站在“新基建”浪潮上的第三代半导体产业 (下)

智能家居 2020-05-13 10:30115未知admin

本文为祥峰投资对第三代半导体产业研究内容,其中包含了各材料性能对比与材料应用范围,方便从底层了解半导体产业发展,系列文章较长,建议收藏阅读。本文为上篇,上篇请点击:第三代半导体产业(上)

在上一期的“站在‘新基建’浪潮上的第三代半导体产业 (上)”中,我们围绕“新基建”的核心材料——第三代半导体做了概述,对当下规模化商用最主要的氮化镓 (GaN) 器件和碳化硅 (SiC)器件加以解构。

在本次报告的下篇,我们将进一步归纳总结第三代半导体芯片在产业链的各个环节(衬底、外延、设计、制造、封装)的关键技术,梳理国内外主要厂商,并对本次第三代半导体产业研究报告做以总结。

1、第三代半导体芯片产业链:衬底、外延、设计、制造、封装

GaN和SiC芯片的产业链与硅芯片类似,主要分为晶圆衬底、外延、设计、制造和封装等环节。

衬底

当前的GaN器件的常用衬底有以下4种:

Si衬底:半导体产业发展最成熟衬底,应用最广,晶体质量高、尺寸大、成本低、易加工,价格便宜,目前GaN产品上使用的Si衬底基本是6英寸的,也有部分公司实现8英寸的商用。

蓝宝石衬底(Al2O3):生产技术成熟、器件质量、稳定性都较好,能够运用在高温生长过程中,机械强度高,易于处理和清洗,广泛应用于LED产业。

SiC衬底:按照晶体结构主要分4H-SiC和6H-SiC,4H-SiC为主流产品,按照性能主要分为半导电型和半绝缘型。硅片拉晶时和单晶种子大小无关,但是SiC的单晶种子的尺寸却直接决定了SiC的尺寸,目前主流尺寸是4-6英寸,8英寸衬底已由II-VI公司和Cree公司研制成功。半导电型SiC衬底以n型衬底为主,主要用于外延GaN基LED等光电子器件、SiC基电力电子器件等。半绝缘型SiC衬底主要用于外延制造GaN高功率射频器件。SiC衬底市场的主要供应商有美国Cree(Wolfspeed)、DowCorning、日本罗姆、美国II-VI、日本新日铁住金、瑞典Norstel(中国资本收购)等。Cree公司的SiC衬底占据整个市场40%左右的份额,其次为Ⅱ-Ⅵ公司、日本ROHM,三者合计占据75%左右的市场份额,国内有山东天岳、天科合达等公司。6”半导电型衬底均价约为1200美元,6”衬底价格在4”衬底价格2倍以上。

GaN单晶衬底:主流产品以2~4英寸为主,6英寸甚至8英寸的也已经实现商用。GaN衬底主要由日本公司主导,日本住友电工的市场份额达到90%以上。我国目前已实现产业化的企业包括苏州纳米所的苏州纳维科技公司和北京大学的东莞市中镓半导体科技公司。

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