半导体贵族砷化镓，蠢蠢欲动

　　随着第三代半导体锋芒毕露，第二代半导体材料砷化镓隐隐暗淡，但凭借耐热、抗辐射、发光效率等优良特性在微电子与光电领域被寄予厚望。近期，市场传来新动态：英国政府将购买Coherent旗下位于英国达勒姆郡NewtonAycliffe的化合物半导体制造工厂，以巩固本土化合物半导体供应链。

　　英国，将收获一座砷化镓工厂

　　当地时间9月27日，材料、网络和激光器领域垂直整合制造商Coherent宣布出售其位于英国达勒姆郡NewtonAycliffe的化合物半导体制造工厂。该工厂占地310，000平方英尺，位于Aycliffe商业园区。

　　Coherent首席执行官JimAnderson表示，剥离NewtonAycliffe工厂是公司优化投资组合和简化运营努力的一部分，这使其能够将投资和资本集中在公司最长期增长和盈利能力的领域。

　　此次交易的购买方为英国政府，收购价格为2700万英镑。该交易旨在确保英国用于军事应用的化合物半导体的供应链。该晶圆厂仍以II-VI Compound Semiconductor的名义运营，但将更名为Octric Semiconductors UK，管理内容大致相同。实施治理的工作已经开始，以确保适当的财务监督，这将是政府的一个新因素。英国国防大臣约翰·希利表示，这项战略投资将确保该工厂在未来能够生产砷化镓半导体以及更强大的半导体，其中包括最新技术。

　　细看该工厂的归属之路也是几经转折，最初是由富士通于1991年开设，随后于1999年被Filtronic Compound Semiconductors收购，2008年被RF Micro Devices收购，2013年被Compound Photonics收购，最后于2017年被Kaiam Corp收购，并在数月内出售给前II-VI Incorporated（现为Coherent Corp．）。Coherent使用该工厂为通信、航空航天和国防客户制造基于III-V compounds（三五族化合物）的RF微电子和光电子器件。

　　II-VI Incorporated公司成立于1971年，于2022年收购Coherent公司，并将公司名称改为如今的Coherent Corp。该公司是美国一家光学材料、网络、激光器的垂直整合制造商，于1987年上市，并在2023年改为纽约证券交易所上市交易股票。

　　其中，Coherent材料部门是领衔的工程材料与光电仪器供应商，例如由硒化锌、硫化锌、砷化镓、磷化铟、锑化镓，以及碳化硅等元素制成的光电仪器。产品包含光纤激光、半导体激光、碳化硅与半导体材料、集成电路、垂直腔面射型激光器/垂直共振腔面射型激光（VCSEL）、热电效应元件与系统，以及激光头等产品。

　　砷化镓，大有可为

　　资料显示，砷化镓（GaAs）是第二代半导体的代表性化合物，属于IIIA族、VA族化合物半导体材料，因其价格昂贵而素有“半导体贵族”之称。砷化镓具备工作温度高、耐热、抗辐射、发光效率等优秀特性，用于制造微波频率集成电路，单片微波集成电路，红外发光极管，激光二极管，太阳能电池和光学窗口等设备。

　　按照材料特性，砷化镓可分为导电型砷化镓和半绝缘砷化镓。导电型砷化镓应用到光电子领域，单晶生长方法有水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB法）以及垂直梯度凝固法（VGF法），单晶尺寸有Φ2”、Φ3”、Φ4”和Φ6”，以Φ4”为主，主要用于制作LED；半绝缘砷化镓则应用到微电子领域，单晶生长方法有VGF、VB、液封直拉法（LEC），单晶尺寸有Φ4”和Φ6”，主要用于制作射频（RF）功率器件。此外，砷化镓还有另一种模拟生长工艺方法，是通过计算机来实现砷化镓的晶体生长数值模拟，例如利用FEMAG/VB能模拟VB、VGF法生长工艺，利用FEMAG/Cz能模拟CZ法生长工艺。

　　其中砷化镓最大应用市场是射频领域，因具有抗干扰、低杂讯与耐高电压、耐高温与高频使用等特性，因此特别适合应用于无线通信中的高频传输领域，现在越来越多被应用于射频前端元件。采用GaAs基板生产的射频（RF）器件广泛应用于无线通信应用，例如无线网络（WLAN）、4G/5G基站、移动通信、卫星和Wi-Fi通信。而随着5G时代的呼吁，GaAs仍将主导智能手机PA （射频功率放大器） 市场，市场对其将有着高度需求。

　　另外，砷化镓具备高电光转化效率特性，制作出的发光二极管（LED）、激光器（LD）、光探测器等各类光电器件在以背光显示、半导体照明、汽车、智能手机、可穿戴和安防设备等领域都有广泛的应用。

　　业界认为，砷化镓性能优异，电子迁移率和光电转化效率高，在微电子和光电子领域应用广泛，尤其在5G商用化进程中，将发挥无可替代的作用。市场预期，到2025年，砷化镓规模将有约10%的年复合成长率。

　　砷化镓三雄鼎立，国内加速竞争

　　目前，砷化镓产业链主要由欧美为主，日本的住友、德国的Freiberger和美国的AXT公司，三雄几乎占据全球半绝缘型衬底一大半江山。国外生产商以提供半绝缘砷化镓为主，其销售市场也位于中国大陆以外。

　　国内生产商只提供导电型砷化镓，销售市场有中国大陆、中国台湾、日本、韩国等，企业包含厦门三安和乾照光电等。据业界信息，导电型砷化镓85%用作可见光LED衬底，10%用作LED光电探测器，5%用作红外LED衬底。

　　今年，不少国内厂商传来新消息。例如，5月31日，广东先导稀材股份有限公司半导体激光雷达及传感器件产业化项目签约德州天衢新区，总投资50亿元。根据协议，双方将投资建设半导体激光雷达及传感器件产业化项目，引进激光雷达、半导体激光器、光收发器件等自动化生产、检测及辅助系统等设备，主要产品为激光雷达及传感器件，项目预计今年6月底开工建设，建设期18个月。而砷化镓正是可以制造出高效的激光发射器的重要材料。资料指出，先导科技集团是全球最大稀散金属生产企业，在半导体衬底领域，公司砷化镓衬底材料出货量全球第一，该公司还可生产磷化铟衬底和锗衬底。

　　8月3日，格创·华芯砷化镓晶圆生产基地进入设备安装阶段，预计年内正式投产。该项目总投资33.87亿元，分两阶段建设，满产产能15000片/月。此次实现设备进机的主体工程项目，是华芯微电子首条6寸砷化镓晶圆生产线，主要生产化合物半导体微波集成电路（MMIC）及VCSEL 芯片，建成后将成为广东省内首家砷化镓代工厂，预计今年11月竣工验收并工艺通线、2025年上半年实现大规模量产。

　　业界分析，从我国目前砷化镓行业现状来看，大多集中于LED用的低端砷化镓材料，而集成电路和功率器件用的大直径半绝缘砷化镓材料仍有少数国际大公司掌握，国内所用的4-6英寸半绝缘砷化镓晶片大部分依赖进口。国内的半绝缘砷化镓材料，在常规电学指标上与国外水平大体相当，但是材料的微区特性、晶片精密加工和超净清洗封装方面与国外差距很大。

　　砷化镓材料是最重要的半导体材料之一，其应用领域不断扩大，产业规模也在急剧扩张，业界认为，未来砷化镓材料发展可以从增大晶体直径、降低单晶的缺陷密度、提高抛光片的表面质量、研发具有自主知识产权的新工艺（如近几年发展迅速的VGF砷化镓生长技术）等方面进击。

　　本文转载自微信公众号“全球半导体观察”；智通财经编辑：王秋佳。

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责任编辑：陈钰嘉