半導體貴族砷化鎵，蠢蠢欲動

　　隨着第三代半導體鋒芒畢露，第二代半導體材料砷化鎵隱隱暗淡，但憑藉耐熱、抗輻射、發光效率等優良特性在微電子與光電領域被寄予厚望。近期，市場傳來新動態：英國政府將購買Coherent旗下位於英國達勒姆郡NewtonAycliffe的化合物半導體制造工廠，以鞏固本土化合物半導體供應鏈。

英國，將收穫一座砷化鎵工廠

　　當地時間9月27日，材料、網絡和激光器領域垂直整合製造商Coherent宣佈出售其位於英國達勒姆郡NewtonAycliffe的化合物半導體制造工廠。該工廠佔地310，000平方英尺，位於Aycliffe商業園區。

　　Coherent首席執行官JimAnderson表示，剝離NewtonAycliffe工廠是公司優化投資組合和簡化運營努力的一部分，這使其能夠將投資和資本集中在公司最長期增長和盈利能力的領域。

　　此次交易的購買方為英國政府，收購價格為2700萬英鎊。該交易旨在確保英國用於軍事應用的化合物半導體的供應鏈。該晶圓廠仍以II-VI Compound Semiconductor的名義運營，但將更名為Octric Semiconductors UK，管理內容大致相同。實施治理的工作已經開始，以確保適當的財務監督，這將是政府的一個新因素。英國國防大臣約翰·希利表示，這項戰略投資將確保該工廠在未來能夠生產砷化鎵半導體以及更強大的半導體，其中包括最新技術。

　　細看該工廠的歸屬之路也是幾經轉折，最初是由富士通於1991年開設，隨后於1999年被Filtronic Compound Semiconductors收購，2008年被RF Micro Devices收購，2013年被Compound Photonics收購，最后於2017年被Kaiam Corp收購，並在數月內出售給前II-VI Incorporated（現為Coherent Corp．）。Coherent使用該工廠為通信、航空航天和國防客户製造基於III-V compounds（三五族化合物）的RF微電子和光電子器件。

　　II-VI Incorporated公司成立於1971年，於2022年收購Coherent公司，並將公司名稱改為如今的Coherent Corp。該公司是美國一家光學材料、網絡、激光器的垂直整合製造商，於1987年上市，並在2023年改為紐約證券交易所上市交易股票。

　　其中，Coherent材料部門是領銜的工程材料與光電儀器供應商，例如由硒化鋅、硫化鋅、砷化鎵、磷化銦、銻化鎵，以及碳化硅等元素製成的光電儀器。產品包含光纖激光、半導體激光、碳化硅與半導體材料、集成電路、垂直腔面射型激光器/垂直共振腔面射型激光（VCSEL）、熱電效應元件與系統，以及激光頭等產品。

砷化鎵，大有可為

　　資料顯示，砷化鎵（GaAs）是第二代半導體的代表性化合物，屬於IIIA族、VA族化合物半導體材料，因其價格昂貴而素有「半導體貴族」之稱。砷化鎵具備工作温度高、耐熱、抗輻射、發光效率等優秀特性，用於製造微波頻率集成電路，單片微波集成電路，紅外發光極管，激光二極管，太陽能電池和光學窗口等設備。

　　按照材料特性，砷化鎵可分為導電型砷化鎵和半絕緣砷化鎵。導電型砷化鎵應用到光電子領域，單晶生長方法有水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB法）以及垂直梯度凝固法（VGF法），單晶尺寸有Φ2」、Φ3」、Φ4」和Φ6」，以Φ4」為主，主要用於製作LED；半絕緣砷化鎵則應用到微電子領域，單晶生長方法有VGF、VB、液封直拉法（LEC），單晶尺寸有Φ4」和Φ6」，主要用於製作射頻（RF）功率器件。此外，砷化鎵還有另一種模擬生長工藝方法，是通過計算機來實現砷化鎵的晶體生長數值模擬，例如利用FEMAG/VB能模擬VB、VGF法生長工藝，利用FEMAG/Cz能模擬CZ法生長工藝。

　　其中砷化鎵最大應用市場是射頻領域，因具有抗干擾、低雜訊與耐高電壓、耐高温與高頻使用等特性，因此特別適合應用於無線通信中的高頻傳輸領域，現在越來越多被應用於射頻前端元件。採用GaAs基板生產的射頻（RF）器件廣泛應用於無線通信應用，例如無線網絡（WLAN）、4G/5G基站、移動通信、衞星和Wi-Fi通信。而隨着5G時代的呼籲，GaAs仍將主導智能手機PA （射頻功率放大器） 市場，市場對其將有着高度需求。

　　另外，砷化鎵具備高電光轉化效率特性，製作出的發光二極管（LED）、激光器（LD）、光探測器等各類光電器件在以背光顯示、半導體照明、汽車、智能手機、可穿戴和安防設備等領域都有廣泛的應用。

　　業界認為，砷化鎵性能優異，電子遷移率和光電轉化效率高，在微電子和光電子領域應用廣泛，尤其在5G商用化進程中，將發揮無可替代的作用。市場預期，到2025年，砷化鎵規模將有約10%的年複合成長率。

砷化鎵三雄鼎立，國內加速競爭

　　目前，砷化鎵產業鏈主要由歐美為主，日本的住友、德國的Freiberger和美國的AXT公司，三雄幾乎佔據全球半絕緣型襯底一大半江山。國外生產商以提供半絕緣砷化鎵為主，其銷售市場也位於中國大陸以外。

　　國內生產商只提供導電型砷化鎵，銷售市場有中國大陸、中國臺灣、日本、韓國等，企業包含廈門三安和乾照光電等。據業界信息，導電型砷化鎵85%用作可見光LED襯底，10%用作LED光電探測器，5%用作紅外LED襯底。

　　今年，不少國內廠商傳來新消息。例如，5月31日，廣東先導稀材股份有限公司半導體激光雷達及傳感器件產業化項目簽約德州天衢新區，總投資50億元。根據協議，雙方將投資建設半導體激光雷達及傳感器件產業化項目，引進激光雷達、半導體激光器、光收發器件等自動化生產、檢測及輔助系統等設備，主要產品為激光雷達及傳感器件，項目預計今年6月底開工建設，建設期18個月。而砷化鎵正是可以製造出高效的激光發射器的重要材料。資料指出，先導科技集團是全球最大稀散金屬生產企業，在半導體襯底領域，公司砷化鎵襯底材料出貨量全球第一，該公司還可生產磷化銦襯底和鍺襯底。

　　8月3日，格創·華芯砷化鎵晶圓生產基地進入設備安裝階段，預計年內正式投產。該項目總投資33.87億元，分兩階段建設，滿產產能15000片/月。此次實現設備進機的主體工程項目，是華芯微電子首條6寸砷化鎵晶圓生產線，主要生產化合物半導體微波集成電路（MMIC）及VCSEL 芯片，建成后將成為廣東省內首家砷化鎵代工廠，預計今年11月竣工驗收並工藝通線、2025年上半年實現大規模量產。

　　業界分析，從我國目前砷化鎵行業現狀來看，大多集中於LED用的低端砷化鎵材料，而集成電路和功率器件用的大直徑半絕緣砷化鎵材料仍有少數國際大公司掌握，國內所用的4-6英寸半絕緣砷化鎵晶片大部分依賴進口。國內的半絕緣砷化鎵材料，在常規電學指標上與國外水平大體相當，但是材料的微區特性、晶片精密加工和超淨清洗封裝方面與國外差距很大。

　　砷化鎵材料是最重要的半導體材料之一，其應用領域不斷擴大，產業規模也在急劇擴張，業界認為，未來砷化鎵材料發展可以從增大晶體直徑、降低單晶的缺陷密度、提高拋光片的表面質量、研發具有自主知識產權的新工藝（如近幾年發展迅速的VGF砷化鎵生長技術）等方面進擊。