亚博APP安全有保障|5G、新能源产业的另一面:化合物半导体正快速崛起

泡沫雕刻机 | 2021-03-19
本文摘要:苹果新品公布后,虽然再度被外界诟病缺少创意,但“浴霸”三摄,还是让不少消费者“真香”,而前两年发售的FaceID则被称作苹果最后的创意,蔚为了手机厂商的自学效仿风。

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苹果新品公布后,虽然再度被外界诟病缺少创意,但“浴霸”三摄,还是让不少消费者“真香”,而前两年发售的FaceID则被称作苹果最后的创意,蔚为了手机厂商的自学效仿风。也正是因为FaceID,苹果拉了一把上游的VCSEL产业链,化合物半导体以一种全新的方式“席卷”消费末端市场。

同时,随着5G商业化的较慢前进,作为5G关键电子元器件的一部分,化合物半导体也再度车站到了风口浪尖,引起了新一轮产业配对和变革。材料千千万,化合物半导体的春天来了硅谷之所以以硅名为,因为硅是一种最重要的半导体材料,当硅材料代替轻巧的电子管,英特尔、苹果、高通、台积电、三星顺势而起,集成电路的突破成就了这些科技巨头。当前,全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础功能材料而生产出来的。不过,在电子半导体的另一面,以砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等为代表的化合物半导体,正在较慢兴起。

光纤通信、手机的无线通信系统、用作三维辨识的VSECL绿光源、自动驾驶的毫米波雷达、5G基站的射频模块……新的应用于场景的兴起,是化合物半导体大规模应用于的催化剂。化合物半导体的概念很非常简单,就是一类由化合物包含的半导体材料,一般来说由两种以上的元素包含,所以它的人组方式很多,带给的想象空间也更大。当前,业内将硅基半导体称作第一代半导体材料,化合物半导体则涵盖了第二代和第三代材料,第二代主要以砷化镓(GaAs)为代表,第三代半导体材料则涵盖了碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石等,因其禁带宽度(带上隙)大于或等于2.3电子伏特,又被称作长禁带半导体材料。

图源:半导体行业仔细观察相比于硅基半导体,化合物半导体最明显的特性是电子迁移率低,所以限于于高频、大功率传输,合适射频器件、光电器件、功率器件的生产;硅半导体则多用作逻辑器件、存储器等。从这个看作,化合物半导体是硅器件的伸延,不是替代,两者包含了现在的电子化、智能化时代。

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荐个例子,5G频率低,传输距离较短,对功率拒绝低,适当的对基站与终端的应用于场景明确提出了全新挑战,通讯组件与电子器件必需适应环境更加高频、高温、高功率的环境,氮化镓体积小功率大的特性,就是目前最合适5G基站PA(射频功率放大器)的材料。而前几代通讯技术的射频模块材料则被砷化镓包在下,砷化镓也是目前智能手机设PA的主要半导体材料。可想而知,化合物半导体材料的发展前景非常广阔。

但和成熟期的硅基半导体产业有所不同的是,化合物半导体由于材料的特殊性和生产制取的复杂性,其产业链的技术近没硅基半导体成熟期。当消费电子产品以数亿量级铺开,产业链上下游早于早已作好了打算,但当化合物半导体的应用于量级在较慢攀升时,产业链的步伐没能及时跟上。量级不一样,生产制取工艺的挑战变高,业内人士曾举过例子,“集成电路设计图给到台积电,先前的生产工艺几乎不必担忧。但化合物半导体代工厂几乎不一样,工程师还必须去FAB代工厂辩论工艺怎么做。

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”产业分工渐渐明朗,关键技术在国外巨头手中在搞清楚化合物半导体产业链发展现状前,首先得具体两个概念:衬底和外延。衬底是半导体单晶材料做成的晶圆片,它既可以必要转入晶圆生产环节生产半导体器件,也可以通过外延工艺加工生产成外延片。

外延所指在单晶衬底上生长一层新的单晶的过程,新的单晶可以与衬底为同一材料,也可以是有所不同材料。比如氮化镓一般来说不会在蓝宝石、SiC、Si等异质衬底上展开外延。化合物半导体与硅半导体的制取工艺类似于,但是晶圆生产有所区别,硅半导体使用直拉法生长成一个圆柱型的单晶硅棒,对单晶硅棒展开切割成做成晶圆;化合物半导体则是在GaAs、InP、GaP、蓝宝石、SiC等化合物基板上构成薄膜(外延层),然后对这个外延层加工,构建特定的器件功能。当前,外延片生长主要依赖生长工艺和设备,生产外延片的主流方法还包括金属有机物化学气相沉积(MOCVD)和分子束外延,前者归属于行业市场“最经济”的外延生长方法,但设备生产可玩性仍然相当大,只有少数公司可以展开商业化生产。

图|MOCVD系统所以化合物半导体产业链一般来说可以分成:设计、外延、晶圆生产和封测等环节,其中外延又还包括衬底。


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