合增長(zhǎng)率約為10.47%。2022年全球III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料市場(chǎng)總市場(chǎng)規(guī)模約為34.69億元，預(yù)計(jì)到2029年將達(dá)到63.96億元，其中2023-2029年年復(fù)合增長(zhǎng)率約為9.08%。隨著下游應(yīng)用行業(yè)的增長(zhǎng)以及新應(yīng)用領(lǐng)域的拓展等因素，預(yù)計(jì)III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料市場(chǎng)將持續(xù)增長(zhǎng)。

　　從區(qū)域生產(chǎn)來(lái)看，III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料技術(shù)在歐美、日韓、中國(guó)國(guó)家地區(qū)技術(shù)等較為成熟，其中歐美企業(yè)投入相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)的時(shí)間早于其他國(guó)家，在研發(fā)生產(chǎn)方面處于國(guó)際領(lǐng)先地位，中國(guó)作為后起之秀則是得力于國(guó)家經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展以及政策的支持。

　　從區(qū)域消費(fèi)來(lái)看，北美擁有最大市場(chǎng)份額，2022年銷量為979.7萬(wàn)片，約占整體市場(chǎng)規(guī)模的35.22%，龐大的銷售市場(chǎng)主要得益于美國(guó)發(fā)達(dá)的半導(dǎo)體制造行業(yè)。

　　從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，全球III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料市場(chǎng)集中度較為集中。全球Top 5企業(yè)主要是Sumitomo、北京通美、Freiberger、IQE和中科晶電，Top 5企業(yè)2022年的合并市場(chǎng)占有率為67.13%，未來(lái)還會(huì)呈現(xiàn)出向更分散的方向發(fā)展趨勢(shì)。這主要是由于頭部企業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，部分企業(yè)將研發(fā)生產(chǎn)重心移至III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料的下游應(yīng)用產(chǎn)品上，還有就是排名靠后的企業(yè)開(kāi)始掌握核心技術(shù)，奮起直追。

　　從產(chǎn)品分類來(lái)看，III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料主要分為砷化鎵襯底材料和磷化銦襯底材料。其中，2022年全球市場(chǎng)中砷化鎵襯底材料銷量為2692.5萬(wàn)片，市場(chǎng)占比96.80%，遠(yuǎn)大于磷化銦襯底材料的市場(chǎng)份額。

　　從應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)看，2022年全球III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料下游需求最大的市場(chǎng)是LED，銷量為1069.8萬(wàn)片，市場(chǎng)占比38.46%，隨著下游應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展以及新應(yīng)用市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)，未來(lái)光模塊器件、傳感器、射頻器應(yīng)用領(lǐng)域的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底材料占比將會(huì)逐漸升高。