12.20 5G訂單大熱砷化鎵芯片勢在必行,砷化鎵代工廠處於滿載狀態

近期,在手機PA方面,由於華為、OPPO、vivo等中國品牌紛紛轉移訂單,原採購Skyworks、Qorvo等美國供應商的PA訂單,現轉移到砷化鎵代工廠進行製造,也因此穩懋、宏捷科等臺系PA代工廠目前已經處於滿載狀態,產能吃緊並紛紛宣佈擴產。

起底砷化鎵晶圓供應鏈:歐美為主 臺廠為輔

作為手機PA芯片當下用量最大且應用最成熟的化合物半導體材料,砷化鎵從單晶、外延片到晶圓市場的規模多年來持續保持著較高的增長態勢。據前瞻產業研究院統計,2013年,全球砷化鎵單晶市場規模僅1.98億美元,至2018年,砷化鎵單晶市場規模已經達到了4.59億美元,年均複合增長率達到18.31%;而在外延片市場,2014年,砷化鎵外延片行業市場規模僅9.56億美元,至2018年,行業市場規模達到11億美元;不過,由於智能手機市場整體增速的放緩,全球砷化鎵晶圓市場也受到了一定的影響,2018年全球砷化鎵晶圓市場規模達到56.74億美元,相較上年的51.09億美元同比增長11.05%,但整體增速確實有所放緩。

5G訂單大熱砷化鎵芯片勢在必行,砷化鎵代工廠處於滿載狀態

而在技術分佈和市場格局方面,目前最主要的核心技術依然掌控在少數國際大廠手中。比如砷化鎵單晶方面,日本的住友電工、日立電線、德國的費裡伯格、美國的AXT代表了國際上商用GaAs晶片的最高水平;砷化鎵外延片製造方面,2018年砷化鎵外延片競爭格局較為集中,其中IQE公司市場佔有率最高,達54%。

晶圓製造方面,早期的砷化鎵晶圓廠大部分皆集中於歐美等先進國家,其核心包含了砷化鎵IC設計與砷化鎵半導體制程技術。隨著砷化鎵半導體的應用普及與代工模式的成功,這些同時握有製程技術與IC設計技術的公司開始走向所謂的輕晶圓廠(Fab-lite)與純模組設計製造廠的商業模式,將多數製程外包給其他的晶圓代工廠,保留IC設計並同時提供模組化的射頻IC與射頻解決方案。

這些外包的對象主要是集中於已建構出完整的半導體制造供應鏈與經驗的廠商,如穩懋這類的專業晶圓代工廠。代工廠商除了需通過嚴謹、漫長的客戶驗證之外,也致力於創造出兼具成本與效率的製程技術,不但築起了新加入者不易跨越的進入障礙,也塑造了歐美同業不易模仿的成本優勢,進而加速歐美業者轉入所謂輕晶圓廠甚至無晶圓廠(Fab-less)的經營模式,更進一步加深對代工廠之依賴。根據Strategy Analytics,目前,穩懋在砷化鎵晶圓領域的市場規模高達71.1%;其次則是宏捷與環宇。

砷化鎵應用領域廣泛

雖然,這些材料廠商們往往並不被大眾所熟知,卻不斷囊獲讓其他公司羨慕的高額利潤。為了遏制中國高科技產業的發展,材料領域是美國針對中國實行技術封鎖的關鍵領域之一,實行了非常嚴格的出口管制。而國內在芯片領域難以突破的關鍵掣肘之一就是核心材料。砷化鎵(GaAs)是一種很容易被人們提起的半導體材料,它與整個半導體產業密切關聯,而這也是我國產業結構中最為薄弱的環節。隨著5G的逐步到來,整個社會將進入萬物互聯的新階段,半導體相關芯片、器件需求量將進一步爆發,將成為像基礎能源一般的存在。

5G訂單大熱砷化鎵芯片勢在必行,砷化鎵代工廠處於滿載狀態

砷化鎵的化學式為GaAs,常溫下以黑灰色固體形式存在,它的熔點高達1238℃。在600℃以下時,GaAs能在空氣中穩定存在,並能不被非氧化性的酸侵蝕,屬於Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體。作為一種非常重要的半導體材料,GaAs屬閃鋅礦型晶格結構,晶格常數為5.65×10-10m,禁帶寬度1.4電子伏。

由於GaAs具有高頻、低雜訊與低耗電等優良特性,能夠應用在高頻IC與光電材料上,手機、WLAN、光纖通訊、衛星通訊與太陽能電池均是其適用的領域,其中手機與無線通訊應用是其中佔比較高的市場。由於GaAs的電子遷移率要比硅大5到6倍,這就使得其在製作微波器件和高速數字電路方面得到重用應用。用GaAs製成的半導體器件具有高頻、高溫和低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等諸多優點。目前,主流的工業化GaAs生長工藝主要有直拉法(Cz法)、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)等等。這些工藝在實際操作中各有優劣。

1962年,在林蘭英院士的帶領下,中國研製出了我國第一個GaAs單晶樣品。1964年,我國第一隻GaAs二極管激光器被成功研製出來。由於在半導體材料上的諸多貢獻,林蘭英被譽為“中國太空材料之母”。

由於受到成本和技術上的限制,GaAs晶圓廠必須具備一定級別的投資規模和長時間製程技術的開發,因此這類企業擁有極高的准入門檻,國內能夠形成一定體量的廠商屈指可數。在經過多年積澱過,我國臺灣地區在製程技術上擁有了極大優勢,收穫了全球諸多委外代工訂單,也形成了臺灣獨特的代工產業模式。

5G訂單大熱砷化鎵芯片勢在必行,砷化鎵代工廠處於滿載狀態

5G訂單超出預期 砷化鎵半導體器件供不應求

據媒體報道,砷化鎵龍頭穩懋目前產能已滿載,預計第4季進設備擴產,明年產能將擴增5000片,擴產幅度約14%。5G訂單比穩懋預估要提早來,量也比預期的大。資料顯示,5月份穩懋產能利用率僅55%,8月份產能利用率躥升至90%。

砷化鎵是第二代半導體材料,是通訊用射頻元件的最關鍵核心。今年是5G元年,預期明年5G手機將達2億臺規模,後年可望進一步擴增,對化合物半導體有利;此外,化合物半導體還可應用於自動駕駛、擴增實境(AR)與虛擬實境(VR)等。據預測,2020年GaAs微波通信器件市場規模將突破130億美元。5G訂單超出預期,砷化鎵半導體器件供不應求。

5G訂單大熱砷化鎵芯片勢在必行,砷化鎵代工廠處於滿載狀態


分享到:


相關文章: