電子和光子學應用為新興半導體襯底市場創(chuàng)造了大量機遇

　　硅并不是完美的半導體,，隨著它進一步被推向極限,，替代平臺和化合物半導體已經(jīng)興起,。成功的案例包括射頻（RF）和光子學應用的砷化鎵（GaAs）,，功率和RF應用的碳化硅（SiC）,，LED應用的藍寶石基氮化鎵（GaN-on-Sapphire）,，以及RF和CMOS圖像傳感器應用的絕緣體上硅（SOI）等。

　　據(jù)介紹,，從射頻應用開始,，出現(xiàn)了很多市場驅(qū)動因素，包括5G基礎(chǔ)設(shè)施和手機,、國防應用和民用汽車雷達等等,。例如，5G應用的多輸入多輸出（MIMO）技術(shù),，已用于高端4G LTE手機,。MIMO已成為手機必備技術(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機遇,。

　　對于目前由交通運輸電氣化,、可再生能源、馬達驅(qū)動和眾多電源應用驅(qū)動的電力電子市場，增強器件性能以降低功耗是一種普遍趨勢,，這為SiC等寬帶隙材料創(chuàng)造了市場機遇,。實際上，盡管襯底成本仍然很高,，但SiC功率器件市場正在起飛,。那么，氧化鎵（Ga2O3）等其他寬帶隙和超寬帶隙半導體是否還有空間,？

　　光子學應用

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

　　電子和光子學應用為新興半導體襯底市場創(chuàng)造了大量機遇,。在此背景下，Yole預計新興半導體襯底市場規(guī)模將從2019年的1.22億美元,，到2024年增長至超過4億美元,，2018~2024年期間的復合年增長率（CAGR）將達到24%。

　　本報告涵蓋了目前最先進的晶體半導體襯底,，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年新興半導體襯底材料市場預測

　　新興材料的眾多驅(qū)動因素

　　2018~2024年新興半導體襯底材料的目標市場

　　研究人員和工程師有很多想法，現(xiàn)在的問題是“哪種新興半導體襯底有潛力改變競爭格局,？”以及“針對哪些應用”,？

　　從GaSb和InSb開始，基于這些材料的激光二極管（LD）和光電二極管（PD）已經(jīng)應用于性能驅(qū)動的軍事應用,。但這并不是全部,。例如，領(lǐng)先的銻化物晶圓和外延片供應商IQE正積極與一級（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)移到消費類市場,。Yole還注意到，多家主要的探測器廠商正在開發(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)預計將在未來幾年逐步上量并滲透到消費類應用中。

　　體GaN晶圓已經(jīng)在激光二極管領(lǐng)域廣泛應用多年,。最近,，研究人員探索了它們在電力電子和RF領(lǐng)域的應用。我們注意到日本廠商（從材料供應商到設(shè)備供應商,，如Toyoda Gosei）正不懈努力引領(lǐng)著垂直GaN-on-GaN功率器件的開發(fā),。與此同時，超寬帶隙材料（Ga2O3）正獲得越來越多的關(guān)注,，目前已經(jīng)展示了高達6英寸的晶圓，其成本可能比當前的SiC解決方案更低,。未來的上量將取決于其他現(xiàn)有解決方案的技術(shù)/成本競爭,。

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

　　本報告提供了Yole對這些襯底在RF,、電力電子、光子學（包括激光二極管）,、LED,、傳感器和探測器中應用潛力的深入研究和理解。

　　GaSb和InSb晶圓供應商地圖（2019年一季度）