化合物半导体应用领域广泛，其核心地位将愈发凸显

化合物半导体多指晶态无机化合物半导体，即是指由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质。它主要是包括砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅、氧化锌等。

化合物半导体应用前景广阔，市场规模持续扩大

化合物半导体是由两种及以上元素构成的半导体材料，目前最常用的材料有GaAs、GaN以及SiC等，作为第二代和第三代半导体的主要代表，这种化合物半导体的技术特点是比硅材料，化合物半导体性能更加优异，制作出的器件相对于硅器件具有更优异的光电性能、高速、高频、大功率、耐高温和高辐射等特征。我国的光伏、风能、4G/5G移动通信、高速铁路、电动汽车、智能电网、大数据/云计算中心、半导体照明等产业发展如火如荼，这些都是化合物半导体大显身手的应用领域。

多年以来，世界各国始终对化合物半导体保持高度重视，出台相关政策支持本国产业的发展，2017年美国、德国、欧盟、日本等国家和组织启动了至少12项研发计划，总计投入研究经费达到6亿美元。借助各国政府的大力支持，自从1965年第一支GaAs晶体管诞生以来，化合物半导体器件的制造技术取得了快速的进步，为化合物半导体的应用提供了坚实的基础。目前，随着ALD(原子层淀积)技术的逐渐成熟，化合物半导体HMET结构以及MOSFET结构的器件质量以及可靠性得到了极大的提升，进一步提高了化合物半导体材料在高频高压应用领域的市场占有率。未来随着化合物半导体制造工艺的进一步提升，在逻辑应用方面取代传统硅材料，从而等效延续摩尔定律成为了化合物半导体更为长远的发展趋势。

作为化合物半导体最主要的应用市场，射频器件市场经历了2015年到2016年的缓慢发展，时至今日，随着5G基站更新换代以及设备小型化的巨大需求，全球射频功率器件市场在2016年到2022年间将以9.8%的复合年增长率快速增长。市场规模有望从2016年的15亿美元增长到2022年25亿美元1。此外，随着通信行业对器件性能的要求逐渐提高，GaN、GaAs等化合物半导体器件的优势逐渐显现，传统硅工艺器件逐渐被取代，预计到2025年，化合物半导体将占据射频器件市场份额的80%以上。

化合物半导体产业链可主要分为晶圆制备、芯片设计、芯片制造以及芯片封测等环节，其中晶圆制备进一步细分为衬底制备和外延片制备两部分。当前，化合物半导体产业多以IDM模式为主，即单一厂商纵向覆盖芯片设计、芯片制造、到封装测试等多个环节。然而，随着衬底和器件制造技术的成熟和标准化，以及器件设计价值的提升，器件设计与制造分工的趋势日益明显。

光电器件、微波射频、电力电子是目前主要应用领域

光电器件方面，主要应用包括太阳电池、半导体照明、激光器和探测器等。基于GaAs的化合物半导体光伏电池有着比Si基光伏电池更高的效率和更好的耐温性;紫色激光器用于制造大容量光盘制造、医疗消毒、荧光激励光源等;蓝光、绿光、红光激光器实现激光电视显示;普通非增益GaN紫外探测器涉及导弹预警、卫星秘密通信、环境监测、化学生物探测等领域。

在微波射频方面，化合物半导体最主要的应用场景是射频功率放大器，在移动通信、导航设备、雷达电子对抗以及空间通信等系统中是最为核心的组成部分，其性能直接决定了手机等无线终端的通讯质量。在全球5G通信发展迅速的背景下，移动通讯功率放大器的需求量将呈现爆发式增长，其中，终端侧功率放大器将延续GaAs工艺，而在基站侧，传统的Si基LDMOS工艺将被有着更高承载功率、效率更具优势的GaN工艺所取代，以满足基站小型化的需求。

在功率器件方面，化合物半导体主要应用于高压开关器件，与传统的Si工艺器件相比，化合物半导体器件具有更高的功率密度、更低的能量损耗和更好的高温稳定性。目前600V以上的高端功率器件解决方案均采用SiC材料，相比传统Si基IGBT，能量损失可以降低50%。

化合物半导体因其良好的高频高压特性，在固态光源、微波射频以及电力电子等方面有着不可替代的作用，未来随着化合物半导体技术的进一步成熟，其核心地位将愈发凸显，在摩尔定律即将走向终结的背景下，化合物半导体技术无疑为集成电路的发展开辟出一条全新的路径。