攻堅核心技術(shù) 聚焦國內(nèi)砷化鎵產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

　　在高科技產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，核心基礎(chǔ)材料往往扮演著極為關(guān)鍵的角色，也是需要持續(xù)高投入、承受高風(fēng)險、費時費力的一大領(lǐng)域。然而，擁有核心材料的廠商往往把持著各大產(chǎn)業(yè)的上游，對整個行業(yè)擁有很高的話語權(quán)，其一舉一動可能給整個行業(yè)帶來一場震動。

　　砷化鎵應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

　　雖然，這些材料廠商們往往并不被大眾所熟知，卻不斷囊獲讓其他公司羨慕的高額利潤。為了遏制中國高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，材料領(lǐng)域是美國針對中國實行技術(shù)封鎖的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，實行了非常嚴格的出口管制。而國內(nèi)在芯片領(lǐng)域難以突破的關(guān)鍵掣肘之一就是核心材料。砷化鎵(GaAs)是一種很容易被人們提起的半導(dǎo)體材料，它與整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)密切關(guān)聯(lián)，而這也是我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。隨著5G的逐步到來，整個社會將進入萬物互聯(lián)的新階段，半導(dǎo)體相關(guān)芯片、器件需求量將進一步爆發(fā)，將成為像基礎(chǔ)能源一般的存在。

　　砷化鎵的化學(xué)式為GaAs，常溫下以黑灰色固體形式存在，它的熔點高達1238℃。在600℃以下時，GaAs能在空氣中穩(wěn)定存在，并能不被非氧化性的酸侵蝕，屬于Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體。作為一種非常重要的半導(dǎo)體材料，GaAs屬閃鋅礦型晶格結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)為5.65×10-10m，禁帶寬度1.4電子伏。

　　由于GaAs具有高頻、低雜訊與低耗電等優(yōu)良特性，能夠應(yīng)用在高頻IC與光電材料上，手機、WLAN、光纖通訊、衛(wèi)星通訊與太陽能電池均是其適用的領(lǐng)域，其中手機與無線通訊應(yīng)用是其中占比較高的市場。由于GaAs的電子遷移率要比硅大5到6倍，這就使得其在制作微波器件和高速數(shù)字電路方面得到重用應(yīng)用。用GaAs制成的半導(dǎo)體器件具有高頻、高溫和低溫性能好、噪聲小、抗輻射能力強等諸多優(yōu)點。目前，主流的工業(yè)化GaAs生長工藝主要有直拉法(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。這些工藝在實際操作中各有優(yōu)劣。

　　1962年，在林蘭英院士的帶領(lǐng)下，中國研制出了我國第一個GaAs單晶樣品。1964年，我國第一只GaAs二極管激光器被成功研制出來。由于在半導(dǎo)體材料上的諸多貢獻，林蘭英被譽為“中國太空材料之母”。

　　由于受到成本和技術(shù)上的限制，GaAs晶圓廠必須具備一定級別的投資規(guī)模和長時間制程技術(shù)的開發(fā)，因此這類企業(yè)擁有極高的準(zhǔn)入門檻，國內(nèi)能夠形成一定體量的廠商屈指可數(shù)。在經(jīng)過多年積淀過，我國臺灣地區(qū)在制程技術(shù)上擁有了極大優(yōu)勢，收獲了全球諸多委外代工訂單，也形成了臺灣獨特的代工產(chǎn)業(yè)模式。