化合物半导体-新品速递

精品文档-下载后可编辑化合物半导体-新品速递2022年2月底在圣地亚哥（美国）召开了“化合物半导体2022年展望”会议。除高亮度LED和大带隙固态激光器外，一些电子器件市场和成熟的固态激光器市场还未恢复到其历史水平。某些GaAsIC市场和SiC器件市场今年将会增长。蓝光激光二极管受一些日本公司左右（日亚、索尼、NEC、先锋、夏普、丰田合成等）。日本公司大力开发用于大容量光盘的这类激光器。索尼公司在三月初推出一种新的消费产品??“蓝射线”DVD光盘，这是工艺上一项进展。它使存储容量由4.7Gb（用红光激光器）增加到～27Gb，是由于采用了GaN蓝光激光管。这种DVD售价是～3800美元/台。GaAsIC某些“较大”的GaAsIC及器件市场有所下降。一些GaAs生产线和Ⅲ-Ⅴ族器件公司不得不“关、停、并、转”。只有那些生产性能产品的公司可得到发展。产品具有高的性价比对公司的生存和发展非常重要。但GaAs也有“亮点”：某些GaAsIC市场可望增长，其中包括GaAs进入蜂窝电话电子器件市场。该市场今后若干年的增长率将为5%～10%，在2.5G和3G蜂窝电话中将采用更多的GaAs功率放大器和低噪声放大器。其它可望增加GaAs市场的应用是宽带无线、军用和卫星通信。汽车雷达用GaAs器件也可能是其下一个大容量市场，但要在2022年以后。设备市场MOCVD沉积设备也像器件市场一样，有上有下。2000年，其产值增长50%，2022～2022年间下降1/3以上。但GaN基高亮度LED（HBLED）生产能力还在增长。美国多年来是设备市场的“主力”，但去年（2022年）转到了亚洲。2022年，Aixtron(MOCVD主要制造厂之一)报导说，其设备销售额59%在亚洲，30%在美国，11%在欧洲，主要是台湾生产能力急剧扩大。按所生产器件划分：MOCVD设备50%用于LED，20%用于电信/数字通信器件。现代MOCVD反应器每次可生产ф6″7片，每年可生产ф6″片36000片。值得注意的其它工艺进展是8×Ф4″晶片的生长GaN基器件的反应器，若干参数的（不）均匀性可达1%的水平。也推出了可生长ф8″GaAs的反应器，其不均匀性也在～1%。会议讨论了生长GaN器件用常压MOCVD（APMOCVD）工艺的开发。白光LED芯片价格要从70日元（～57美分）下降到40日元（～33美分）以下（每个芯片），即每“流明”（lm）的价格降到0.1美分。这样可望扩大其室内照明光源市场。氮化物LED工艺像北美一样，亚洲地区集中力量开发蓝、绿和白光LED，尤其是台湾，迅速提高其GaN器件生产能力。日本政府启动了“21世纪光源”工程。三菱电线工业公司是其主要承担者之一。用LED得到白光有几种方法。日本这项工程则是采用多磷光体（红、绿、蓝或橙、黄、绿、蓝）来得到白光发射。美国则主要开发较短波长紫外LED以制备白光LED光源。作为这项工程的一部分，三菱研究组开发了一种图形化的蓝宝石衬底，在其上生长GaN合金层，位错密度可下降到原来的1/3。早期曾制出了外量子效率24%以上的InGaNLED（发光波长382nm）。2022年1月份，其外量子效率增加到43%以上（驱动电流100mA）。用磷光体制备LED的进展使目前某些磷光体得到新的应用。如掺铈YAG（钇铝石榴石），目前绝大多数蓝光LED+磷光粉所制白光LED就是使用这种磷光体。但这种磷光体对LED还不是激发体，还需开发一种新颖的与LED匹配的磷光体。三菱公司使用多磷光体来激发其380nm波长LED：碱土金属磷酸盐基蓝光、ZnS基绿光及氧化钇基红光磷光体。这样所制白光LED的光效为29lm/w。SiC进展SiC大功率器件已进行了长期研究开发，它的好处是耐压高，工作频率在高频段的低→中范围。由于其带隙大，因而击穿电压较高，热导率较高，功率损耗小从而可在较高功率密度和较高温度下工作。但只是近才有少数公司推出商品。主要工作集中在提高材料质量，例如，降低其微管道密度。SiC器件正进入长期为Si器件（功率晶体管、二极管、整流器和晶闸管）所垄断的功率半导体市场。该市场去年达到120亿美元。Cree公司有关人士估计，除二极管部分外，SiC每年会占去约1/3或30亿美元的市场并有很大的增长潜力。SiC功率器件的优势是：击穿电压是Si器件的10倍，（开启电阻小，开关速度更快），热导率是Si的3倍（从而有较大的电流密度），又有较高的工作温度，这些优点使SiC器件有较大的系统效率，较低的成本，组件尺寸小，开关频率高。Cree公司已推出600V（1～20A）和1200V（5A，10A）的SiC整流器产品，其它许多应用领域都可能有SiC商品，从而产生了一个新的化合物半导体市场??2000V器件很快会商品化，虽然它价格总是比Si器件高，但在300V以上器件和其它的一些应用领域中使用SiC器件是合算的??这些情况下，其大带隙的特点显得更为重要。这类材料的特性还使其应用扩展到高频或射频功率晶体管领域，这方面，去年的市场规模约10亿美元，其中约60%在无线应用中，其次为航空电子器件及器件。在射频器件市场，SiC器件也有潜力。已制出功率附加效率63%的SiCMESFET，其功率密度为5.2W/mm，是同类Si器件的6～7倍。SiC或SiC衬底上生长的氮化物器件还可用于“宽带”方面。已制出20W宽带放大器（400MHz）以及75W连续波放大器（2GHz）。在SiC衬底上生长的GaNHEMT（高电子迁移率晶体管）具有以下性能：效率60%，大电流（3倍于GaAs器件），高电压（5倍于GaAs器件），其脉冲功率密度高达12.1W/mm，（10倍于GaAs器件），连续波工作为9W/mm。GaN/SiC这种“组合”很有发展前景。已制出了2GHz时连续波输出功率103W的GaNHEMT。Soitec公司研制出在绝缘体上的SiC晶片（SiCOI）该公司作为Si工业的SOI（绝缘体上的Si）的主要供货者已有10年。预计，2022年生产（等尺寸）ф8″晶片100万片（70%进入北美市场）。目前，SiC晶片直径基本上是2″、3″及4″。Soitec公司的SiCOI晶片可达8″，可以是导电性的也可是绝缘的。工业展望化合物半导体工业在2022年底到2022年中期从“峰值”下降，现在已显出恢复的征候。但还存在一些问题。由于竞争激烈，价格和收益等方面的信息混杂，某些公司生产能力受到限制，另有一些公司正在调整，使整个工业经受分化、重组等。另外，市场增长速度下降，也使Si工艺“乘虚而入”，挤占化合物材料市场。然而，前景还是良好的。因为许多化合物器件只是其材料的“前端”（atThefrontendofTheirmaterials），其性能、规模经济学等方面也有多年的改进和提高（绝大多数新工艺仍