攻坚核心技术聚焦国内砷化镓产业现状

2019-02-14 16:00

在高科技产业领域，核心基础材料往往扮演着极为关键的角色，也是需要持续高投入、承受高风险、费时费力的一大领域。然而，拥有核心材料的厂商往往把持着各大产业的上游，对整个行业拥有很高的话语权，其一举一动可能给整个行业带来一场震动。

砷化镓应用领域广泛

虽然，这些材料厂商们往往并不被大众所熟知，却不断囊获让其他公司羡慕的高额利润。为了遏制中国高科技产业的发展，材料领域是美国针对中国实行技术封锁的关键领域之一，实行了非常严格的出口管制。而国内在芯片领域难以突破的关键掣肘之一就是核心材料。砷化镓（GaAs）是一种很容易被人们提起的半导体材料，它与整个半导体产业密切关联，而这也是我国产业结构中最为薄弱的环节。随着5G的逐步到来，整个社会将进入万物互联的新阶段，半导体相关芯片、器件需求量将进一步爆发，将成为像基础能源一般的存在。

攻坚核心技术聚焦国内砷化镓产业现状

砷化镓的化学式为GaAs，常温下以黑灰色固体形式存在，它的熔点高达1238℃。在600℃以下时，GaAs能在空气中稳定存在，并能不被非氧化性的酸侵蚀，属于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体。作为一种非常重要的半导体材料，GaAs属闪锌矿型晶格结构，晶格常数为5.65×10-10m，禁带宽度1.4电子伏。

由于GaAs具有高频、低杂讯与低耗电等优良特性，能够应用在高频IC与光电材料上，手机、WLAN、光纤通讯、卫星通讯与太阳能电池均是其适用的领域，其中手机与无线通讯应用是其中占比较高的市场。由于GaAs的电子迁移率要比硅大5到6倍，这就使得其在制作微波器件和高速数字电路方面得到重用应用。用GaAs制成的半导体器件具有高频、高温和低温性能好、噪声小、抗辐射能力强等诸多优点。目前，主流的工业化GaAs生长工艺主要有直拉法（Cz法）、水平布里其曼法（HB）、垂直布里其曼法（VB法）以及垂直梯度凝固法（VGF法）等等。这些工艺在实际操作中各有优劣。

1962年，在林兰英院士的带领下，中国研制出了我国第一个GaAs单晶样品。1964年，我国第一只GaAs二极管激光器被成功研制出来。由于在半导体材料上的诸多贡献，林兰英被誉为“中国太空材料之母”。

由于受到成本和技术上的限制，GaAs晶圆厂必须具备一定级别的投资规模和长时间制程技术的开发，因此这类企业拥有极高的准入门槛，国内能够形成一定体量的厂商屈指可数。在经过多年积淀过，我国台湾地区在制程技术上拥有了极大优势，收获了全球诸多委外代工订单，也形成了台湾独特的代工产业模式。

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