砷化鎵是第二代半導(dǎo)體材料，主要用于無線通訊等領(lǐng)域。根據(jù)Strategy Analytics的研究報(bào)告，2018年，全球砷化鎵元件市場（含IDM廠商之組件產(chǎn)值）總產(chǎn)值約為88.7億美元，達(dá)到歷史新高，相比2017年的88.3億美元同比增長0.45%。根據(jù)Yole預(yù)計(jì)，2018-2024年，全球砷化鎵元件市場規(guī)模年均復(fù)合增長速度為10%，其中微電子領(lǐng)域?yàn)镃AGR為3%，光電子領(lǐng)域CAGR為54%。到2024年，全球砷化鎵元件市場規(guī)模將達(dá)到157.1億美元。
第二代半導(dǎo)體材料砷化鎵制備工藝成熟，下游應(yīng)用以通信為主
集成電路主要分成硅基半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體二大類，以硅材料為襯底材料的半導(dǎo)體歸屬為第一代半導(dǎo)體，以砷化鎵材料為襯底的化合物半導(dǎo)體則屬第二代，以氮化鎵等材料為襯底的化合物半導(dǎo)體屬第三代半導(dǎo)體。硅基半導(dǎo)體集成電路主要在數(shù)碼運(yùn)用，如微處理器、邏輯IC、存儲(chǔ)器等；化合物半導(dǎo)體集成電路主要在模擬應(yīng)用，如移動(dòng)通訊、全球定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊、通訊基站、國防雷達(dá)、航天、軍事武器等功率型、低噪聲放大器等相關(guān)MMIC集成芯片。目前第二代半導(dǎo)體國產(chǎn)化處于早期階段。第三代半導(dǎo)體主要是以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）為代表，憑借其寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高擊穿電場、高抗輻射能力等特點(diǎn)，在許多應(yīng)用領(lǐng)域擁有前兩代半導(dǎo)體材料無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，有望突破第一、二代半導(dǎo)體材料應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展瓶頸，市場應(yīng)用潛力巨大。
從20世紀(jì)50年代開始，已經(jīng)開發(fā)出了多種砷化鎵單晶生長方法。目前主流的工業(yè)化生長工藝包括：液封直拉法（LEC）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB）以及垂直梯度凝固法（VGF）等。
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。
全球砷化鎵總產(chǎn)值達(dá)到歷史新高，產(chǎn)品以微電子為主
在砷化鎵的晶圓尺寸上，六寸晶圓所占的產(chǎn)出比率，產(chǎn)業(yè)界已于2008年超過50%而成為主流制造尺寸。根據(jù)Strategy Analytics的研究報(bào)告，2018年，全球砷化鎵元件市場（含IDM廠商之組件產(chǎn)值）總產(chǎn)值約為88.7億美元，達(dá)到歷史新高，相比2017年的88.3億美元同比增長0.45%。
根據(jù)Yole，目前全球砷化鎵主要應(yīng)用于微電子領(lǐng)域，占比高達(dá)95.7%，微電子領(lǐng)域的產(chǎn)品包括HBT、pHEMT、BiHEMT等；光電子領(lǐng)域目前比重僅占4.3%，光電子領(lǐng)域的產(chǎn)品包括LD、VCSEL、PD等。
全球砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈分工成熟，中國大陸地區(qū)參與度較低
1、全球砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈分工成熟
砷化鎵產(chǎn)業(yè)最上游為基板制造，其次為關(guān)鍵材料砷化鎵磊晶圓，工藝具體包括MOCVD（有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法）及MBE（分子束磊晶法）砷化鎵磊晶技術(shù)，至于中游為晶圓制造及封測等，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈除晶圓制造外，設(shè)計(jì)與先進(jìn)技術(shù)主要仍掌握在國際IDM大廠，下游則為手機(jī)、無線區(qū)域網(wǎng)路制造廠以及無線射頻系統(tǒng)商等。
根據(jù)Strategy Analytics的研究報(bào)告，2018年全球砷化鎵元件市場（含IDM廠商的組件產(chǎn)值）中，Skyworks的市占率最高，為32.3%，其次為Qorvo，市占率為26.0%。
2、中國大陸大區(qū)參與度較低
1962年，在林蘭英院士的帶領(lǐng)下，中國研制出了我國第一個(gè)GaAs單晶樣品。1964年，我國第一只GaAs二極管激光器被成功研制出來。由于在半導(dǎo)體材料上的諸多貢獻(xiàn)，林蘭英被譽(yù)為“中國太空材料之母”。
2001年，北京有色金屬研究總院成功研制出國內(nèi)第一根直徑4英寸VCZ半絕緣砷化鎵單晶，使我國成為繼日本、德國之后第三個(gè)掌握此項(xiàng)技術(shù)的國家。
由于受到成本和技術(shù)上的限制，GaAs晶圓廠必須具備一定級(jí)別的投資規(guī)模和長時(shí)間制程技術(shù)的開發(fā)，因此這類企業(yè)擁有極高的準(zhǔn)入門檻，國內(nèi)能夠形成一定體量的廠商屈指可數(shù)。在經(jīng)過多年積淀過，我國臺(tái)灣地區(qū)在制程技術(shù)上擁有了極大優(yōu)勢，收獲了全球諸多委外代工訂單，也形成了臺(tái)灣獨(dú)特的代工產(chǎn)業(yè)模式。
從國內(nèi)大陸地區(qū)來看，我國砷化鎵行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈中，我國原材料較為豐富，具備較大競爭力；單晶制造環(huán)節(jié)已有較多企業(yè)布局，工藝較為成熟，主要滿足國內(nèi)需求，競爭力一般，直接面臨國際領(lǐng)先企業(yè)在華工廠的競爭，比如美國AXT公司在中國布局了工廠；外延片制造環(huán)節(jié)中國大陸地區(qū)幾乎空白，部分上市企業(yè)布局了LED芯片的制造，較為低端；IC設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝測試等環(huán)節(jié)也主要圍繞LED芯片的垂直整合，通訊元件方面的布局才剛起步，競爭力缺失。
5G將為砷化鎵產(chǎn)業(yè)鏈帶來新一輪擴(kuò)張周期
無線通訊產(chǎn)品是砷化鎵產(chǎn)業(yè)最主要成長動(dòng)力，而手機(jī)（Cellular）應(yīng)用仍是砷化鎵元件最大市場，其次則是Wi-Fi及基礎(chǔ)建設(shè)的需求。以Cellular市場來看，隨著砷化鎵的技術(shù)成熟、成本降低及使用者對手機(jī)功能上的要求，功率放大器的使用量開始增加。通常2G手機(jī)需要搭載1至2顆PA，3G手機(jī)需要3至4顆，發(fā)展至4G LTE，RF前端（front-end）必須因應(yīng)的頻段數(shù)量從4個(gè)大幅增加到了30個(gè)，而隨著5G技術(shù)和應(yīng)用逐漸到位，需要將更多的PA整合在RF前端模組中（FEMs）以便支援更復(fù)雜的5G頻段。
除了既有商品的高度使用、行動(dòng)網(wǎng)路流量爆增推升4G LTE、光纖網(wǎng)路設(shè)備布建需求外，未來幾年物聯(lián)網(wǎng)（IoT）概念普及，將使得砷化鎵的應(yīng)用日益廣泛普及全球即將迎來5G時(shí)代，預(yù)計(jì)2020年正式商轉(zhuǎn)，5G標(biāo)準(zhǔn)化工作計(jì)畫在2017年間加速推進(jìn)，國際電信標(biāo)準(zhǔn)制定組織3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）R15針對非獨(dú)立組網(wǎng)5G New Radio（5G NR）的標(biāo)準(zhǔn)已于2017年底完成；針對獨(dú)立組網(wǎng)5G NR的標(biāo)準(zhǔn)，則在2018年6月完成，意味著5G將進(jìn)入商用部署的關(guān)鍵時(shí)期。大規(guī)模的全球性5G部署將于2020年開始。根據(jù)愛立信（Ericsson）顯示，預(yù)計(jì)到2023年底，eMBB（增強(qiáng)型行動(dòng)寬頻）的5G用戶數(shù)將超過10億，占行動(dòng)用戶總數(shù)的12%。
根據(jù)Yole預(yù)計(jì)，2018-2024年，全球砷化鎵元件市場規(guī)模年均復(fù)合增長速度為10%，其中微電子領(lǐng)域?yàn)镃AGR為3%，光電子領(lǐng)域CAGR為54%。到2024年，全球砷化鎵元件市場規(guī)模將達(dá)到157.1億美元。
以上數(shù)據(jù)及分析均來自于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國砷化鎵行業(yè)市場前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。
行業(yè)動(dòng)態(tài)