化合物半导体材料行业调研报告初稿(07-11-26)

化合物半导体材料行业调研报告目录一、半导体材料的技术发展历程...........................................................................................11、第一代半导体材料.....................................................................................................12、第二代半导体材料.....................................................................................................13、第三代半导体材料.....................................................................................................24、化合物半导体材料技术的发展趋势.........................................................................3二、化合物半导体材料及用途...............................................................................................41、化合物半导体材料.....................................................................................................42、化合物半导体材料的应用.........................................................................................5三、化合物半导体材料的市场分析.......................................................................................61、国际市场.....................................................................................................................62、国内市场...................................................................................................................11四、我国化合物半导体材料产业状况分析.........................................................................151、发展化合物半导体产业的战略意义.......................................................................152、产业链分析...............................................................................................................173、化合物半导体材料产业的生命周期.......................................................................174、化合物半导体材料产业的发展政策与技术门槛...................................................195、我国化合物半导体的技术现状...............................................................................206、化合物半导体产业的发展前景...............................................................................21五、长江通信的投资机会分析.............................................................................................231、Strengths（优势）....................................................................................................242、Weaknesses（劣势）................................................................................................253、Opportunities（机会）.............................................................................................254、Threats（威胁）.......................................................................................................261化合物半导体材料行业调研报告一、半导体材料的技术发展历程半导体材料的研究和突破，常常导致新的技术革命和新兴产业的发展。回顾半导体材料的发展历史，随着不同时期新材料的出现，半导体材料的应用先后出现几次飞跃，主要经历了三次主要发展历程：以硅基半导体为代表的第一代半导体材料；以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料；以氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体材料。1、第一代半导体材料第一代半导体材料是硅（Si）。Si片的出现使半导体材料在微电子领域中的应用获得突破性的进展。Si材料有两种，即单晶硅和多晶硅。Si材料的提纯需在超高真空条件下进行。单晶硅片在上世纪70年代实现产业化，微电子技术在此基础上也得到了长足的发展。与此同时，真空条件下的掺杂和离子注入、刻蚀技术也同时有了迅速的发展。人们对Si材料的出现倾注了很深的感情，把信息产业的集中地称为“硅谷”。在硅片的基础上，集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路得以迅速发展。硅片的尺寸也从小到大，现在12英寸的硅片已批量生产。1998年，仅抛光单晶硅片全球的销售量已达到39亿平方英寸。家电和电脑的应用都归结于Si材料的出现和应用。作为第一代半导体材料，硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃，并广泛应用于信息处理、自动控制等领域，对人类社会的发展起了极大的促进作用。硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用，但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用。2、第二代半导体材料随着以光通信为基础的信息高速公路的崛起和社会信息化的发展，第二代半导体材料崭露头角，砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）半导体激光器成为光通信2系统中的关键元器件。同时，砷化镓高速器件也开拓了移动通信的新产业。GaAs是具有代表性的第二代半导体材料，这种材料也称为化合物半导体材料。在第二代化合物半导体材料中，GaAs是科学家最为重视的材料。在国内外多次进行的航天科学实验中，GaAs的提纯和生长都是首选的科研项目之一。GaAs是微波通信芯片的基片，InP和GaAs的混晶是光通信半导体激光器的主要材料。1970年，美国科学家成功实现了AlGaAs/GaAs双异质结激光器的连续发射。后来，为了提高性能研发了条形半导体激光器。以后，又研制成功光盘中专用的半导体激光器，作为光存储用的激光光源。类似于GaAs的化合物半导体材料还有：InP、GaAlAs、GaAsP、InGaAs、GaP、InGaAsP等。第二代半导体材料以群体效应出现，使半导体材料的应用进入光电子领域。各种各样的发光二极管（LED）、半导体激光器相继出现。它们在光通信和光信息处理等领域也起到了不可替代的作用。由此也带来家用VCD、DVD和多媒体技术的飞速发展。第二代半导体材料的出现对真空技术的推动表现在，带动了超高真空条件下分子束外延技术的发展。3、第三代半导体材料第三代半导体材料的兴起，是以氮化镓材料P-型掺杂的突破为起点，以高效率蓝绿光发光二极管和蓝光半导体激光器的研制成功为标志的。它将在光显示、光存储、光照明等领域有广阔的应用前景。比如用高效率蓝绿光发光二极管制作的超大屏幕全色显示，可用于室内室外各种场合的动态信息显示，使超大型、全平面、高清晰、无辐射、低功耗、真彩色大屏幕显示领域也占相当大的比重。高效率白光发光二极管作为新型高效节能固体光源，使用寿命超过10万小时，可比白炽灯节电5~10倍，达到了节约资源、减少环境污染的双重目的，定将在世界范围内引发照明电光源的一场划时代的深刻革命。蓝光半导体激光器用于制作下一代DVD，可以比现在的CD光盘提高存储密度20倍以上。SiC、GaN、ZnO是90年代新研制成功的第三代半导体材料。这类材料的价格低于前两代，而且有更优异的性能。例如，它们的热导率是Si的3倍多，击穿场强是Si的10倍，饱和电子迁移率是Si的2.5倍，键合能也很高。这些特点使它们特别适用于高频大功率、抗辐射、抗腐蚀的电子器件。3SiC材料现已用于高频大功率器。这类器件已在军事雷达、卫星通讯以及高清晰度电视图像的发送和传播中获得应用。GaN已在LED、激光器中获得重要的应用，是性能优良的蓝色发光材料。GaN激光器可以发出蓝光，其波长比GaAs激光器发出的近红外光波长的一半还短，是目前最理想的超高密度光存储的光源。与GaAs激光器相比较，不仅可以将信息密度提高4倍以上，而且可以大大提出高光信息的存取速度。它不仅在光记录，而且在光电子领域的其它方面也有许多应用。它是第三代半导体材料的佼佼者。GaN单晶的制备极为困难，难以生长成GaN结，一直未能取得较大的突破。1985年，通过在超高真空条件下的分子束外延技术才使它的性能产生质的飞跃。1995年制成发蓝光的LED，寿命超过1万小时。1997年，制成GaN半导体激光器。这类激光器将成为未来光电子领域的重点产品之一。另一方面，氮化镓材料宽带隙的特点也保证了它在高温、大功率以及紫外光探测器等半导体器件的应用前景。它具有高可靠性、高效率、快速响应、长寿命、全固体化、体积小等优点，在宇宙飞船、火箭探测、大气探测、火灾等领域内将发挥重大作用。在未来10年里，氮化镓材料将成为市场增幅最快的半导体材料，2006年氮化镓材料产值达到30亿美元，占化合物半导体材料市场总额的20%。同时，作为新型光显示、光存储、光照明、光探测器件，可促进上千万美元相关设备、系统的新产业的形成。ZnO薄膜的紫外发光是正在研究的新课题之一。它的发光波长很短，又是优良的透明导电薄膜、耐高温、化学稳定性好、价格低。既可以用于制作透明导电玻璃，也可以用于太阳能电池。在国内外正在形成ZnO薄膜的研制热。2007年6月，在华东三省一市真空学术交流会议上，上海复旦大学的科研人员介绍了用ZnO取代氧化铟镀制透明导电膜的研究成果。4、化合物半导体材料技术的发展趋势目前，第二代化合物半导体材料GaAs和InP单晶的技术发展趋势是：（1）大尺寸砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）晶圆的制备技术。增大晶体直径，目前4英寸的SI-GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径