電子和光子學應用為新興半導體襯底市場創造了大量機遇

　　硅并不是完美的半導體，隨著它進一步被推向極限，替代平臺和化合物半導體已經興起。成功的案例包括射頻（RF）和光子學應用的砷化鎵（GaAs），功率和RF應用的碳化硅（SiC），LED應用的藍寶石基氮化鎵（GaN-on-Sapphire），以及RF和CMOS圖像傳感器應用的絕緣體上硅（SOI）等。

　　據介紹，從射頻應用開始，出現了很多市場驅動因素，包括5G基礎設施和手機、國防應用和民用汽車雷達等等。例如，5G應用的多輸入多輸出（MIMO）技術，已用于高端4G LTE手機。MIMO已成為手機必備技術，需要更多的濾波器。此外，還需要更好的性能，這意味著新材料存在著巨大的市場機遇。

　　對于目前由交通運輸電氣化、可再生能源、馬達驅動和眾多電源應用驅動的電力電子市場，增強器件性能以降低功耗是一種普遍趨勢，這為SiC等寬帶隙材料創造了市場機遇。實際上，盡管襯底成本仍然很高，但SiC功率器件市場正在起飛。那么，氧化鎵（Ga2O3）等其他寬帶隙和超寬帶隙半導體是否還有空間？

　　光子學應用

　　從紫外（UV）到紅外（IR）光譜的光子學市場也帶來了巨大機遇，包括從水凈化和氣體傳感器，到紅外成像儀。由于波長是由材料的帶隙決定的（這是每種材料的固有屬性），因此，市場正在開發不同的材料以將波長推向更短或更長的光譜區域。

　　電子和光子學應用為新興半導體襯底市場創造了大量機遇。在此背景下，Yole預計新興半導體襯底市場規模將從2019年的1.22億美元，到2024年增長至超過4億美元，2018~2024年期間的復合年增長率（CAGR）將達到24%。

　　本報告涵蓋了目前最先進的晶體半導體襯底，包括銻化鎵（GaSb）、銻化銦（InSb）、GaN、Ga2O3、氮化鋁（AlN）和金剛石，還包括了GaN、AlN厚膜以及絕緣體基壓電材料（piezo-on-insulator, POI）等工程襯底。

　　2018~2024年新興半導體襯底材料市場預測

　　新興材料的眾多驅動因素

　　2018~2024年新興半導體襯底材料的目標市場

　　研究人員和工程師有很多想法，現在的問題是“哪種新興半導體襯底有潛力改變競爭格局？”以及“針對哪些應用”？

　　從GaSb和InSb開始，基于這些材料的激光二極管（LD）和光電二極管（PD）已經應用于性能驅動的軍事應用。但這并不是全部。例如，領先的銻化物晶圓和外延片供應商IQE正積極與一級（Tier1）原始設備制造商（OEM）合作，將基于銻化物的紅外技術轉移到消費類市場。Yole還注意到，多家主要的探測器廠商正在開發一些新興的基于GaSb的2型超晶格（T2SL）技術，包括菲力爾（FLIR）、Semiconductor Devices公司和IRnova公司等。該技術預計將在未來幾年逐步上量并滲透到消費類應用中。

　　體GaN晶圓已經在激光二極管領域廣泛應用多年。最近，研究人員探索了它們在電力電子和RF領域的應用。我們注意到日本廠商（從材料供應商到設備供應商，如Toyoda Gosei）正不懈努力引領著垂直GaN-on-GaN功率器件的開發。與此同時，超寬帶隙材料（Ga2O3）正獲得越來越多的關注，目前已經展示了高達6英寸的晶圓，其成本可能比當前的SiC解決方案更低。未來的上量將取決于其他現有解決方案的技術/成本競爭。

　　目前為止，我們已經考量了體晶體材料，但并不止于此。市場還正在為更低的成本（即SiC和多晶SiC鍵合）或更好的性能開發厚膜和工程襯底，例如濾波器應用的POI。

　　本報告提供了Yole對這些襯底在RF、電力電子、光子學（包括激光二極管）、LED、傳感器和探測器中應用潛力的深入研究和理解。

　　GaSb和InSb晶圓供應商地圖（2019年一季度）