电子和光子学应用为新兴半导体衬底市场创造了大量机遇

硅并不是完美的半导体，随着它进一步被推向极限，替代平台和化合物半导体已经兴起。成功的案例包括射频（RF）和光子学应用的砷化镓（GaAs），功率和RF应用的碳化硅（SiC），LED应用的蓝宝石基氮化镓（GaN-on-Sapphire），以及RF和CMOS图像传感器应用的绝缘体上硅（SOI）等。

据介绍，从射频应用开始，出现了很多市场驱动因素，包括5G基础设施和手机、国防应用和民用汽车雷达等等。例如，5G应用的多输入多输出（MIMO）技术，已用于高端4G LTE手机。MIMO已成为手机必备技术，需要更多的滤波器。此外，还需要更好的性能，这意味着新材料存在着巨大的市场机遇。

对于目前由交通运输电气化、可再生能源、马达驱动和众多电源应用驱动的电力电子市场，增强器件性能以降低功耗是一种普遍趋势，这为SiC等宽带隙材料创造了市场机遇。实际上，尽管衬底成本仍然很高，但SiC功率器件市场正在起飞。那么，氧化镓（Ga2O3）等其他宽带隙和超宽带隙半导体是否还有空间？

光子学应用

从紫外（UV）到红外（IR）光谱的光子学市场也带来了巨大机遇，包括从水净化和气体传感器，到红外成像仪。由于波长是由材料的带隙决定的（这是每种材料的固有属性），因此，市场正在开发不同的材料以将波长推向更短或更长的光谱区域。

电子和光子学应用为新兴半导体衬底市场创造了大量机遇。在此背景下，Yole预计新兴半导体衬底市场规模将从2019年的1.22亿美元，到2024年增长至超过4亿美元，2018~2024年期间的复合年增长率（CAGR）将达到24%。

本报告涵盖了目前最先进的晶体半导体衬底，包括锑化镓（GaSb）、锑化铟（InSb）、GaN、Ga2O3、氮化铝（AlN）和金刚石，还包括了GaN、AlN厚膜以及绝缘体基压电材料（piezo-on-insulator, POI）等工程衬底。

2018~2024年新兴半导体衬底材料市场预测

新兴材料的众多驱动因素

2018~2024年新兴半导体衬底材料的目标市场

研究人员和工程师有很多想法，现在的问题是“哪种新兴半导体衬底有潜力改变竞争格局？”以及“针对哪些应用”？

从GaSb和InSb开始，基于这些材料的激光二极管（LD）和光电二极管（PD）已经应用于性能驱动的军事应用。但这并不是全部。例如，领先的锑化物晶圆和外延片供应商IQE正积极与一级（Tier1）原始设备制造商（OEM）合作，将基于锑化物的红外技术转移到消费类市场。Yole还注意到，多家主要的探测器厂商正在开发一些新兴的基于GaSb的2型超晶格（T2SL）技术，包括菲力尔（FLIR）、Semiconductor Devices公司和IRnova公司等。该技术预计将在未来几年逐步上量并渗透到消费类应用中。

体GaN晶圆已经在激光二极管领域广泛应用多年。最近，研究人员探索了它们在电力电子和RF领域的应用。我们注意到日本厂商（从材料供应商到设备供应商，如Toyoda Gosei）正不懈努力引领着垂直GaN-on-GaN功率器件的开发。与此同时，超宽带隙材料（Ga2O3）正获得越来越多的关注，目前已经展示了高达6英寸的晶圆，其成本可能比当前的SiC解决方案更低。未来的上量将取决于其他现有解决方案的技术/成本竞争。

目前为止，我们已经考量了体晶体材料，但并不止于此。市场还正在为更低的成本（即SiC和多晶SiC键合）或更好的性能开发厚膜和工程衬底，例如滤波器应用的POI。

本报告提供了Yole对这些衬底在RF、电力电子、光子学（包括激光二极管）、LED、传感器和探测器中应用潜力的深入研究和理解。

GaSb和InSb晶圆供应商地图（2019年一季度）