第一代半導體材料Si的應用，標志著人類邁進了信息化時代；從2000年開始，化合物半導體市場逐步擴大，以砷化鎵（GaAs）、氮化鎵、碳化硅為首的半導體材料應用增多。

半導體材料的發展

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　　一、與傳統Si半導體相比的優勢

　　對第一代的單晶半導體Si相比，化合物半導體在電子遷移率、禁帶寬度、功耗等指標上都有更好的特性。在無線通信、汽車電子、電網、高鐵、衛星通信、軍工雷達、航空航天等領域應用中具備硅基無法比擬的優勢。

　　二、第二代半導體代表：GaAs

　　GaAs主要適用于高頻及無線通信領域中的IC器件。由GaAs制出的高頻、耐高溫、防輻射的器件已經被應用在無線通信、光通信、激光器等領域，在全球范圍內廣泛應用于移動設備、網絡基礎設施、國防和航空航天等產業

砷化鎵微波功率半導體各應用領域占比

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　　在手機無線網絡中，系統中的無線射頻模組必定含有兩個關鍵的砷化鎵半導體零組件：射頻功率放大器（HBT工藝）和射頻開關器（pHEMT）。目前一部4G手機平均使用7顆PA和4個射頻開關器，未來隨著4G手機、5G手機滲透率不斷提升，手機用的砷化鎵元件還將不斷增長。

全球手機用GaAs元件需求總量

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中國手機用GaAs元件需求總量

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　　砷化鎵產業鏈包括外延片、IC設計、晶圓制造、封裝測試四個環節，采用IDM模式的廠商主要有Skyworks、Qorvo、Avago等；外延片廠商主要有IQE、Emcore、全新等；IC設計廠商主要有Microchip、Microsemi、和茂、銳迪科等；晶圓制造廠商主要有GCS、穩懋、宏捷科技、三安光電等；封測廠商主要有同欣、菱生、臺達電等。

全球砷化鎵半導體產業鏈主要廠商

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　　三、第三代半導體代表：GaN

　　GaN是寬禁帶半導體的核心代表，較高的禁帶寬度決定了由其制造的半導體器件可以在高壓、高溫的環境中正常工作。過去十年，GaN已在多個行業領域產生了重大影響，在光電方面它已對高亮發光二極管(HBLED)的發展和增殖發揮重要作用，在無線通訊方面它已被用于高功率射頻(RF)設備如高電子遷移率晶體管(HEMT)和單片微波集成電路(MMIC)。現在在電源應用中廣泛采用GaN有著巨大的潛力。

GaN的應用劃分，適合高頻率應用

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　　由于氮化鎵的應用范圍主要在中低功率產品，Yole由此預估，氮化鎵半導體材料在2015年至2021年期間成長率達到83%，其中電源應用占比較大，達到近60%；相比而言，碳化硅由于市場空間小，成長相對緩慢，成長率在21%左右。

GaN的應用劃分，適合高頻率應用

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　　2019年GaN半導體器件市場規模科將達22億美元，維持20%以上的年均增速，成為化合物半導體市場增速最快的細分領域之一。需求量的增加主要來自于GaN材料器件帶來的器件在性能方面的提高，以及由于重量、尺寸等縮小打來的便捷性和經濟性。

GaN半導體器件市場預測

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