2023-2029年全球及中國III-V族化合物半導體襯底材料市場現狀及未來發展趨勢

概述

調研大綱

　　概述

　　本報告研究全球與中國市場III-V族化合物半導體襯底材料的發展現狀及未來趨勢，分別從生產和消費的角度分析III-V族化合物半導體襯底材料的主要生產地區、主要消費地區以及主要的生產商。重點分析全球與中國市場的主要廠商產品特點、產品規格、不同規格產品的價格、產量、產值及全球和中國市場主要生產商的市場份額。主要生產商包括：

　　Sumitomo

　　日本JX

　　Freiberger

　　IQE

　　北京通美

　　云南鍺業

　　先導稀材

　　中科晶電

　　針對III-V族化合物半導體襯底材料的特性，本報告可以將III-V族化合物半導體襯底材料分為下面幾類，主要分析這幾類產品的價格、銷量、市場份額及增長趨勢。主要包括

　　砷化鎵

　　磷化銦

　　其他

　　針對III-V族化合物半導體襯底材料的主要應用領域，本報告提供主要領域的詳細分析、每種領域的主要客戶（買家）及每個領域的購買III-V族化合物半導體襯底材料的規模、市場份額及增長率。主要應用領域包括

　　光模塊器件

　　傳感器

　　射頻器

　　LED

　　其他

　　由于磷化銦、砷化鎵系元素周期表上的III族元素及V族元素的化合物，因此,磷化銦、砷化鎵被稱為III-V族化合物半導體材料。III-V族化合物半導體襯底材料在5G通信、數據中心、新一代顯示、人工智能、可穿戴設備、無人駕駛等領域具有廣闊的應用前景,是半導體產業重要的發展方向之一。

　　砷化鎵襯底：砷和鎵的化合物。砷化鎵的禁帶寬度大于硅，可以耐受更高電壓；砷化鎵的電子遷移率更是硅的6-7倍，因此高頻性能十分優異。故在制作射頻微波器件方面得到重要應用。

　　III-V族化合物半導體襯底材料行業的主要趨勢之一是改進和開發新材料。研究人員正致力于開發具有更好性能的新型III-V族化合物半導體材料，例如更高的電子遷移率和更高的熱穩定性的材料，這些新材料將使電子和光電設備的開發速度更快、效率更高。

　　III-V族化合物半導體襯底材料行業的另一個趨勢是創新生產技術的使用。研究人員正在開發更高精度和更低的成本的新生產技術，這些技術包括外延生長和分子束外延（MBE），前延生長涉及在基板上生長薄層材料，后者涉及將單個原子沉積到基板上。

　　面向5G網絡的III-V族化合物半導體材料的發展也是業界的一個重要趨勢。5G網絡需要高速和高頻電子設備，而這通過使用III-V族化合物半導體材料成為可能。這些材料的開發將有助于創建速度更快、效率更高的5G設備。

　　III-V族化合物半導體襯底材料行業的另一個趨勢是將這些材料用于電力電子領域。III-V族化合物半導體材料比傳統的硅基半導體具有更好的電子性能，使其成為電力電子應用的理想選擇。這包括電動汽車、可再生能源系統和高壓電力系統等應用。

　　開發用于量子計算的III-V族化合物半導體材料也是業界發展的趨勢。量子計算需要具有特定屬性的材料，例如高電子遷移率和低噪聲水平。III-V族化合物半導體材料非常適合這種應用，研究人員正在致力于開發滿足量子計算系統要求的材料。

　　從區域分布來看，亞太地區有望繼續主導III-V族化合物半導體襯底材料市場。這是由于該地區對高速和高頻電子設備的需求不斷增長，以及5G網絡的日益普及。

　　III-V族化合物半導體襯底材料行業正處于增長期，并有望在未來幾年繼續擴大。新材料和改進材料的開發、創新生產技術的使用以及材料在各個行業的應用都是推動行業向前發展的趨勢。

　　III-V族化合物半導體襯底材料產業鏈上游參與主體為原材料及生產設備供應商，提供紅磷、金屬銦、高純砷、金屬鎵等原材料，以及提供PBN坩堝、晶體生長爐、研磨機、拋光機、切割機、檢測設備等設備。

　　中游III-V族化合物半導體襯底材料制造是III-V族化合物半導體襯底材料產業鏈的核心環節，制造商通過將上游供應商提供的設備對原材料進行反應、加工、測試等一系列生產流程，生產出III-V族化合物半導體襯底材料。III-V族化合物半導體底襯材料的生產需要經過多晶合成、單晶生長后再經過切割、磨邊、研磨、拋光、清洗等多道工藝后真空封裝成品，其中多晶合成、單晶晶體生長是核心工藝。

圖：III-V族化合物半導體襯底材料生產工藝

III-V族化合物半導體襯底材料行業分析

　　多晶合成：化合物半導體材料是由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，由于自然界中不存在天然的磷化銦、砷化鎵多晶，因此首先需要通過人工合成制備該等化合物多晶，將兩種高純度的單質元素按一定比例裝入PBN坩堝中，在高溫高壓環境下合成化合物多晶。

　　單晶生長：化合物半導體單晶生長的制備方法有水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（VB）、液封切克勞斯基法（LEC）、垂直梯度冷凝法（VGF）。

　　在技術的迭代升級與產業融合的加速實施下，下游III-V族化合物半導體襯底材料可以被進一步運用到終端5G通信、新一代顯示、無人駕駛、人工智能和可穿戴設備，廣泛的應用場景將推動III-V族化合物半導體襯底材料產業進一步發展。

　　2022年全球III-V族化合物半導體襯底材料（折合2英寸）市場總銷量為2781.6萬片，預計到2029年市場總銷量可達到5630.9萬片，其中2023-2029年年復合增長率約為10.47%。2022年全球III-V族化合物半導體襯底材料市場總市場規模約為34.69億元，預計到2029年將達到63.96億元，其中2023-2029年年復合增長率約為9.08%。隨著下游應用行業的增長以及新應用領域的拓展等因素，預計III-V族化合物半導體襯底材料市場將持續增長。

　　從區域生產來看，III-V族化合物半導體襯底材料技術在歐美、日韓、中國國家地區技術等較為成熟，其中歐美企業投入相關產品的研發和生產的時間早于其他國家，在研發生產方面處于國際領先地位，中國作為后起之秀則是得力于國家經濟的大力發展以及政策的支持。

　　從區域消費來看，北美擁有最大市場份額，2022年銷量為979.7萬片，約占整體市場規模的35.22%，龐大的銷售市場主要得益于美國發達的半導體制造行業。

　　從競爭格局來看，全球III-V族化合物半導體襯底材料市場集中度較為集中。全球Top 5企業主要是Sumitomo、北京通美、Freiberger、IQE和中科晶電，Top 5企業2022年的合并市場占有率為67.13%，未來還會呈現出向更分散的方向發展趨勢。這主要是由于頭部企業生產結構的轉型，部分企業將研發生產重心移至III-V族化合物半導體襯底材料的下游應用產品上，還有就是排名靠后的企業開始掌握核心技術，奮起直追。

　　從產品分類來看，III-V族化合物半導體襯底材料主要分為砷化鎵襯底材料和磷化銦襯底材料。其中，2022年全球市場中砷化鎵襯底材料銷量為2692.5萬片，市場占比96.80%，遠大于磷化銦襯底材料的市場份額。

　　從應用市場來看，2022年全球III-V族化合物半導體襯底材料下游需求最大的市場是LED，銷量為1069.8萬片，市場占比38.46%，隨著下游應用領域的不斷發展以及新應用市場的開發，未來光模塊器件、傳感器、射頻器應用領域的III-V族化合物半導體襯底材料占比將會逐漸升高。