第三代化合物半導體迎來快速成長期。目前絕大多數的集成電路以硅為原材料制作,具有集成度高、穩定性好、功耗低等優點。但摩爾定律逐漸遇到瓶頸,除了更高集成度的發展方向之外,通過不同材料在模擬IC上實現更優質的性能是發展方向之一。
同時隨著5G、新能源汽車等產業的發展,對高頻、高功率、高壓的半導體需求,硅基半導體由于材料特性難以完全滿足,以GaAs、GaN、SiC為代表的第二代和第三代半導體迎來發展契機。
目前GaAs產業相對較為成熟、以穩懋為代表的相關代工廠近年來取得了快速的成長。GaAs具備高功率密度、低能耗、抗高溫、高發光效率、抗輻射、擊穿電壓高等特性, 在射頻、功率器件、光電子及國防軍工等應用領域優勢顯著。20世紀90年代以來,砷化鎵技術開始迅速發展,并且逐漸成為主流半導體材料,長時間的技術積累,使得GaAs相對于SiC和GaN等新興材料而言,技術更為成熟,成本也較低。
一開始化合物半導體以IDM公司為主,但專業代工成本優勢逐漸體現,自2006年起,IDM公司對于產能擴充較為保守,釋放更多的訂單給晶圓制造代工廠。同時,穩懋等代工廠從較低毛利的產品提升為較高毛利的產品開發與早期量產技術提供者。
5G等行業演進對高頻高功率半導體器件需求激增,GaN發展迎來契機。相比于第一代的硅(Si)以及第二代的砷化鎵(GaAs)等,GaN具備許多比較突出的優勢特性,由于禁帶寬度大、導熱率高、電子飽和速度快,GaN適用于高溫、高頻、高功率等場景。
有市場調研報告顯示,2019 年各廠家在售的各類GaN產品種類較2017年增加了6成,僅2019年就新增了321款新品。同時隨著技術發展,GaN的成本不斷下滑,以射頻產品為例,RF GaN HEMT 近期降價顯著,2019 年底平均價格較 2018 年降幅近 23%。
新能源車及充電樁行業景氣上行,市場及滲透率雙提升。碳化硅具有寬禁帶、高擊穿場強、高的熱導率和強的抗輻射能力,因此有更高工作溫度和可靠性、更耐壓,更小的尺寸。
SiC電力電子器件已覆蓋較多應用,2019年各廠商新推出數款車規級產品。SiC功率模塊2019年推出模塊新品數量占新品總數一半以上。博世預計2020-2024年,碳化硅市場年復合增長率接近30%,到2024年將達20億美元的規模。根據 Yole 預測,2023年SiC電力電子器件的市場滲透率將達到 3.75%。