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新德里，2024年5月10日（环球新闻）-亚太砷化镓晶圆市场在2023年的估值达到6.615亿美元，预计到2032年将达到26.352亿美元，反映出2024年至2032年间16.6%的惊人复合年增长率。
亚太地区对砷化镓（GaAs）晶片的需求激增，砷化镓是高性能电子产品的关键部件。这一趋势是由多种因素共同推动的，从生产方法和材料特性到各种应用和成本考虑。GaAs晶片主要使用两种方法生产：垂直梯度冻结（VGF）和液体封装直拉法（LEC）。这些方法生产出大的、高纯度的砷化镓锭，然后将其切成薄片。值得注意的是，VGF工艺在商业生产中最为常见，因为它能够实现高纯度单晶。由于主要电子制造商的存在和政府对技术进步的支持，亚太地区预计仍将是全球砷化镓晶圆生产的领导者。
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组成、性能和应用
砷化镓晶圆是由镓和砷形成的化合物半导体。与硅不同，GaAs具有直接带隙，允许电子更快地移动，干扰更小。这转化为优越的特性，如高电子迁移率和超过250GHz的特殊工作频率。此外，GaAs的宽带隙使其具有很高的耐热性，确保了在高温下的稳定性能，为亚太砷化镓晶片市场增添了燃料。
砷化镓在各种先进的电子器件中起着至关重要的作用。它是微波频率集成电路、单片微波集成电路、红外LED、激光二极管、太阳能电池和光学窗口的关键材料。值得注意的是，95%的镓被生产到这些砷化镓晶片和器件中。有趣的是，GaAs可以直接将电转化为激光，非常适合需要精确光控制的应用。此外，其低频放大能力使其成为敏感电子设备的首选。
有限的可用性和高昂的成本给市场增长带来了挑战
镓是砷化镓中的一种关键元素，是一种相对罕见的稀土元素，其在地壳中的丰度仅为0.0019%。最大的镓生产国是澳大利亚、俄罗斯、法国和德国。然而，大多数市售镓是作为铝和锌生产的副产品获得的。与硅晶片相比，这种有限的可用性和复杂的提取工艺导致GaAs晶片的成本显著更高。事实上，GaAs晶片可能比相同尺寸的硅片贵近1000倍。
砷化镓晶圆市场的关键发现
电子行业是亚太地区砷化镓晶圆市场的主要消费者，贡献了超过33%的收入
砷化镓晶片市场具有直接带隙，可实现更快的电子移动，并具有高电子迁移率（超过250 GHz）和耐热性等优异性能，是高频应用的理想选择。这使得它们在智能手机和WLAN等无线和高速设备中占据主导地位，其中GaAs晶体管功率放大器和开关，以及在手机和卫星的高功率发射机中占主导地位，这些发射机将高频和功率置于复杂集成之上。
尽管有成本因素，GaAs在特定应用中比硅具有明显的优势。值得注意的是，GaAs太阳能电池即使具有非常薄的层也可以实现高效率，这使其成为轻量化应用的理想选择。此外，GaAs具有天然的防潮、防辐射和紫外线性能，是恶劣环境的理想选择。此外，GaAs器件在热稳定性方面表现出色，即使在升高的工作温度下也能保持高性能。
在亚太砷化镓晶片市场，标准砷化镓晶片有各种直径，从25.4毫米（1英寸）到300毫米（11.8英寸）不等。它们可以以不同的厚度、取向、抛光或未抛光的表面生产，并且可以掺杂硅、硼或铬等元素以实现特定的电性能。这种广泛的定制选项允许在各种电子应用中提供量身定制的解决方案。如今，砷化镓被用于微波频率集成电路、单片微波集成电路、红外LED、激光二极管、太阳能电池和光学窗口。
VGF是亚太地区高品质砷化镓晶圆市场的游戏规则改变者，控制着33.8%的市场份额
垂直梯度冻结（VGF）方法是亚太地区砷化镓晶圆市场无可争议的领导者。这种优势建立在几个关键优势之上，这些优势转化为优质晶圆和高效的大规模生产。VGF擅长制造缺陷最小的高纯度GaAs单晶。这种细致的工艺使晶圆拥有卓越的晶体质量，这是最终电子设备性能和可靠性的关键因素。有趣的是，VGF也有其他名称，如“定向凝固”或“布里奇曼方法”。另一个关键优势在于它能够精确控制晶体生长，从而形成高度对称和完美定向的晶体结构，具有显著的100%排列。这种精确的结构确保了在依赖于GaAs独特特性的各种应用中的最佳性能。
VGF的可扩展性和效率也使其成为砷化镓晶圆市场大批量生产的理想选择，砷化镓晶圆市场是现代电子产品的支柱。VGF能够大量生产大的、高质量的单晶，使其与其他方法不同。除了效率之外，VGF在所得GaAs材料的性能方面提供了明显的优势。使用VGF生产的无掺杂半绝缘GaAs对“类型转换”表现出高电阻，并具有卓越的热稳定性，这两个因素都是可靠半导体器件的关键因素。此外，通常直径为50mm的籽晶表现出难以置信的低位错密度，并保持高径向均匀性——这是整个晶圆性能一致的关键指标。VGF方法由于整个晶片表面的电特性异常均匀，产生了具有无与伦比的电特性的晶体。这种均匀性转化为这些晶片所能实现的电子设备的高度可预测和可靠的性能。
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砷化镓晶圆性能强劲，但面临来自硅片的直接竞争
砷化镓（GaAs）晶片在半导体领域具有不可否认的优势。然而，他们面临着一个重要的竞争对手——硅片，由于其价格低廉，硅片在市场上占据主导地位。2023年，全球硅片市场价值高达惊人的141.5亿美元，使砷化镓晶圆市场同年的72315万美元相形见绌。这种优势很大程度上源于成本。硅片的平均售价为10-20美元，而砷化镓的售价则高得多，每片售价为150-200美元。由于硅在各种应用中具有明显的成本优势和多功能性，这种价格差异转化为硅占据了半导体晶片总市场份额的95%以上。不幸的是，GaAs晶片的生产成本是硅的5-10倍，限制了它们在成本是主要决定因素的应用中的应用。
但更高的效率和性能是救星
尽管存在成本障碍，砷化镓晶圆市场的需求势头强劲，复合年增长率为16.6%，因为它提供了不可否认的性能优势。它拥有8500 cm²/V·s的电子迁移率，比硅的1400 cm²/V·s高出惊人的六倍。这意味着设备性能显著提高。此外，与硅的10GHz左右的限制相比，GaAs器件可以在超过250GHz的频率下工作。这使得砷化镓成为高频应用的明确选择。此外，与硅（1.12 eV）相比，GaAs具有更宽的带隙（1.42 eV），允许在更高的温度下更有效地操作。这转化为电子设备中更好的功率效率。即使在太阳能电池中，砷化镓也会发光。GaAs太阳能电池的效率高达29.1%，超过了硅太阳能电池26.7%的最高效率。
技术进步正在帮助硅片缩短性能差距
然而，砷化镓晶圆市场正在不断发展。硅技术的进步，如绝缘体上硅（SOI）和应变硅，有助于弥合硅和GaAs之间的性能差距。此外，另一种化合物半导体氮化镓（GaN）正在成为竞争对手，预计到2025年市场规模将达到26亿美元。此外，硅光子学的进步使光学元件能够直接集成到硅片上，这可能对光通信应用中的GaAs构成挑战。亚太地区主导着硅片市场，占全球70%以上的份额，中国、日本和韩国是主要贡献者。这种具有成本效益的替代品在地区的主导地位进一步加剧了GaAs晶片的竞争。
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