1.國內砷化鎵材料發展現狀

目前中國的砷化鎵材料生產企業主要以LED用低阻砷化鎵晶片為代表的低端市場為主，利潤率較高的微電子用4-6英寸半絕緣晶片還沒有形成產業規模。中國大陸從事砷化鎵材料研發與生產的公司主要有：北京通美晶體技術有限公司（AXT）、中科晶電信息材料（北京）有限公司、天津晶明電子材料有限責任公司（中電46所）、北京中科鎵英半導體有限公司、北京國瑞電子材料有限責任公司、揚州中顯機械有限公司、山東遠東高科技材料有限公司、大慶佳昌科技有限公司、新鄉神舟晶體科技發展有限公司（原國營542廠）等九家。

北京通美是美國AXT獨資子公司，其資金、管理和技術實力在國內砷化鎵材料行業首屈一指，產品主要以VGF法4、6英寸半絕緣砷化鎵材料為主。其在高純鎵、高純砷、高純鍺以及氮化硼坩堝等方面均有投資，有效地控制了公司成本，2009年銷售收入8?000萬美元，短期內國內其它各公司還難以和北京通美形成真正的競爭。

中科晶電成立于2006年，主要從事VGF砷化鎵單晶生長和拋光片生產，該公司為民營企業，總投資為2 500萬美元，在高純砷和高純鎵方面也已投資建廠。2009年月產2英寸砷化鎵晶片10萬片，2010年月產達到15萬片。該公司是目前國內發展速度最快的砷化鎵企業。 ?天津晶明公司成立于2007年，由中國電子科技集團公司第四十六研究所投資，注冊資本1400萬元，總投入約5 000萬元。主要產品為2英寸LED用VB法低阻砷化鎵晶體及拋光片，兼顧少量3~4英寸半絕緣砷化鎵單晶材料。目前擁用LEC單晶爐4臺，VB單晶爐60臺，已建成一條完整的單晶生長及拋光片加工生產線，目前月產約為3萬片。 ?中科鎵英公司成立于2001年，晶體生長只有兩臺LEC單晶爐，目前主要在國內購買HB或VGF砷化鎵單晶進行拋光片加工，銷售對象主要是國內的LED外延企業，月產約2~3萬片。 ?北京國瑞公司和揚州中顯公司主要生產2～2.5英寸HB砷化鎵單晶，山東遠東公司主要生產2英寸LEC（或稱LEVB）砷化鎵單晶，這三家公司的產品主要針對LED市場，其單晶質量、成品率以及整體經營狀況都很穩定。這三家公司目前都沒有晶片加工工序，只能將單晶賣給其它公司進行加工。 ?大慶佳昌原主要從事LEC砷化鎵單晶生長，曾生長出8英寸LEC砷化鎵單晶樣品。2009年爭取到政府立項投資1.3億元，轉向以VGF工藝生產LED用低阻砷化鎵材料，目前已完成廠房建設和小試生產，其產品定位主要在4英寸市場。

新鄉神舟公司主要從事LEC和HB砷化鎵單晶生長，近期開始進行VGF法砷化鎵工藝研究，目前的市場定位還不是很明確，主要以承擔軍工科研任務為主。

2.砷化鎵應用領域及市場需求?

2.1砷化鎵應用領域概述?

砷化鎵半導體材料與傳統的硅材料相比，它的電子移動率約為硅材料的5?.?7?倍,。它具有很高的電子遷移率、寬禁帶、直接帶隙，消耗功率低的特性。因此,廣泛運用於高頻及無線通訊(主要為超過1?G?H?z?以上的頻率).適于制做IC?器件。所制出的這種高頻、高速、防輻射的高溫器件，通常應用于激光器、無線通信、光纖通信、移動通信、GPS?全球導航等領域。砷化鎵除在I?C?產品應用以外,也可加入其它元素改變能帶隙及其產生光電反應，達到所對應的光波波長,制作成光電元件。

由此可以看出，砷化鎵材料的應用領域主要分為微電子領域和光電子領域。在微電子領域中，使用的化合物半導體材料屬于高端產品，主要用于制作無線通訊（衛星通訊、移動通訊）、光纖通訊、汽車電子等用的微波器件。在光電子領域中，使用的化合物半導體材料屬于低端產品，主要用于制作發光二極管、激光器及其它光電子器件。無線通訊、光纖通訊、汽車電子等領域的高速發展，使得對砷化鎵器件和電路的需求量急劇增加，進而極大地增加了對半絕緣砷化鎵材料的需求量。作為半絕緣砷化鎵下游產業的砷化鎵集成電路業市場平均增長近年都在40%?以上，盡管砷化鎵分立器件的市場份額在逐步減少，砷化鎵射頻器件市場仍有30%?的年增長，加之衛星通訊系統和車載雷達用砷化鎵單晶的潛在市場，半絕緣砷化鎵的需求前景非常看好。

2.2?光通訊市場需求?

光纖通信具有高速、大容量、傳輸業務信息多的特點，是構筑“信息高速公?路”的主干，成為現代信息社會的支柱產業。而移動通信包括陸基、衛星移動通信及全球定位系統，最終實現在任意時間、任意地點與任何通信對象進行通信理想境界，其市場容量十分巨大。光纖通信中，大于2.5G?比特/秒的光通信傳輸系統，其光通信收發系統均需采用?GaAs?超高速專用電路。光通信發展極為迅速，據國外報道，光纖通信模擬GaAs市場近幾年以年均34%的速度增長，到2004?年增長到約16.2?億美元的市場規模，10?Gb/s?設備已成為最大的市場。在10?Gb/s、40?Gb/s?系統中所用的器件和集成電路，包括激光驅動電路、MUX、DEMUX、跨阻放大器、限譜放大器等，GaAs?材料將占據重要位置。

2.3無線局域網（WLAN）市場需求?

WLAN?的概念雖提出較早，但由于技術的障礙一直未得到發展，直到90?年代初?方獲得較多的關切，并產生了IEEE802.11?標準，頻段為902～928?MHZ，但由于速度僅達到2Mbps，仍未能受到市場過多賞識，1999?年底，IEEE802.11b?標準提出，頻率提高到2.4～2.48GHZ，速率達到11Mbps，市場接受程度大大提高。據ForwordConcepts?報告，WLAN芯片市場2002年達3.64億美元。在2.4?GHZ?以下頻率時，使用SiGe?乃至SiBiCMOS?即可，而5GHZ?以上的芯片，則以GaAs?IC?為佳，如：Ratheon、Envara?等公司開發的芯片均采用GaAs?材料。為盡快滿足WLAN?市場需求，Anadigics?收購了RF?Solutions?的GaAs?功放生產線。可見，無線局域網的高端傳輸必然對CaAs有很大需求。根據Strategy?Analytics?預測，在可預見的將來，數字有線電視（CATV）服務將需要基于砷化鎵（GaAs）的高端基礎設施元器件。到2009?年，以GaAs?為基礎的MMIC?和混合器件將在CATV?基礎設施市場占據75%的份額，每年的需求增長為18%。相比之下，到2009年用于CATV?的半導體市場增長率僅有3%。北美和亞太地區將推動CATV?基礎設施增長，占2009?年新數字有線電視用戶的?89%。這將推動CATV?網絡中system?amplifier?和line?extender?的需求，它們使用混合硅和砷化鎵的部件。據市場研究公司Strategy?Analytics?發表的報告稱，無線局域網GaAs集成電路市場2003年預計將增長139%，到2008?年的混合年平均增長率將達到21%。交換機和電源放大器是GaAs集成電路增長的主要機會。到2008?年，GaAs電源放大器將占1.77億件GaAs集成電路出貨量的67%。因此，Strategy?Analytics預測，全部無線局域網交換機集成電路都將使用砷化鎵技術，覆蓋5GHz和2.4Ghz頻率的雙頻段系統每個系統最多可采用2?個交換機。全球5GHz無線局域網運營的統一以及迅速向采用802.11a/g?組合設備的雙頻段系統過渡，將促進GaAs集成電路市場的增長。Strategy?Analytics?的高級分析師Asif?Anwar?在聲明中稱，電源放大器將是這個市場的亮點。整個射頻（RF）和與802.11相關的芯片，包括電源放大器和交換機，在2003年的銷售收入將從2002年的4.87億美元增長到6.37億美元。到2008年，802.11a/g?雙頻段組合設備將占整個出貨量的75%。

2.4汽車電子產品市場需求?

據統計，我國每年因交通事故死亡人數達九萬人，損失愈百億元，已成為工傷?事故的第一殺手。為避免交通事故的發生，在汽車中安裝防撞雷達已成必然趨勢。?汽車防撞雷達一般采用毫米波段，在這些波段范圍內，最適合的器件是GaAs?IC。?可以看出，隨著技術的成熟、成本的降低，汽車防撞雷達由豪華轎車向大量生產的中、低檔轎車發展，乃是必然趨勢。一旦GaAs?器件進入量產的汽車領域，市場前景不可限量。鑒于此，GaAs?業界和汽車業界的大批廠家已涉足于此。法國汽車零件制造商Valeo?就曾同GaAs?IC生產廠商Raytheon?表示將合作生產雷達設備。?

2.5軍事電子產品市場需求?

軍事應用是GaAs?材料的傳統領域。GaAs?工業能發展到今天的程度，首先應歸?功于早期軍事應用的需求牽引。近年來，隨著移動通訊的迅速發展，民用占整個?GaAs?市場的份額已遠遠超過軍用，但軍用市場仍然是一個重要領域。第一次海灣戰爭中，伊拉克的蘇制雷達完全被美軍雷達所屏蔽，在信息戰中處于絕對被動位置，戰斗力大打折扣，曾被稱為“一場GaAs戰勝Si”的戰爭。自MIMIC?計劃開始，美軍在多種戰術武器中開始裝備采用GaAs?IC?的設備，如主力戰機中裝載GaAs?MMIC?相控陣雷達，電子戰設備采用GaAs?器件，多種導彈中裝載GaAs?引信等。在最近的伊拉克戰爭中，美軍數字化部隊的出現，表明其GaAs?設備（如：GPS）裝備部隊的進程加快。隨著這種樣板部隊的普及，對GaAs?IC?的需求必將大增。而且，相對于民用來說，軍用市場相對可以承受較高的價格，這也是?2001?年整個GaAs?市場不景氣時，主要占據軍用市場的幾家美國GaAs?IC?公司效益仍然較好的原因。?

2.6砷化鎵在LED方面的需求市場?

發光二極管(Light?Emitting?Diode;?LED)是半導體材料制成的組件，也是一種微細的固態光源，可將電能轉換為光，不但體積小，且壽命長、驅動電壓低、反應速率快、耐震性特佳，能夠配合各種應用設備的輕、薄及小型化之需求，早已成為日常生活中十分普及的產品。LED?的種類繁多，依發光波長大致分為可見光與不可見光兩類。可見光LED?主要以顯示用途為主，又以?亮度1?燭光(cd)作為一般LED?和高亮度LED?之分界點，前者廣泛應用于各種室內顯示用途，后者則適合于戶外顯示，如汽車煞車燈、戶外信息廣告牌和交通標志等；不可見光如紅外線LED?則應用在影印紙張尺寸檢知、家電用品遙控器、工廠自動檢測、自動門、自動沖水裝置控制等等。LED?組件在量產過程中，通常依上、中、下游分工。上游主要產品為單芯片及磊芯片，單芯片是原材料的基板，大多為二元的III-V?族化合物半導體材料，如砷化鎵(GaAs)或磷化鎵(GaP)等；磊芯片則已在單晶基板上成長多層不同厚度之多元材料的單晶薄膜，如AlxGa1-xAs/GaAsAlxGayIn1-x-yP/GaAs、InxGa1-xN/GaN?等結構，常用的技術有液相外延生成長法(Liquid?Phase?Epitaxy，LPE)及有機金屬氣相外延生成長法(Metal?Organic?Vapor?Phase?Epitaxy，MOVPE)等。中游業者依組件結構之需求，先在磊芯片上蝕刻及制作電極，再切割為微細的LED?晶粒，其中使用的制程技術有:光罩、干或濕式蝕刻、真空蒸鍍及晶粒切割等；下游則屬封裝業，將晶粒黏著在導線架，再封裝成燈泡型(Lamp)、數字顯示型(digit?display)、點矩陣型(dot?matrix)或表面黏著型(surface?mount)等成品。發光二極管系利用各種化合物半導體材料及組件結構的變化，設計出紅、橙、黃、綠、藍、紫等各顏色，以及紅外、紫外等不可見光LED。

3?.我國砷化鎵材料發展趨勢?

我國的砷化鎵材料行業，雖然受到國家的高度重視，但由于投資強度不足且分散，研究基礎一直比較薄弱，發展速度緩慢。只是近幾年由于半導體照明產業的拉動作用，部分民營企業開始涉足這個行業，發展速度有所加快，但也僅限于LED用的低端砷化鎵材料，集成電路和功率器件用的大直徑半絕緣砷化鎵材料還是掌握在少數國際大公司手中，國內所用的4-6英寸半絕緣砷化鎵晶片仍然基本全部依賴進口。

目前，國內的半絕緣砷化鎵材料，在常規電學指標上與國外水平大體相當，但是材料的微區特性、晶片精密加工和超凈清洗封裝方面與國外差距很大。由于現在國內正處在從多研少產向批量生產過渡的階段，正在逐步解決材料的電學性能均勻性差、批次間重復性差等問題，缺乏材料和典型器件關系驗證。另外關鍵設備落后也是造成上述局面的原因之一。?

我國砷化鎵材料發展趨勢將主要體現在以下幾個方面：?

①?增大晶體直徑，目前發達國家6英寸的半絕緣砷化鎵產品已經商用化，國內4英寸產品還沒有實現商用，這方面差距還比較大；?

②?降低單晶的缺陷密度，特別是位錯，提高材料的電學和光學微區均勻性；?

③?提高拋光片的表面質量，針對MOCVD和MBE外延需求，提供“開盒即用”（Epi-ready）產品；?

④?研發具有自主知識產權的新工藝，近年國內外VGF砷化鎵生長技術發展很快，已經成為砷化鎵材料主流技術，但核心技術仍掌握在少數國際大公司手中，應在VGF設備和工藝方面加大投入力度。

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