電子和光子學(xué)應(yīng)用為新興半導(dǎo)體襯底市場(chǎng)創(chuàng)造了大量機(jī)遇

　　硅并不是完美的半導(dǎo)體，隨著它進(jìn)一步被推向極限，替代平臺(tái)和化合物半導(dǎo)體已經(jīng)興起。成功的案例包括射頻（RF）和光子學(xué)應(yīng)用的砷化鎵（GaAs），功率和RF應(yīng)用的碳化硅（SiC），LED應(yīng)用的藍(lán)寶石基氮化鎵（GaN-on-Sapphire），以及RF和CMOS圖像傳感器應(yīng)用的絕緣體上硅（SOI）等。

　　據(jù)介紹，從射頻應(yīng)用開(kāi)始，出現(xiàn)了很多市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素，包括5G基礎(chǔ)設(shè)施和手機(jī)、國(guó)防應(yīng)用和民用汽車(chē)?yán)走_(dá)等等。例如，5G應(yīng)用的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)，已用于高端4G LTE手機(jī)。MIMO已成為手機(jī)必備技術(shù)，需要更多的濾波器。此外，還需要更好的性能，這意味著新材料存在著巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。

　　對(duì)于目前由交通運(yùn)輸電氣化、可再生能源、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)和眾多電源應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的電力電子市場(chǎng)，增強(qiáng)器件性能以降低功耗是一種普遍趨勢(shì)，這為SiC等寬帶隙材料創(chuàng)造了市場(chǎng)機(jī)遇。實(shí)際上，盡管襯底成本仍然很高，但SiC功率器件市場(chǎng)正在起飛。那么，氧化鎵（Ga2O3）等其他寬帶隙和超寬帶隙半導(dǎo)體是否還有空間？

　　光子學(xué)應(yīng)用

　　從紫外（UV）到紅外（IR）光譜的光子學(xué)市場(chǎng)也帶來(lái)了巨大機(jī)遇，包括從水凈化和氣體傳感器，到紅外成像儀。由于波長(zhǎng)是由材料的帶隙決定的（這是每種材料的固有屬性），因此，市場(chǎng)正在開(kāi)發(fā)不同的材料以將波長(zhǎng)推向更短或更長(zhǎng)的光譜區(qū)域。

　　電子和光子學(xué)應(yīng)用為新興半導(dǎo)體襯底市場(chǎng)創(chuàng)造了大量機(jī)遇。在此背景下，Yole預(yù)計(jì)新興半導(dǎo)體襯底市場(chǎng)規(guī)模將從2019年的1.22億美元，到2024年增長(zhǎng)至超過(guò)4億美元，2018~2024年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到24%。

　　本報(bào)告涵蓋了目前最先進(jìn)的晶體半導(dǎo)體襯底，包括銻化鎵（GaSb）、銻化銦（InSb）、GaN、Ga2O3、氮化鋁（AlN）和金剛石，還包括了GaN、AlN厚膜以及絕緣體基壓電材料（piezo-on-insulator, POI）等工程襯底。

　　2018~2024年新興半導(dǎo)體襯底材料市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　新興材料的眾多驅(qū)動(dòng)因素

　　2018~2024年新興半導(dǎo)體襯底材料的目標(biāo)市場(chǎng)

　　研究人員和工程師有很多想法，現(xiàn)在的問(wèn)題是“哪種新興半導(dǎo)體襯底有潛力改變競(jìng)爭(zhēng)格局？”以及“針對(duì)哪些應(yīng)用”？

　　從GaSb和InSb開(kāi)始，基于這些材料的激光二極管（LD）和光電二極管（PD）已經(jīng)應(yīng)用于性能驅(qū)動(dòng)的軍事應(yīng)用。但這并不是全部。例如，領(lǐng)先的銻化物晶圓和外延片供應(yīng)商IQE正積極與一級(jí)（Tier1）原始設(shè)備制造商（OEM）合作，將基于銻化物的紅外技術(shù)轉(zhuǎn)移到消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)。Yole還注意到，多家主要的探測(cè)器廠商正在開(kāi)發(fā)一些新興的基于GaSb的2型超晶格（T2SL）技術(shù)，包括菲力爾（FLIR）、Semiconductor Devices公司和IRnova公司等。該技術(shù)預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年逐步上量并滲透到消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用中。

　　體GaN晶圓已經(jīng)在激光二極管領(lǐng)域廣泛應(yīng)用多年。最近，研究人員探索了它們?cè)陔娏﹄娮雍蚏F領(lǐng)域的應(yīng)用。我們注意到日本廠商（從材料供應(yīng)商到設(shè)備供應(yīng)商，如Toyoda Gosei）正不懈努力引領(lǐng)著垂直GaN-on-GaN功率器件的開(kāi)發(fā)。與此同時(shí)，超寬帶隙材料（Ga2O3）正獲得越來(lái)越多的關(guān)注，目前已經(jīng)展示了高達(dá)6英寸的晶圓，其成本可能比當(dāng)前的SiC解決方案更低。未來(lái)的上量將取決于其他現(xiàn)有解決方案的技術(shù)/成本競(jìng)爭(zhēng)。

　　目前為止，我們已經(jīng)考量了體晶體材料，但并不止于此。市場(chǎng)還正在為更低的成本（即SiC和多晶SiC鍵合）或更好的性能開(kāi)發(fā)厚膜和工程襯底，例如濾波器應(yīng)用的POI。

　　本報(bào)告提供了Yole對(duì)這些襯底在RF、電力電子、光子學(xué)（包括激光二極管）、LED、傳感器和探測(cè)器中應(yīng)用潛力的深入研究和理解。

　　GaSb和InSb晶圓供應(yīng)商地圖（2019年一季度）