超越摩尔领域的外延设备技术及市场趋势-电子发烧友网

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#111723#<p>在microLED表现器和功率器件的驱动下，外延装备的出货量在将来五年将增加三倍以上。
外延在半导体工业链中的地位
化合物半导体外延片正大肆进军超出摩尔范畴<p>据麦姆斯征询先容，现在，外延成长用于硅基器件及III-V族化合物半导体工业。成长高品质的资料是半导体器件的要害因素。2019年，外延片的需要超越了780万片6英寸晶圆，这重要是由LED和功率器件驱动发生的。估计到2025年，外延片需要将到达至高峰，相称于2130万片6英寸晶圆，重要驱能源来自microLED、功率器件和激光二极管。

2019~2025年外延片市场猜测

重要超出摩尔范畴的器件

外延成长vs.超出摩尔器件利用
<p>在半导体衬底方面，氮化镓（GaN）资料是继硅衬底以后的重要外延市场，由传统的LED氮化镓器件驱动开展。但是，全部可见光LED工业现在正在将营业多元化，开辟基于砷化镓（GaAs）衬底的紫外LED和红外LED产物。另外，LED制作商还在研发新型LED，以持续在花费类表现器中发明代价，如miniLED和microLED。有新闻称，苹果（Apple）公司打算在2021年的高端智妙手表中采取microLED表现技巧。在幻想的情形下，microLED还能够利用于智妙手机中，那末这确定会重塑外延晶圆市场。
<p>另一方面，碳化硅（SiC）衬底等宽禁带资料在电力电子市场上也找到了商机。虽然碳化硅衬底的市场价钱较高，然而这类衬底是高（电）压利用的主要支持，因而被以为是一些MOSFET和二极管产物的技巧抉择。
<p>瞻望将来，红外激光二极管（VCSEL）等光电子产物正在向外延成长市场进军，它们平日须要外延砷化镓资料。别的，砷化镓对于射频产物特别有益，包含sub-6GHz和28GHz~39GHz范畴内的毫米波小基站。因而，智妙手机从4G向5G开展时，咱们估计砷化镓将代替CMOS，持续成为sub-6GHz的主流技巧。抉择适合的衬底将在很大水平上取决于与器件请求相干的技巧机能及本钱。

VCSEL和新型LED将引爆外延装备市场<p>2019年，超出摩尔范畴的外延装备市场濒临9.4亿美元，包含硅基和非硅基利用。因为VCSEL和新型LED发达开展，估计2025年外延装备市场将超越60亿美元。
<p>从技巧的角度看，金属无机化学气相堆积（MOCVD）效劳于大少数III-V族化合物半导体外延工业，如砷化镓和氮化镓基器件。低温CVD是现在主流的硅基器件和碳化硅器件。
<p>现在的外延装备市场重要由LED和功率器件驱动。现实上，中国补助政策致使了LED产线建立的适度。与现实出产需要比拟，MOCVD市场现在处于氮化镓LED产能重大多余的状态。MOCVD的投资在将来几年难以猜测，而且可能会逐年变更。假如当局决议严厉制止重要的LED制作商晋升氮化镓晶圆产能，那末情形可能会逐步恶化。本讲演斟酌了传统LED和新型microLED市场的差别情形。
<p>对于传统的氮化镓LED，MOCVD的投资趋向不会追随LED晶圆的需要。对于氮化镓LED的特定长处和毛病可能与从前一样呈现。然而，斟酌到中国近来的竞争趋向，一般照明和背光市场曾经商品化。因而，外延装备供给商估计这些市场不会带来可观的收入。但是，就缺点和平均性而言，对microLED的外延请求比传统LED更加严厉。牢靠的技巧线路图可能改良东西和装备，以到达约每平方厘米有0.1个缺点（0.1defects/cm2）或大于1μm的缺点更少。与传统的LED制作比拟，干净室也须要更严厉的请求，包含主动化和晶圆荡涤。对于小于10μm的最小裸片来讲，这点特别准确！
<p>同时，跟着花费类利用大批采取垂直腔面发射激光器（VCSEL）和边沿发射激光器（EEL），激光二极管为外延装备市场供给了一个新兴的增加机会。
<p>比拟之下，微电机体系（MEMS）工业是全部外延装备的一个利基市场，由于它们的出产才能曾经十分成熟。
<p>MOCVD装备市场可能会遭到激光二极管、microLED和VCSEL等化合物半导体器件向份子束外延（MBE）技巧过渡的影响。现实上，MBE能够在VCSEL产量和平均性方面带来更大的上风，也能够在高频5G射频利用方面带来更大的上风。
<p>就碳化硅功率器件而言，MOCVD制作商正试图开辟新型MOCVD技巧，以应答重要应用低温CVD的碳化硅市场。
<p>推翻性的非硅基器件引领更具竞争力的外延成长远景

外延成长利用及机会

非硅基衬底范例vs.超出摩尔器件利用
<p>从竞争格式来看，外延装备市场被三个差别种别的外延装备制作商盘踞：
<p>（1）顶级半导体装备供给商，比方来自硅基器件前端制作工艺范畴的东京电子（TokyoElectron）和利用资料（AdvancedMaterials），供给为外延工艺优化的CVD装备，但他们平日不在MOCVD范畴竞争。
<p>（2）专业的MOCVD装备供给商，比方爱思强（AIXTRON）、维易科（Veeco）和中微半导体（AMEC），他们分辨开辟了专门用于固态照明的装备。
<p>（3）来自功率半导体范畴的碳化硅工业或高程度射频利用的装备供给商，供给低温CVD装备，比方LPE或Nuflare，以及开辟公用MBE装备的供给商，比方Riber。
<p>2018年，三家装备制作商盘踞了外延装备市场近60%的份额。AIXTRON是砷化镓市场的领头羊，在激光二极管和砷化镓LED方面存在强盛的位置。AMEC在砷化镓LED方面的位置也较好。斟酌到中美常识产权（IP）胶葛的庞杂关联，Veeco在中国的市场份额曾经被AMEC抢走。跟着商业壁垒和额定税收的增添，这类情况可能会持续下去，从而重大影响Veeco的市场份额，下降Veeco在中国市场的竞争力。

外延装备供给商竞争格式

2018年寰球重要外延装备供给商的市场份额
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