CSE原创 | 中国化合物半导体产业图鉴与趋势研判

今日新材料 · 公众号 · · 2025-01-29 00:10

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第6章　锑化物半导体 102
6.1　锑化物 102
6.2　锑化物单晶材料 104
6.3　锑化物低维结构外延材料 107
6.4　锑化物量子阱红外激光器 113
6.5　锑化物半导体红外探测器 120
6.6　锑化物半导体微电子学与其他器件 133
6.7　锑化物半导体发展展望 143

化合物半导体产业是一个高度专业化和技术密集型的领域，它专注于制造由两种或更多种元素组成的半导体材料。这些材料通常包括 第三族至第五族元素（如砷化镓GaAs、氮化镓GaN） 或 第二族至第六族元素（如碲化镉CdTe） ，它们拥有比硅更优的电子特性，例如更高的电子迁移率、更好的热导率和直接带隙，这使得它们在高频、高速、高功率及光电器件应用中表现卓越。

目前，化合物半导体产业是一个迅速走向成熟的产业，涵盖从晶体生长、晶圆制造、前端工艺处理直至测试与封装设备等关键环节。以化合物半导体产业链中重要的衬底市场为例，据国际研究机构预测，在2023年至2029年间，其价值预计将以17%的复合年增长率（CAGR）攀升，至2029年，该市场规模有望达到33亿美元。这一显著的增长势头得到了不断升级的关键基础设施的支持。

在工艺流程方面，化合物半导体产业链可以分为三个主要部分：

上游材料环节 ，包括衬底和外延；
中游的设计制造环节 ，涵盖了设计、代工及集成器件制造商（IDM）活动；
下 游的应用环节 ，即最终产品和服务的提供。

此结构不仅体现了行业的复杂性，也反映了其高度专业化和技术密集型的特点。

典型化合物半导体器件

在 SiC 方面，国内产业链已经初步形成，并且正在加速布局。中国在SiC衬底和外延片制造方面取得了显著进展，部分企业如天科合达、山东天岳等6英寸衬底已经批量生产并占据一定市场份额，8 英寸衬底开始小规模发货，多家企业更是相继公布12英寸样片。中游的器件和模块制造环节也逐渐成熟，多家公司正在扩大其SiC功率器件的产能。下游应用市场主要集中在新能源汽车、充电桩、光伏逆变器等领域，随着政策支持和技术进步，SiC器件的应用前景广阔。

GaN 在中国的发展势头迅猛，尤其是在快充技术和5G通信基站建设的推动下。上游材料企业已经实现了GaN单晶衬底的小批量产业化，并且正在进行更大尺寸衬底的研发。中游制造方面，厂商专注于GaN功率器件、射频器件和光电器件的开发与生产。下游应用场景主要包括消费电子产品中的快速充电器、无线充电设备，电信基础设施中的高频放大器以及LED照明显示和蓝绿激光器等。此外，由于GaN在军事和航空航天领域的特殊性能需求，该领域也是重要的发展方向之一。

GaAs 作为第二代半导体材料，在中国的产业链相对成熟，特别是在光电器件和无线通信组件方面有着广泛应用。近年来，随着5G网络建设和物联网市场的扩张，对于高性能GaAs器件的需求持续增长。 InP 在国内的发展虽然起步较晚，但因其优异的电学特性而在某些特定应用中显示出巨大潜力。目前，国内少数几家科研机构和企业掌握了2-6英寸InP衬底的生产工艺。InP主要用于高端光通信产品，如高速激光器、探测器及调制器，特别是在数据中心内部连接和长途传输网路中有重要地位。

2025年化合物半导体行业趋势研判

展望2025年，化合物半导体产业预计将迎来持续的增长和技术革新。尽管SiC在电动车市场增长放缓的背景下承受一定压力，但随着电力建设项目的持续推动，库存问题有望得到缓解，市场将继续保持增长。氮化镓GaN则凭借其高频高效的优势，在数据中心和卫星通信领域展现出强劲的发展势头，成为新一代无线基础设施建设的首选材料。

政府对化合物半导体行业的支持一如既往地坚定，通过实施税收减免、提供研发资金等政策措施，积极促进产业进步。这不仅激发了国内企业的创新活力，还吸引了大量资本投入，加速了技术研发和产品商业化的步伐。

随着产业链结构不断优化，设计与制造环节的专业分工趋势愈发明显，专业代工厂数量预期将有所增加，从而提升了行业的灵活性和响应速度。

此外，区域集中度的提升也将是2025年的显著特征之一。这些因素综合作用，巩固了中国在全球化合物半导体市场中的重要地位，为行业未来的蓬勃发展奠定了坚实基础。

当前化合物半导体产业格局

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产业链基本成型

中国化合物半导体产业链已经基本形成，具备了一定的国际竞争力。特别是在 光电子领域 实现了自主发展，微波射频技术开始国产化，功率电子领域也推动了产业链能力的提升。并且，在全产业链上无明显卡点，在装备方面国产化发展空间更大。

0 2

区域发展与产业集群初见规模中部快速崛起

国内化合物半导体产业已经形成了五大重点区域，包括 京津冀鲁 、 长三角 、 珠三角 、 闽三角 和 中部地区 。这些区域的布局有助于分散风险并促进产业的均衡发展。京津冀鲁地区是技术创新的重要策源地，长三角地区成为化合物半导体产品的生产重镇，珠三角以其开放的市场环境和强大的资金支持，吸引着国内外资本和技术的汇聚，闽三角地区通过独特的地理位置优势，促进了海峡两岸半导体产业的合作交流；而中部地区，则以其较低的运营成本和政策优惠，为产业发展提供了广阔的空间。例如，处于中部的武汉光谷等地区通过九峰山论坛等活动，积极推动化合物半导体全产业链的发展，形成了较为完善的科研、中试和生产基地。这些区域努力打造化合物半导体产业高地，吸引国内外企业合作。

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市场需求持续增长

随着化合物半导体技术在 新能源汽车 、 光电存储与充电系统（光储充） 、 轨道交通 、以及 新型显示科技 等多个关键领域的应用不断深化和扩展，市场需求呈现出快速增长的趋势。特别是在国内新能源乘用车市场，这一趋势尤为显著。根据最新数据，在2024年的前三个季度里，支持800V平台的新能源车辆中，采用SiC器件的车型比例已经攀升至74%，较上一年度提升了15个百分点。这一显著增长不仅体现了行业对高效能、高性能组件需求的提升，也彰显了化合物半导体技术在推动绿色能源转型中的重要作用。

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