化合物半導體產業是一個高度專業化和技術密集型的領域,它專注于制造由兩種或更多種元素組成的半導體材料。這些材料通常包括第三族至第五族元素(如砷化鎵GaAs、氮化鎵GaN)或第二族至第六族元素(如碲化鎘CdTe),它們擁有比硅更優的電子特性,例如更高的電子遷移率、更好的熱導率和直接帶隙,這使得它們在高頻、高速、高功率及光電器件應用中表現卓越。
目前,化合物半導體產業是一個迅速走向成熟的產業,涵蓋從晶體生長、晶圓制造、前端工藝處理直至測試與封裝設備等關鍵環節。以化合物半導體產業鏈中重要的襯底市場為例,據國際研究機構預測,在2023年至2029年間,其價值預計將以17%的復合年增長率(CAGR)攀升,至2029年,該市場規模有望達到33億美元。這一顯著的增長勢頭得到了不斷升級的關鍵基礎設施的支持。
在工藝流程方面,化合物半導體產業鏈可以分為三個主要部分:
上游材料環節,包括襯底和外延;
中游的設計制造環節,涵蓋了設計、代工及集成器件制造商(IDM)活動;
下游的應用環節,即最終產品和服務的提供。
此結構不僅體現了行業的復雜性,也反映了其高度專業化和技術密集型的特點。
典型化合物半導體器件
在SiC方面,國內產業鏈已經初步形成,并且正在加速布局。中國在SiC襯底和外延片制造方面取得了顯著進展,部分企業如天科合達、山東天岳等6英寸襯底已經批量生產并占據一定市場份額,8英寸襯底開始小規模發貨,多家企業更是相繼公布12英寸樣片。中游的器件和模塊制造環節也逐漸成熟,多家公司正在擴大其SiC功率器件的產能。下游應用市場主要集中在新能源汽車、充電樁、光伏逆變器等領域,隨著政策支持和技術進步,SiC器件的應用前景廣闊。
GaN在中國的發展勢頭迅猛,尤其是在快充技術和5G通信基站建設的推動下。上游材料企業已經實現了GaN單晶襯底的小批量產業化,并且正在進行更大尺寸襯底的研發。中游制造方面,廠商專注于GaN功率器件、射頻器件和光電器件的開發與生產。下游應用場景主要包括消費電子產品中的快速充電器、無線充電設備,電信基礎設施中的高頻放大器以及LED照明顯示和藍綠激光器等。此外,由于GaN在軍事和航空航天領域的特殊性能需求,該領域也是重要的發展方向之一。
GaAs作為第二代半導體材料,在中國的產業鏈相對成熟,特別是在光電器件和無線通信組件方面有著廣泛應用。近年來,隨著5G網絡建設和物聯網市場的擴張,對于高性能GaAs器件的需求持續增長。InP在國內的發展雖然起步較晚,但因其優異的電學特性而在某些特定應用中顯示出巨大潛力。目前,國內少數幾家科研機構和企業掌握了2-6英寸InP襯底的生產工藝。InP主要用于高端光通信產品,如高速激光器、探測器及調制器,特別是在數據中心內部連接和長途傳輸網路中有重要地位。
2025年化合物半導體行業趨勢研判
展望2025年,化合物半導體產業預計將迎來持續的增長和技術革新。盡管SiC在電動車市場增長放緩的背景下承受一定壓力,但隨著電力建設項目的持續推動,庫存問題有望得到緩解,市場將繼續保持增長。氮化鎵GaN則憑借其高頻高效的優勢,在數據中心和衛星通信領域展現出強勁的發展勢頭,成為新一代無線基礎設施建設的首選材料。
政府對化合物半導體行業的支持一如既往地堅定,通過實施稅收減免、提供研發資金等政策措施,積極促進產業進步。這不僅激發了國內企業的創新活力,還吸引了大量資本投入,加速了技術研發和產品商業化的步伐。
隨著產業鏈結構不斷優化,設計與制造環節的專業分工趨勢愈發明顯,專業代工廠數量預期將有所增加,從而提升了行業的靈活性和響應速度。
此外,區域集中度的提升也將是2025年的顯著特征之一。這些因素綜合作用,鞏固了中國在全球化合物半導體市場中的重要地位,為行業未來的蓬勃發展奠定了堅實基礎。
當前化合物半導體產業格局
01產業鏈基本成型
中國化合物半導體產業鏈已經基本形成,具備了一定的國際競爭力。特別是在光電子領域實現了自主發展,微波射頻技術開始國產化,功率電子領域也推動了產業鏈能力的提升。并且,在全產業鏈上無明顯卡點,在裝備方面國產化發展空間更大。
02區域發展與產業集群初見規模中部快速崛起
國內化合物半導體產業已經形成了五大重點區域,包括京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角和中部地區。這些區域的布局有助于分散風險并促進產業的均衡發展。京津冀魯地區是技術創新的重要策源地,長三角地區成為化合物半導體產品的生產重鎮,珠三角以其開放的市場環境和強大的資金支持,吸引著國內外資本和技術的匯聚,閩三角地區通過獨特的地理位置優勢,促進了海峽兩岸半導體產業的合作交流;而中部地區,則以其較低的運營成本和政策優惠,為產業發展提供了廣闊的空間。例如,處于中部的武漢光谷等地區通過九峰山論壇等活動,積極推動化合物半導體全產業鏈的發展,形成了較為完善的科研、中試和生產基地。這些區域努力打造化合物半導體產業高地,吸引國內外企業合作。
03市場需求持續增長
隨著化合物半導體技術在新能源汽車、光電存儲與充電系統(光儲充)、軌道交通、以及新型顯示科技等多個關鍵領域的應用不斷深化和擴展,市場需求呈現出快速增長的趨勢。特別是在國內新能源乘用車市場,這一趨勢尤為顯著。根據最新數據,在2024年的前三個季度里,支持800V平臺的新能源車輛中,采用SiC器件的車型比例已經攀升至74%,較上一年度提升了15個百分點。這一顯著增長不僅體現了行業對高效能、高性能組件需求的提升,也彰顯了化合物半導體技術在推動綠色能源轉型中的重要作用。
04政策、資金雙加持,重大項目取得進展
2024年,各地政府積極響應國家戰略部署,紛紛出臺了一系列鼓勵化合物半導體產業發展的政策措施,旨在促進技術革新、加速產業升級,并構建更加完善的產業鏈生態。在資本市場上,化合物半導體領域的投資熱度持續高漲,多家企業成功完成超過5億元人民幣的大額融資。基于政策和資金支持,產內多個標志性項目取得了顯著進展。例如,重慶三安的8英寸SiC襯底工廠于9月成功點亮并通線,士蘭微電子位于廈門的8英寸碳化硅芯片生產線也在10月進入了土方工程的收尾階段。這些項目的順利推進,不僅體現了國內企業在化合物半導體領域不斷攀升的技術實力,也為未來市場的供應穩定性和產品質量提升提供了強有力的支撐。05技術創新與突破
國內科研團隊在化合物半導體領域取得多項技術突破。例如,芯聯集成在5月宣布成功下線8英寸碳化硅工程批次,標志著國產8英寸碳化硅晶圓生產邁入國產化階段。三安光電與廈門大學合作,成功研發出超8瓦大功率InGaN藍光激光器,應用于顯示、材料加工、通信等領域。九峰山實驗室成功點亮集成到硅基芯片內部的激光光源,為智能設備和數據中心的未來發展奠定了基礎。這些成就不僅展示了中國科研人員的創新能力,也標志著中國在全球半導體產業競爭中的地位得到了顯著提升。【以上內容僅供參考】
CSE 2025
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