化合物半导体产业趋势论坛：迎接产业化浪潮

计划研制VCSEL的外延设备。

深紫外LED最主要的应用是深紫外光净化水和空气，目前来说，日本和韩国的几家企业做得比较好。当前来看，深紫外LED在空气净化中应用较多，包括空调和冰箱等。水的净化要求LED的功率比较高，市场上用的还不多。但是市场前景很大，未来市场的爆发主要在水净化市场。

MicroLED对外延的均匀性要求更高，波长要小于2nm，MicroLED最大的问题还是工艺非常不稳定。此外，氮化镓功率器件是否会发展到12英寸，是否会使用氮化镓做衬底，在射频应用中使用硅基氮化镓还是碳化硅基氮化镓，这些问题和挑战都对外延设备的开发提出了更高要求。

苏州能讯高能半导体有限公司董事总经理任勉：5G和高频应用让氮化镓大有用武之地

氮化镓产品类型和对应的市场不断发生变化，5G和高频应用让氮化镓大有用武之地。3.5GHz是一个分水岭，3.5GHz及以上频率，氮化镓工艺有全面的优势，无论是带宽、线性度、增益还是效率，硅器件都无法与氮化镓竞争。氮化镓可以减小Massive MIMO基站的体积，氮化镓的功率密度比当前LDMOS技术高20多倍，每单位面积可将功率提高7到10倍;氮化镓裸片尺寸为LDMOS裸片尺寸的1/7至1/10，寄生电容大幅减少，可以更好地发挥射频特性;氮化镓具有更高功率密度特性，能够实现更小器件封装，因而非常适用于MassiveMIMO天线系统;氮化镓的大带宽特性能够使得单个氮化镓射频功率器件替代LDMOS器件组合，使基站的体积不断减小，成本不断下降。

氮化镓非常适合于制造5G和毫米波射频前端系统，如大带宽和高效率功率放大器（PA）、大功率大带宽开关（RF SWITCH）、低噪声高功率压控振荡器（VCO）、高可靠大带宽低噪声放大器（LNA）。

GaN高频芯片相比低频芯片，还有一些技术难题需要突破：首先，高频条件下，缺陷的释放时间要求更加严格，因此芯片的效率显著下降;其次，高频条件下寄生电容和电阻的影响增加，因此缩小栅长不能有效提升增益;再次，高频器件有严重的短沟道效应，影响功率增益和效率;最后，亚微米栅会增加栅极边缘电场.造成更高的漏电，降低击穿电压并引入可靠性问题。上述4个问题，涉及器件本身加工，同时也涉及PDK、建模以及与上游其他相关方合作，若解决这些问题，需要业内同行加大投入，齐心协力做好氮化镓产业。

英诺赛科科技有限公司董事长骆薇薇：成本和生态是硅基氮化镓发展两大要素

5G应用像一个巨大的引擎带领我们走人一场产业革命，也带我们走进高度智能化和信息化时代，而这样的新时代对半导体材料的需求也发生了重大变化。硅基氮化镓的特性和忧势，刚好能够满足5G时代对半导体材料的需求。

硅基氮化鎵可大幅度减小终端应用产品体积，并大幅提高功率转化效率;开关速度可提高10倍，这在激光雷达这样的应用上，意味着能探测的距离更远、精度更高;功率密度提升2倍，可节能50%;较LDMOS功率密度提高4倍，工作频率提高2倍。因此，氮化镓芯片让新一代电源体积更小，效率更高。

从各种市场预测看，硅基氮化镓在未来几年将进入一个爆发性的发展期.也就是说，未来5年会迎来硅基氮化镓产业黄金发展期。怎样才能在未来的5年黄金发展期内尽快加速硅基氮化镓产业化进程？加快提高产品在市场的占有率？有两个因素非常重要，一个是成本，一个是整个产业的生态系统的建设。

为了有效控制成本，要做到以下几个方面：有效的商业模式、高效的制造工艺，以及一定的生产规模和配套的封装测试的环节。同时，还要不断提高产品的良率和推出新产品的频率，即加快产品迭代升级来不断降低未来在硅基氮化镓产业化当中的成本。硅基氮化镓是一个全新的产业，商业模式的选择显得非常重要，需要选择一个高效率的商业模式，从传统的角度来看，IDM模式对整个功率半导体来说是最成功有效的模式，同样对硅基氨化镓来说仍然是最有效的模式，因为IDM模式可以非常有效地把市场、研发和整个工艺团队高效率的结合在一起，可以大幅缩短客户需求到产品量产的时间。

除了成本之外，一个完善的生态系统对硅基氮化镓产业也非常重要，而建立生态系统，最主要的就是合作，加强上游产业合作，实现材料、设备、配套工艺的定制化，联手开发硅基氮化镓产业。

Qorvo应用市场总监黄靖：5G时代化合物半导体将呈爆发性增长

从4G向5G升级的过程中，化合物半导体将呈现爆发性增长。尤其是5G MIMO天线的使用，使得功率放大嚣（PA）市场增长更加迅速。未来几年，不论在5G基站，还是升级的4G基站，使用氮化镓技术的功率放大器都将成为市场的主流选择。

以国内为例，今年国内部署的5G基站将达到10万个，而到2020年，国内将有40～80万个5G基站的建设需求。5G MIMO天线阵列将达到64个。这样庞大的天线阵列在功耗、尺寸、成本等方面都面临前所未有的挑战。如何运用先进的化合物半导体工艺达到最优的系统指标成为5G MIMO最大程度发挥其性能的关键之一。对于运营商来说，如何在5G基站的成本、可靠性、性能等方面找到一个最优方案，也成为他们着重考虑的问题。随着性能要求的不断提高，传统的硅基材料的性能局限性逐步显现，氮化镓功率放大器技术开始从特种应用走向了通信市场。

氮化镓材料本身的特性让它们拥有高可靠性、高带宽和支持更高的频率的特点，对于相同的性能指标，氮化镓射频器件的尺寸可以比其他技术小很多，产品尺寸和成本都会大幅下降，这让天线阵列的整机性能和效率获得了极大的提升。整个设备的尺寸变小，也更便于塔上安装和维护。

作为业界领先的射频方案供应商，Qrovo推出了一系列的氮化镓产品。如基于0.25微米工艺面向基站应用市场的产品、0.15微米和90纳米工艺适合于更高频率要求的应用场景的产品。此外，Qorvo还根据不同的应用场景，将GaN、GaAs、SOI等不同材料以MCM的模式组装到一起，提供高集成、小尺寸、低成本的解决方案。

华南理工大学教授李国强：为发展第三代半导体产业打好人才基础

在各级政府的大力扶持下，我国第三代半导体产业已经打下较好的基础。但客观来讲，我国第三代半导体在材料指标、器件性能等方面与国外先进水平仍存在一定差距。发展我国自主可控的第三代半导体核心元器件，迫在眉睫。要想发展好中国的第三代半导体产业，一定要有应用牵引。比如，射频前端是5G移动通信的核心，其核心元器件如滤波器、功放等基本都基于第三代半导体生产。保障我国第三代半导体核心元器件的供应链安全，实质上就是为我国5G通信重大战略实施保驾护航。

在第三代半导体核心元器件的研发与产业化上，我们团队经过近20年的积累，闯出了一条与众不同的基于硅衬底的第三代半导体技术路径，通过材料、装备、结构、工艺创新，创建了独有的产业化路线，研发了多种基于硅衬底的高性能第三代半导体芯片。迄今，已获授权专利200余件。

我们将拥有的核心技术进行转化，孵化出广州众拓光电这个产业化平台。目前，小批量生产的5G高频滤波器、垂直结构大功率LED芯片等产品性能已经得到了国内几家行业领军企业的高度认可与批量采购。接下来面临的问题是产能扩张方面的竞争。值得注意的是，5G通信应用迫在眉睫，常规的民企自我产能扩张路径，在时间上是来不及的。在这方面上，希望能够提请我国相关部门重视，通过政府的政策引导与资金扶持来帮助国内科技企业快速进行产能建设。

此外，发展第三代半导体产业需要逐步摸索出符合产业需求的人才培养模式。华南理工大学为硕士、博士设置的研究课题紧贴第三代半导体的产业，在学习过程中就深入到第三代半导体产业的第一线，解决当前亟需解决的技术难题。经过3～4年锻炼的硕士、博士，最终都做到了学有所成、学有所用。坚持和推广这种人才培养模式，可为中国的第三代半导体产业打好坚实的人才基础。

中国软件评测中心（工信部软件与集成电路促进中心）专家余山：发展中国集成电路产业更需自己努力

根据美国半导体产业协会（SIA）发布的2019年白皮书factbook的数据，截至2018年年底，总部设在美国的半导体公司占据全球最大的市场份额（45%），居各国之首，其他主要国家和我国台湾地区则占据剩下的市场份额，具体如下日本9%、欧洲9%、韩国24%、中国台湾5%、中国大陆5%，销售额从1998年的671亿美元增至2018年的2089亿美元，复合年增长率为5.84%。在所有主要国家和地区的半导体市场中，美国公司也占据了销售市场份额的领先地位，比如他们占据中国市场的47.5%。另外.根据IC Insights 2019年的数据，美国IC设计公司占有惊人的68%的全球市场份额，中国大陆只占13%。这说明，半导体产业的核心并没有从美国转移出来。

中国半导体行业协会的数据显示，2018年中国集成电路的产值是6532亿元人民币，其中设计业2519亿元、制造业1818亿元、封测业2194亿元。参考清华大学微电子所所长魏少军教授在IC China 2019的报告，中国IC设计业的产出近乎100%由大陆企业贡献、IC制造业的产出预计约50%由大陆企业贡献、IC封装业的产出有近70%由大陆企业提供。2018年大陆企业的产出占中国大陆IC产出的约75%，是中国大陆IC产业发展的主力军，并且在技术方面，也与在中国大陆的外资和台资企业相当。

所以，中国大陆集成电路产业的发展，主要是靠自己努力奋斗取得的，產业转移只是一种补充，尤其是在全球贸易和技术摩擦日益严峻的今天，更需要自己的努力。

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