化合物半導體外延片正大舉進軍后摩爾產業

　　目前，外延生長被廣泛用于硅基器件及 III-V 族化合物半導體產業。生長高質量的材料是電路器件的一項關鍵技術。2019年，在LED和功率器件的推動下，外延晶圓需求超過了780萬片（6英寸晶圓）。預計到2025年，在microLED、功率器件和激光二極管的大力推動下，這一需求將達到頂峰，近2130萬片（6英寸晶圓）。 

　　在半導體襯底方面，GaN材料是繼硅襯底之后的主要外延市場，由傳統的LED GaN器件驅動。然而，可見光LED行業業務也多元化發展，轉向更專業的基于GaAs襯底的紫外LED和紅外LED產品多樣化發展。此外，LED制造商正在開發新型LED，繼續在消費類顯示器中創造價值，如miniLED和microLED。蘋果（Apple）公司計劃在2021年的高端智能手表中采用microLED顯示技術。如情況理想，microLED也可以擴展運用到智能手機產品，這無疑將重塑外延晶圓市場。

　　與此同時，像SiC襯底這樣的寬禁帶材料在功率電子市場也找到了商機。盡管SiC市場價格很高，但這種襯底對于高壓應用十分重要，故認為是一些MOSFET和二極管產品的技術選擇。

　　展望未來，以GaAs為襯底的紅外激光二極管(VCSELs)等光電子產品正大舉進軍外延生長市場。GaAs特別適用于射頻產品，如sub-6GHz和28GHz~39GHz范圍內的毫米波小基站。因此，隨著手機從4G向5G發展，我們預計GaAs將取代CMOS，成為sub-6GHz的主流技術。選擇合適的襯底技術很大程度上取決于與器件要求相關的技術性能和成本。

本報告全面概述外延半導體襯底在后摩爾時代的應用。此外，根據晶圓尺寸和襯底類型，將詳細分析2019-2025年的晶圓市場預測。

2019~2025年外延片市場預測

　　未來五年，VCSEL和新型LED將引爆外延設備市場 

　　2019年，后摩爾領域的外延生長設備市場價值近9.4億美元，包括硅基和非硅基應用。預計到2025年，這一數字超過60億美元。

　　從技術角度看，金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)服務于大多數III-V化合物半導體外延產業，如GaAs和GaN基器件。高溫CVD主要用于主流硅基器件和碳化硅器件。

　　目前，外延設備市場主要由LED和功率器件驅動。事實上，中國的大規模補貼導致led產能過剩。與實際需求相比，目前MOCVD市場的GaN LED產能嚴重過剩。MOCVD投資在未來幾年難以預測，可能逐年變化。如果政府嚴格阻止主要LED制造商提升GaN晶圓產能，這種情況才會好轉。 

　　對于傳統的GaN LED，MOCVD投資趨勢將不會跟隨LED 晶圓需求。鑒于最近中國的競爭趨勢，普通照明和背光市場已經商品化。因此，外延供應商并不期望從這些市場獲得可觀的收入。然而，在缺陷和均勻性方面， microLED外延的要求比傳統LED更加嚴格，需要可靠的技術路線圖優化工具和設備，以達到約每平方厘米0.1個缺陷或大于1μm的缺陷更少。與傳統的LED制造相比，潔凈室要求也更為嚴格，包括自動化和晶片清洗。對于小于10μm的芯片，這點尤為關鍵。

　　與此同時，隨著消費品行業大量采用邊緣發射激光器和VCSEL，激光二極管提供了又一個市場機遇。相比之下，MEMS行業是整個外延生長設備市場的一個小眾市場，他們的生產能力已經非常成熟。

　　MOCVD設備市場可能會受到激光二極管、microLED和VCSEL等化合物半導體器件向分子束外延(MBE)技術過渡的影響。事實上，MBE不僅在VCSEL的良率和均勻性方面具有更大的優勢，在高頻5G射頻應用方面也有更大的優勢。

就碳化硅功率器件而言，MOCVD制造商正試圖開發新型MOCVD技術，應對主要使用高溫CVD的碳化硅市場。這份報告詳細分析了2019-2025年外延生長設備市場，并按照后摩爾器件應用、襯底類型以及技術細分研究。

2019-2025年后摩爾領域的外延設備市場（技術細分）

　　新型非硅基器件引領更具競爭力的外延增長前景

　　從競爭格局來看，外延生長設備市場被三個不同類型的外延設備制造商所占據:

• 一流的半導體設備供應商，如TEL和II-VI Advanced Materials。它們來自前端硅基領域，提供優化外延工藝的CVD設備，但不參與MOCVD競爭;

• 專業的MOCVD設備供應商，如AIXTRON、Veeco和AMEC。它們分別開發了針對固態照明的設備，這些是RF前端供應商沒有的;

• 來自功率SiC領域或高端射頻應用的設備供應商，提供高溫CVD設備(如LPE或Nuflare)或開發專用MBE設備的供應商（如Riber）。

　　2018年，三家設備制造商占據了外延生長設備市場近60%的份額。AIXTRON是GaAs市場的領頭羊，在激光二極管和GaAs LED領域處于領先地位。AMEC在GaN LED業務中處于有利地位。考慮到中美知識產權糾紛的復雜關系，Veeco在中國的市場份額已被AMEC奪走。隨著貿易壁壘和額外稅收的增加，這種情況將持續下去，可能會嚴重影響Veeco的市場份額，降低其在中國市場的競爭力。

　　根據半導體材料類型和器件類型，本報告對競爭環境和主要外延設備供應商的市場份額進行了量化和詳細的描述。

2019年外延生長設備市場份額

外延設備市供應商：競爭格局

• 關于《Epitaxy Growth Equipment for More Than Moore Devices Technology and Market Trends 2020》

　　報告綜合分析了使用外延生長技術的主要應用以及潛在應用、后摩爾領域外延生長技術的主要優勢。報告提供2019-2025年外延生長設備市場預測以及主要競爭企業，并討論了技術流程、技術參數等內容。

• 報告涉及的企業

II-VI advanced materials, II-VI incorporated, Epiworks, AIXTRON, AMEC, Applied Materials (AMAT), Cree, DOWA Electronics Materials, DuPont, EpiGaN, Epiluvac, EpiValence, Indium, Inneas, IntelliEPI, IQE, LandMark Optoelectronics, LPE, MACOM, Merck, Mitsubishi Chemical, NAURA, Nouryon, NuFlare Technology, Optowell, Riber, SCIOCS, Shin-Etsu, Siltronic, Strem Chemicals, SUMCO, Sumitomo Chemical, Sumitomo Electric Industries, Semiconductor Wafer, Inc. (SWI), Taiyo Nippon Sanso, Tokyo Electron Ltd. (TEL), Topec, Tosoh Finechem, Umicore, ULVAC, Veeco, VPEC, Wolfspeed, Xiamen Sanan Integrated Circuit ……

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　　以上圖文譯自Yole Développement的Epitaxy Growth Equipment for More Than Moore Devices Technology and Market Trends 2020

　　原文請參考：https://www.i-micronews.com/products/epitaxy-growth-equipment-for-more-than-moore-devices-technology-and-market-trends-2020/ 

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