半导体材料行业概况分析

半导体材料行业概况分析 一、 扩大市场份额应当考虑的因素 一般而言，如果单位产品价格不降低且经营成本不增加，企业利润会随着市场份额的扩大而提高。但是，切不可认为市场份额提高就会自动增加利润，还应考虑以下三个因素。 1、经营成本 许多产品往往有这种现象：当市场份额持续增加而未超出某一限度的时候，企业利润会随着市场份额的提高而提高；当市场份额超过某一限度仍然继续增加时，经营成本的增加速度就大于利润的增加速度，企业利润会随着市场份额的提高而降低，主要原因是用于提高市场份额的费用增加。如果出现这种情况，则市场份额应保持在该限度以内。 2、营销组合 如果企业实行了错误的营销组合战略，比如过分地降低商品价格，过高地支出公关费、广告费、渠道拓展费、销售员和营业员奖励费等促销费用，承诺过多的服务项目导致服务费大量增加等，则市场份额的提高反而会造成利润下降。 3、反垄断法 二、 为了保护自由竞争，防止出现市场垄断，许多国家的法律规定，当某一公司的市场份额超出某一限度时，就要强行地将其分解为若干个相互竞争的小公司。西方国家的许多著名公司都曾经因为触犯这条法律而被分解，微软公司也曾引起反垄断诉讼。如果占据市场领导者地位的公司不想被分解，就要在自己的市场份额接近于临界点时主动加以控制。半导体材料行业概况 1、半导体材料产业链情况 半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分，在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用，其对于我国产业结构升级及国民经济发展具有重要意义。 半导体材料可细分为衬底、靶材、化学机械抛光材料、光刻胶、电子湿化学品、电子特种气体、封装材料等材料，其中衬底是半导体材料领域最核心的材料。衬底由单元素半导体及化合物半导体组成，前者如硅（Si）、锗(Ge）等所形成的半导体，后者为砷化镓（GaAs）、磷化铟（lnP）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物形成的半导体。相比单元素半导体衬底，化合物半导体衬底在高频、高功耗、高压、高温性能方面更为优异，但是制造成本更为高昂。 2、III-V族化合物半导体材料情况 （1）III-V族化合物半导体材料介绍 由于磷化铟、砷化镓系元素周期表上的III族元素及V族元素的化合物，因此，磷化铟、砷化镓被称为III-V族化合物半导体材料。III-V族化合物半导体衬底材料在5G通信、数据中心、新一代显示、人工智能、可穿戴设备、无人驾驶等领域具有广阔的应用前景，是半导体产业重要的发展方向之一。 （2）III-V族化合物半导体材料生产工艺 III-V族化合物半导体材料生产需要经过多晶合成、单晶生长后再经过切割、磨边、研磨、抛光、清洗等多道工艺后真空封装成品，其中多晶合成、单晶晶体生长是核心工艺。多晶合成：化合物半导体材料是由两种或两种以上元素以确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铟、砷化镓多晶，因此首先需要通过人工合成制备该等化合物多晶，将两种高纯度的单质元素按一定比例装入PBN坩埚中，在高温高压环境下合成化合物多晶。单晶生长：化合物半导体单晶生长的制备方法有水平布里奇曼法（HB）、垂直布里奇曼法（VB）、液封切克劳斯基法（LEC）、垂直梯度冷凝法（VGF）。 三、 磷化铟衬底行业概况 1、磷化铟简介 磷化铟是磷和铟的化合物，磷化铟作为半导体材料具有优良特性。使用磷化铟衬底制造的半导体器件，具备饱和电子漂移速度高、发光波长适宜光纤低损通信、抗辐射能力强、导热性好、光电转换效率高、禁带宽度较高等特性，因此磷化铟衬底可被广泛应用于制造光模块器件、传感器件、高端射频器件等。20世纪90年代以来，磷化铟技术得以迅速发展，并逐渐成为主流半导体材料之一。由于下游市场需求有限以及成本较高，磷化铟衬底市场规模相对较小。未来，在数据中心、5G通信、可穿戴设备等新兴市场需求的带动下，磷化铟衬底市场规模将持续扩大，成本也将随着规模效应而降低，进一步促进下游应用领域的发展。 2、磷化铟行业发展情况 磷化铟产业链上游为晶体生长、衬底和外延片的生产加工环节。从衬底生产的原材料和设备来看，其中原材料包括金属铟、红磷、坩埚等；生产设备涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。产业链中游包括集成电路设计、制造和封测环节。产业链下游应用主要涉及光通信、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。 磷化铟产业链上游企业包括衬底厂商及外延厂商，如北京通美、日本JX、Sumitomo及其他国内衬底厂商以及IQE、中国台湾联亚光电、中国台湾全新光电、II-VI、中国台湾英特磊等外延厂商，器件领域包括Finisar、Lumentum、AOI、Mitsubishi等企业，下游主机厂商包括华为、中兴、Nokia、Cisco等企业，终端应用包括中国移动、中国电信、中国联通、腾讯、阿里巴巴、Apple、Google、Amazon、Meta等企业。磷化铟单晶批量生长的技术主要包括LEC法、VGF法和VB法。北京通美和Sumitomo分别使用VGF和VB技术可以生长出直径6英寸磷化铟单晶，日本JX使用LEC技术可以生长出直径4英寸的磷化铟单晶。 从市场格局来看，磷化铟衬底材料市场头部企业集中度很高，主要供应商包括Sumitomo、北京通美、日本JX等。Yole数据显示，2020年全球前三大厂商占据磷化铟衬底市场90%以上市场份额，其中Sumitomo为全球第一大厂商，占比为42%；北京通美位居第二，占比36%。 受益于下游市场需求的增加，磷化铟衬底材料市场规模将持续扩大。根据Yole预测，2026年全球磷化铟衬底（折合二英寸）预计销量为128.19万片，2019-2026年复合增长率为14.40%；2026年全球磷化铟衬底市场规模为2.02亿美元，2019-2026年复合增长率为12.42%。 3、磷化铟下游应用情况 磷化铟是III-V族半导体材料，其最早于20世纪60年代应用于航天太阳能电池中，1969年，磷化铟首次被用于二极管中，20世纪80年代，磷化铟首次被用于晶体管中。20世纪90年代，磷化铟被用于电信用电吸收调制激光器中，因其具有饱和电子漂移速度高、发光损耗低的特点，在光电芯片衬底材料中拥有特殊的优势，磷化铟开始在光通信市场实现商业化应用，成为光模块半导体激光器和接收器的关键材料。此外，由于磷化铟具有高频低噪、击穿电压高等特点，随着高电压大功率器件的应用频率提升，磷化铟在2010年以来开始应用于雷达激光器件和射频器件。 （1）光模块器件 光模块是光通信的核心器件，是通过光电转换来实现设备间信息传输的接口模块，主要应用于通信基站和数据中心等领域。磷化铟衬底用于制造光模块中的激光器和接收器。 5G通信是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术。5G基站对光模块的使用量显著高于4G基站，随着5G基站建设的大规模铺开，叠加5G基站网络结构的变化，将极大带动对光模块需求的增长。根据Yole统计，2025年全球电信光模块（包括5G通信市场）市场规模将从2019年的37亿美元提升至56亿美元，2019-2025年复合增长率为7.15%。 数据中心主要服务于云计算厂商、大型互联网企业、通信运营商、金融机构、政府机关等的数据流量需求。近年来随着移动互联网的普及，数据流量增长迅速，带动云计算产业蓬勃发展，刺激了数据中心建设需求的增长，同时带动了对数据中心光模块需求的增长。根据Yole统计显示，2025年全球数据中心光模块市场规模将从2019年的40亿美元提升至121亿美元，2019-2025年复合增长率为20%。 受益于全球范围内5G基站大规模建设的铺开，以及在数据流量爆发增长的背景下，全球云计算产业的发展也将带动全球范围内数据中心的大量建设，全球光通信行业将迎来重要发展机遇期，从而产生对光模块需求的持续增长。在市场需求的带动及中国政府新基建等政策的影响下，全球光模块市场将保持快速增长态势。根据Yole统计显示，到2026年全球光模块器件磷化铟衬底（折合两英寸）预计销量将超过100万片，2019年-2026年复合增长率达13.94%，2026年全球光模块器件磷化铟衬底预计市场规模将达到1.57亿美元，2019-2026年复合增长率达13.94%。 （2）传感器件 由于磷化铟具备饱和电子漂移速度高、导热性好、光电转换效率高、禁带宽度较高等特性，使用磷化铟衬底制造的可穿戴设备具备脉冲响应好、信噪比好等特性。因此，磷化铟衬底可被用于制造可穿戴设备中的传感器，用于监测心率、血氧浓度、血压甚至血糖水平等生命体征。此外，使用磷化铟衬底制造的激光传感器可以发出不损害视力的不可见光，可应用于虚拟现实（VR）眼镜、汽车雷达等产品中。 根据Yole预测，2026年应用于传感器件领域的磷化铟衬底（折合二英寸）销量将达到20.54万片，2019-2026年年均复合增长率为35.14%，2026年应用于传感器件领域的磷化铟衬底市场规模将达到3,200万美元，2019-2026年年均复合增长率为30.37%。 （3）射频器件 磷化铟衬底在制造高频高功率器件、光纤通信、无线传输、射电天文学等射频器件领域存在应用市场。使用磷化铟衬底制造的射频器件（以下简称“磷化铟基射频器件”）已在卫星、雷达等应用场景中表现出优异的性能。磷化铟基射频器件在雷达和通信系统的射频前端、模拟/混合信号宽带宽电路方面具有较强竞争力，适合高速数据处理、高精度宽带宽A/D转换等应用。此外，磷化铟基射频器件相关器件如低噪声放大器、模块和接收机等器件还被广泛应用于卫星通信、毫米波雷达、有源和无源毫米波成像等设备中。在100GHz以上的带宽水平，使用磷化铟基射频器件在回程网络和点对点通信网络的无线传输方面具有明显优势，未来在6G通信甚至7G通信无线传输网络中，磷化铟衬底将有望成为射频器件的主流衬底材料。 根据Yole预测，2019-2023年应用于射频器件的磷化铟衬底市场规模较为稳定，保持在1,500万美元的水平，到2023年应用于射频器件的磷化铟衬底（折合二英寸）销量将达到8.28万片。 四、 砷化镓衬底行业概况 1、砷化镓简介 砷化镓是砷与镓的化合物，砷化镓作为半导体材料具有优良的特性。使用砷化镓衬底制造的半导体器件，具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、抗辐射、高击穿电压等特性，因此砷化镓衬底被广泛用于生产LED、射频器件、激光器等器件产品。20世纪90年代以来，砷化镓技术得以迅速发展，并逐渐成为最成熟的半导体材料之一。但长期以来，由于下游应用领域的发展滞后，市场需求有限，砷化镓衬底市场规模相对较小。2019年后，在5G通信、新一代显示（MiniLED、MicroLED）、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等新兴市场需求的带动下，未来砷化镓衬底市场规模将逐步扩大。 2、砷化镓衬底行业发展情况 砷化镓产业链上游为砷化镓晶体生长、衬底和外延片生产加工环节。衬底是外延层半导体材料生长的基础，在芯片中起到承载和固定的关键作用。生产砷化镓衬底的原材料包括金属镓、砷等，由于自然界不存在天然的砷化镓单晶，需要通过人工合成制备；砷化镓衬底生产设备主要涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。砷化镓产业链下游应用主要涉及5G通信、新一代显示（MiniLED、MicroLED）、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。 全球砷化镓衬底市场集中度较高，根据Yole统计，2019年全球砷化镓衬底市场主要生产商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美，其中Freiberger占比28%、Sumitomo占比21%、北京通美占比13%。 目前砷化镓晶体主流生长工艺包括LEC法、HB法、VB法以及VGF法等，其中Sumitomo砷化镓单晶生产以VB法为主，Freiberger以VGF和LEC法为主，而北京通美则以VGF法为主。目前国内涉及砷化镓衬底业务的公司较少，除北京通美外，广东先导先进材料股份有限公司等公司在生产LED的砷化镓衬底方面已具备一定规模。 得益于下游