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打破國外壟斷!我國磷化銦半導體產業迎來彎道超車機會

打破國外壟斷!我國磷化銦半導體產業迎來彎道超車機會

【概要描述】? ? ? 作為第二代半導體材料,磷化銦(lnP)在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域有著廣泛的應用,但其核心技術仍掌握在美日歐等少數國際大公司手中,國內企業在市場話語權較少。不過隨著近年來國內企業不斷加大投入技術研發,似乎讓不少人看到了中國在該領域彎道超車的機會。 ? ? ? 近日,云南鍺業透露,華為旗下哈勃投資參股的“磷化銦單晶片建設項目”即將投產。公司稱,該項目投產將有利于公司內部新材料產業發展,促進公司向深加工方向轉型、升級,對提升公司盈利能力也有積極促進作用。而這也是中國企業為對抗半導體材料進口依賴的又一次突破嘗試。 云南鍺業主研產品 圖源:云南鍺業 ? ? ? 早在2017年2月,云南鍺業董事會就審議通過由云南鑫耀半導體材料有限公司使用3600萬元自有資金實施“5萬片/年2英寸磷化銦單晶及晶片產業化建設項目”。作為云南鍺業旗下控股子公司,鑫耀半導體多年來一直主營砷化鎵及磷化銦襯底(單晶片)的研發、生產工作,并于2020年10月獲得了華為哈勃的戰略投資,其持股占比為23.91%。 磷化銦:光模塊及射頻器件中必不可少的材料 ? ? ? 磷化銦(InP)作為重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料之一,是繼Si(硅)、Ge(鍺)、GaAs(砷化鎵)之后的新一代電子功能材料。磷化銦具有諸多優點:較高的電光轉換率、飽和電子漂移速度和電子遷移率,導熱性好、抗輻射能力強,發光波長適宜光纖低損通信等。這些特征決定了其在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域的廣泛應用。 ? ? ? 磷化銦具有閃鋅礦型晶體結構,禁帶寬度為1.34eV,常溫下遷移率為3000—4500 cm2 /(V.S)。使用磷化銦襯底制造的半導體器件,因其特殊的材料特性,被廣泛應用于生產射頻器件、光模塊、LED(Mini LED及Micro LED)、激光器、探測器、傳感器、太空太陽能電池等器件,在5G通信、數據中心、新一代顯示、人工智能、無人駕駛、可穿戴設備、航天等領域具有廣闊的應用空間。 ? ? ? 磷化銦半導體材料具有寬禁帶結構,并且電子在通過InP 材料時速度快,因此利用磷化銦芯片制造的衛星信號接收機和放大器可以工作在100GHz以上的極高頻率,并且有很寬的帶寬,受外界影響較小,穩定性很高。因此,磷化銦是一種比砷化鎵更先進的半導體材料。 2-6英寸磷化銦襯底大小對比?圖源:先導集團 磷化銦的應用 光模塊 ? ? ? 磷化銦(InP)作為襯底材料主要用于制造光模塊中的激光器和接收器,應用途徑主要有用于光纖通信系統的光源(LED)和探測器(APD雪崩光電探測器)以及集成激光器、光探測器和放大器等,是光電集成電路是新一代40Gb/s通信系統必不可少的部件。相比于另一種半導體材料砷化鎵,磷化銦在器件制作中更具優勢,其慣性能量時間常數是砷化鎵的一半,工作效率極限高出砷化鎵器件一倍,同時具有更好的噪聲特性。 射頻器件 ? ? ? 磷化銦基射頻器件相關器件如低噪聲放大器、模塊和接收機等器件還被廣泛應用于衛星通信、毫米波雷達、有源和無源毫米波成像等設備中。在100 GHz以上的帶寬水平,使用磷化銦基射頻器件在回程網絡和點對點通信網絡的無線傳輸方面具有明顯優勢,未來在6G通信無線傳輸網絡中,磷化銦襯底將有望成為射頻器件的主流襯底材料。 國內廠商齊齊發力,未來將有望打破國外壟斷局面 ? ? ? 根據新思界產業研究中心發布的《2022年全球及中國磷化銦襯底產業深度研究報告》顯示,2021年,全球磷化銦襯底市場規模還不到10億元,年出貨量約為65萬片(折合2英寸)。未來,在數據中心、5G通信、可穿戴設備等新興市場需求的帶動下,磷化銦襯底市場規模將持續擴大,成本也將隨著規模效應而降低,進一步促進下游應用領域的發展。 ? ? ? 由于技術含量高、生產難度大,全球磷化銦市場集中度極高,日本住友、日本能源、英國WaferTech、Sumitomo、美國AXT等企業占據全球市場主要份額。而我國內地磷化銦產業雖然在政策扶持下在近些年得到了快速發展,但目前我國磷化銦生產技術水平相比于歐美國家仍處于較低水平。 ? ? ? 目前我國磷化銦及磷化銦單晶襯底生產企業有中科晶電、云南鍺業、先導稀材、北京通美晶體等。其中只有北京通美晶體一家企業可實現批量化生產磷化銦單晶襯底。 ? ? ? 值得注意的是,北京通美晶體甚至也不能算作中國本土企業。通美晶體是美國AXT集團的外商獨資企業,是全球少數掌握6英寸磷化銦襯底生產技術的企業之一,主要從事磷化銦襯底、砷化鎵襯底、鍺襯底及其他高純材料的研發、生產和銷售。據悉,北京通美晶體所用的技術全部來源于美國。2020年,北京通美晶體在全球磷化銦襯底市場占比超過35%,是全球第二大磷化銦襯底供應商。 ? ? ? 雖然說,國外磷化銦相關生產技術和工藝已經非常成熟,國內企業要取得一定市場地位并不容易。但依舊還是有國內企業迎難而上。 ? ? ? 早在2019年12月,云南鍺業就宣布投資為3.24億元建設年產15萬片4英寸磷化銦單晶片生產線。截至2021年末,云南鍺業磷化銦晶片(2—4英寸)產能已經達到了10萬片/年。此外,云南鍺業還在持續推進6 英寸高品質磷化銦單晶片的產業化關鍵技術研究,未來有望突破6英寸大直徑磷化銦單晶生長、晶片加工、檢測測試的關鍵技術和產業化技術瓶頸。 ? ? ? 而在今年年初,先導集團成功研發6英寸磷化銦襯底,填補了我國國內大尺寸半導體襯底的產品空白,這也是我國半導體材料行業的一次重大突破。先導集團表示,6寸磷化銦襯底生產技術主要集中在以日美為首的西方企業,占據全球近80%的市場份額,先導集團在國內率先開展大尺寸磷化銦單晶設備及工藝開發工作,也是為了助力打破國外市場長期壟斷,推進我國半導體領域關鍵技術自主可控進程。 先導集團研發的6英寸磷化銦晶體?圖源:先導集團 ? ? ? 近年來,5G/6G通訊、數據中心、元宇宙等數字經濟的快速發展,磷化銦晶片的需求量以每年15%的速度遞增。其中,用于光電器件、微波通訊的磷化銦襯底占較大市場份額,有專家預測未來用于近紅外成像和磷化銦基的波分復用系統襯底市場將達到10億美元規模。

打破國外壟斷!我國磷化銦半導體產業迎來彎道超車機會

【概要描述】? ? ? 作為第二代半導體材料,磷化銦(lnP)在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域有著廣泛的應用,但其核心技術仍掌握在美日歐等少數國際大公司手中,國內企業在市場話語權較少。不過隨著近年來國內企業不斷加大投入技術研發,似乎讓不少人看到了中國在該領域彎道超車的機會。

? ? ? 近日,云南鍺業透露,華為旗下哈勃投資參股的“磷化銦單晶片建設項目”即將投產。公司稱,該項目投產將有利于公司內部新材料產業發展,促進公司向深加工方向轉型、升級,對提升公司盈利能力也有積極促進作用。而這也是中國企業為對抗半導體材料進口依賴的又一次突破嘗試。



云南鍺業主研產品 圖源:云南鍺業

? ? ? 早在2017年2月,云南鍺業董事會就審議通過由云南鑫耀半導體材料有限公司使用3600萬元自有資金實施“5萬片/年2英寸磷化銦單晶及晶片產業化建設項目”。作為云南鍺業旗下控股子公司,鑫耀半導體多年來一直主營砷化鎵及磷化銦襯底(單晶片)的研發、生產工作,并于2020年10月獲得了華為哈勃的戰略投資,其持股占比為23.91%。

磷化銦:光模塊及射頻器件中必不可少的材料

? ? ? 磷化銦(InP)作為重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料之一,是繼Si(硅)、Ge(鍺)、GaAs(砷化鎵)之后的新一代電子功能材料。磷化銦具有諸多優點:較高的電光轉換率、飽和電子漂移速度和電子遷移率,導熱性好、抗輻射能力強,發光波長適宜光纖低損通信等。這些特征決定了其在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域的廣泛應用。

? ? ? 磷化銦具有閃鋅礦型晶體結構,禁帶寬度為1.34eV,常溫下遷移率為3000—4500 cm2 /(V.S)。使用磷化銦襯底制造的半導體器件,因其特殊的材料特性,被廣泛應用于生產射頻器件、光模塊、LED(Mini LED及Micro LED)、激光器、探測器、傳感器、太空太陽能電池等器件,在5G通信、數據中心、新一代顯示、人工智能、無人駕駛、可穿戴設備、航天等領域具有廣闊的應用空間。

? ? ? 磷化銦半導體材料具有寬禁帶結構,并且電子在通過InP 材料時速度快,因此利用磷化銦芯片制造的衛星信號接收機和放大器可以工作在100GHz以上的極高頻率,并且有很寬的帶寬,受外界影響較小,穩定性很高。因此,磷化銦是一種比砷化鎵更先進的半導體材料。



2-6英寸磷化銦襯底大小對比?圖源:先導集團

磷化銦的應用

光模塊

? ? ? 磷化銦(InP)作為襯底材料主要用于制造光模塊中的激光器和接收器,應用途徑主要有用于光纖通信系統的光源(LED)和探測器(APD雪崩光電探測器)以及集成激光器、光探測器和放大器等,是光電集成電路是新一代40Gb/s通信系統必不可少的部件。相比于另一種半導體材料砷化鎵,磷化銦在器件制作中更具優勢,其慣性能量時間常數是砷化鎵的一半,工作效率極限高出砷化鎵器件一倍,同時具有更好的噪聲特性。

射頻器件

? ? ? 磷化銦基射頻器件相關器件如低噪聲放大器、模塊和接收機等器件還被廣泛應用于衛星通信、毫米波雷達、有源和無源毫米波成像等設備中。在100 GHz以上的帶寬水平,使用磷化銦基射頻器件在回程網絡和點對點通信網絡的無線傳輸方面具有明顯優勢,未來在6G通信無線傳輸網絡中,磷化銦襯底將有望成為射頻器件的主流襯底材料。

國內廠商齊齊發力,未來將有望打破國外壟斷局面

? ? ? 根據新思界產業研究中心發布的《2022年全球及中國磷化銦襯底產業深度研究報告》顯示,2021年,全球磷化銦襯底市場規模還不到10億元,年出貨量約為65萬片(折合2英寸)。未來,在數據中心、5G通信、可穿戴設備等新興市場需求的帶動下,磷化銦襯底市場規模將持續擴大,成本也將隨著規模效應而降低,進一步促進下游應用領域的發展。

? ? ? 由于技術含量高、生產難度大,全球磷化銦市場集中度極高,日本住友、日本能源、英國WaferTech、Sumitomo、美國AXT等企業占據全球市場主要份額。而我國內地磷化銦產業雖然在政策扶持下在近些年得到了快速發展,但目前我國磷化銦生產技術水平相比于歐美國家仍處于較低水平。

? ? ? 目前我國磷化銦及磷化銦單晶襯底生產企業有中科晶電、云南鍺業、先導稀材、北京通美晶體等。其中只有北京通美晶體一家企業可實現批量化生產磷化銦單晶襯底。

? ? ? 值得注意的是,北京通美晶體甚至也不能算作中國本土企業。通美晶體是美國AXT集團的外商獨資企業,是全球少數掌握6英寸磷化銦襯底生產技術的企業之一,主要從事磷化銦襯底、砷化鎵襯底、鍺襯底及其他高純材料的研發、生產和銷售。據悉,北京通美晶體所用的技術全部來源于美國。2020年,北京通美晶體在全球磷化銦襯底市場占比超過35%,是全球第二大磷化銦襯底供應商。

? ? ? 雖然說,國外磷化銦相關生產技術和工藝已經非常成熟,國內企業要取得一定市場地位并不容易。但依舊還是有國內企業迎難而上。

? ? ? 早在2019年12月,云南鍺業就宣布投資為3.24億元建設年產15萬片4英寸磷化銦單晶片生產線。截至2021年末,云南鍺業磷化銦晶片(2—4英寸)產能已經達到了10萬片/年。此外,云南鍺業還在持續推進6 英寸高品質磷化銦單晶片的產業化關鍵技術研究,未來有望突破6英寸大直徑磷化銦單晶生長、晶片加工、檢測測試的關鍵技術和產業化技術瓶頸。

? ? ? 而在今年年初,先導集團成功研發6英寸磷化銦襯底,填補了我國國內大尺寸半導體襯底的產品空白,這也是我國半導體材料行業的一次重大突破。先導集團表示,6寸磷化銦襯底生產技術主要集中在以日美為首的西方企業,占據全球近80%的市場份額,先導集團在國內率先開展大尺寸磷化銦單晶設備及工藝開發工作,也是為了助力打破國外市場長期壟斷,推進我國半導體領域關鍵技術自主可控進程。



先導集團研發的6英寸磷化銦晶體?圖源:先導集團

? ? ? 近年來,5G/6G通訊、數據中心、元宇宙等數字經濟的快速發展,磷化銦晶片的需求量以每年15%的速度遞增。其中,用于光電器件、微波通訊的磷化銦襯底占較大市場份額,有專家預測未來用于近紅外成像和磷化銦基的波分復用系統襯底市場將達到10億美元規模。

  • 分類:行業新聞
  • 發布時間:2022-04-27
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      作為第二代半導體材料,磷化銦(lnP)在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域有著廣泛的應用,但其核心技術仍掌握在美日歐等少數國際大公司手中,國內企業在市場話語權較少。不過隨著近年來國內企業不斷加大投入技術研發,似乎讓不少人看到了中國在該領域彎道超車的機會100G QSFP28 AOC。

      近日,云南鍺業透露,華為旗下哈勃投資參股的“磷化銦單晶片建設項目”即將投產。公司稱,該項目投產將有利于公司內部新材料產業發展,促進公司向深加工方向轉型、升級,對提升公司盈利能力也有積極促進作用。而這也是中國企業為對抗半導體材料進口依賴的又一次突破嘗試100G QSFP28 AOC。

云南鍺業主研產品 圖源:云南鍺業

      早在2017年2月,云南鍺業董事會就審議通過由云南鑫耀半導體材料有限公司使用3600萬元自有資金實施“5萬片/年2英寸磷化銦單晶及晶片產業化建設項目”。作為云南鍺業旗下控股子公司,鑫耀半導體多年來一直主營砷化鎵及磷化銦襯底(單晶片)的研發、生產工作,并于2020年10月獲得了華為哈勃的戰略投資,其持股占比為23.91%100G QSFP28 AOC。

磷化銦:光模塊及射頻器件中必不可少的材料

      磷化銦(InP)作為重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料之一,是繼Si(硅)、Ge(鍺)、GaAs(砷化鎵)之后的新一代電子功能材料。磷化銦具有諸多優點:較高的電光轉換率、飽和電子漂移速度和電子遷移率,導熱性好、抗輻射能力強,發光波長適宜光纖低損通信等。這些特征決定了其在射頻、光電子、移動通信、數據通信等多項領域的廣泛應用100G QSFP28 AOC。

      磷化銦具有閃鋅礦型晶體結構,禁帶寬度為1.34eV,常溫下遷移率為3000—4500 cm2 /(V.S)。使用磷化銦襯底制造的半導體器件,因其特殊的材料特性,被廣泛應用于生產射頻器件、光模塊、LED(Mini LED及Micro LED)、激光器、探測器、傳感器、太空太陽能電池等器件,在5G通信、數據中心、新一代顯示、人工智能、無人駕駛、可穿戴設備、航天等領域具有廣闊的應用空間100G QSFP28 AOC。

      磷化銦半導體材料具有寬禁帶結構,并且電子在通過InP 材料時速度快,因此利用磷化銦芯片制造的衛星信號接收機和放大器可以工作在100GHz以上的極高頻率,并且有很寬的帶寬,受外界影響較小,穩定性很高。因此,磷化銦是一種比砷化鎵更先進的半導體材料100G QSFP28 AOC。

2-6英寸磷化銦襯底大小對比 圖源:先導集團

磷化銦的應用

光模塊

      磷化銦(InP)作為襯底材料主要用于制造光模塊中的激光器和接收器,應用途徑主要有用于光纖通信系統的光源(LED)和探測器(APD雪崩光電探測器)以及集成激光器、光探測器和放大器等,是光電集成電路是新一代100G QSFP28 AOC40Gb/s通信系統必不可少的部件。相比于另一種半導體材料砷化鎵,磷化銦在器件制作中更具優勢,其慣性能量時間常數是砷化鎵的一半,工作效率極限高出砷化鎵器件一倍,同時具有更好的噪聲特性。

射頻器件

      磷化銦基射頻器件相關器件如低噪聲放大器、模塊和接收機等器件還被廣泛應用于衛星通信、毫米波雷達、有源和無源毫米波成像等設備中。在100 GHz以上的帶寬水平,使用磷化銦基射頻器件在回程網絡和點對點通信網絡的無線傳輸方面具有明顯優勢,未來在6G通信無線傳輸網絡中,磷化銦襯底將有望成為射頻器件的主流襯底材料。

國內廠商齊齊發力,未來將有望打破國外壟斷局面

      根據新思界產業研究中心發布的《2022年全球及中國磷化銦襯底產業深度研究報告》顯示,2021年,全球磷化銦襯底市場規模還不到10億元,年出貨量約為65萬片(折合2英寸)。未來,在數據中心、5G通信、可穿戴設備等新興市場需求的帶動下,磷化銦襯底市場規模將持續擴大,成本也將隨著規模效應而降低,進一步促進下游應用領域的發展100G QSFP28 AOC。

      由于技術含量高、生產難度大,全球磷化銦市場集中度極高,日本住友、日本能源、英國WaferTech、Sumitomo、美國AXT等企業占據全球市場主要份額。而我國內地磷化銦產業雖然在政策扶持下在近些年得到了快速發展,但目前我國磷化銦生產技術水平相比于歐美國家仍處于較低水平100G QSFP28 AOC。

      目前我國磷化銦及磷化銦單晶襯底生產企業有中科晶電、云南鍺業、先導稀材、北京通美晶體等。其中只有北京通美晶體一家企業可實現批量化生產磷化銦單晶襯底。

      值得注意的是,北京通美晶體甚至也不能算作中國本土企業。通美晶體是美國AXT集團的外商獨資企業,是全球少數掌握6英寸磷化銦襯底生產技術的企業之一,主要從事磷化銦襯底、砷化鎵襯底、鍺襯底及其他高純材料的研發、生產和銷售。據悉,北京通美晶體所用的技術全部來源于美國。2020年,北京通美晶體在全球磷化銦襯底市場占比超過35%,是全球第二大磷化銦襯底供應商。

      雖然說,國外磷化銦相關生產技術和工藝已經非常成熟,國內企業要取得一定市場地位并不容易。但依舊還是有國內企業迎難而上100G QSFP28 AOC。

      早在2019年12月,云南鍺業就宣布投資為3.24億元建設年產15萬片4英寸磷化銦單晶片生產線。截至2021年末,云南鍺業磷化銦晶片(2—4英寸)產能已經達到了10萬片/年。此外,云南鍺業還在持續推進6 英寸高品質磷化銦單晶片的產業化關鍵技術研究,未來有望突破6英寸大直徑磷化銦單晶生長、晶片加工、檢測測試的關鍵技術和產業化技術瓶頸100G QSFP28 AOC。

      而在今年年初,先導集團成功研發6英寸磷化銦襯底,填補了我國國內大尺寸半導體襯底的產品空白,這也是我國半導體材料行業的一次重大突破。先導集團表示,6寸磷化銦襯底生產技術主要集中在以日美為首的西方企業,占據全球近80%的市場份額,先導集團在國內率先開展大尺寸磷化銦單晶設備及工藝開發工作,也是為了助力打破國外市場長期壟斷,推進我國半導體領域關鍵技術自主可控進程100G QSFP28 AOC。

先導集團研發的6英寸磷化銦晶體 圖源:先導集團

      近年來,5G/6G通訊、數據中心、元宇宙等數字經濟的快速發展,磷化銦晶片的需求量以每年15%的速度遞增。其中,用于光電器件、微波通訊的磷化銦襯底占較大市場份額,有專家預測未來用于近紅外成像和磷化銦基的波分復用系統襯底市場將達到10億美元規模100G QSFP28 AOC。

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