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国内磷化铟多晶市场的有力开拓者:陕西铟杰半导体

时间:2021-01-11   访问量:1498

磷化铟(lnP)对普通人来说,可能是个相对陌生的材料,但其实作为III-V族化合物成员的第二代半导体之一,它在一些关键领域有着举足轻重的作用,比如5G通信、特别是未来的6G、8G、无人驾驶汽车、物联网、红外探测都与它息息相关。


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 磷化铟多晶,分子式:InP ;类型:半导体;分子量:145.8。磷化铟(InP)是由III族元素铟(In)和V族元素磷(P)化合而成的III-V族化合物半导体材料。InP具有闪锌矿结构,晶格常数为5.869。常温下禁带宽度为1.35eV,直接跃迁性能带结构,发射波长0.92μm,熔点温度1335K。磷化铟具有许多优越的性质,如高的热导率、高辐射阻抗,高的饱和电场漂移速度等,常用于制造高频、高速、大功率微波器件和集成电路。

 此外,InP与三元合金InGaAs以及四元合金InGaAsP晶格匹配,因而InP晶片为波长在1.3-1.55微米光纤通信中的激光器和光探测器和高频电子器件所必须的衬底材料。


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图为磷化铟多晶

 

  磷化铟的电子迁移率高、耐辐射性能好、禁带宽度大等优点,在两大应用领域拥有关键优势:(1)光子领域:波长为1000nm以上的发射和探测能力;(2)射频领域:高频RF应用中的高速和低噪声性能。

  故而磷化铟晶圆处于光通信产业链、超高频毫米波雷达、红外探测的最上游也是最核心地位,是电信和数据通信应用中的收发器激光二极管不可或缺的构建模块,芯片最基础的材料。 

  因而随着5G通信的发展,尤其是现在对于更高带宽的需求在持续不断增长,磷化铟的市场需求将迎来一波爆发。

  但目前,由于在磷化铟多晶生长设备和技术方面存在较高壁垒,市场参与者较少,且以少数几家国外厂商为主,目前国内磷化铟多晶90%依赖于进口英国IQE,国内目前并无可批量生产磷化铟多晶的企业。陕西铟杰半导体于2020年6月成立,目前已进入试生产阶段,并已获得阶段性的成果!

  要想用光纤光缆实现数据高速传输,只有用磷化铟材料制造的激光器发出的光在光纤中可实现无损耗传输。

  但是,磷化铟从原材料到晶锭再成为晶圆的“成长”过程非常艰难,在“成长”过程中,需要1070摄氏度的高温和极大的压力,原子结构有可能发生变化,“长”出来的东西不一定符合预期。从原材料到晶锭,再成为一块2英寸或4英寸的晶圆,成品率一般在28%左右,技术门槛不是一般的高,因此能够成功控制磷化铟生长技术的公司少之又少。


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      目前公司的产品主要应用于光纤通信、光探测器、红外光学、高频毫米波通信等领域,而当前目标除了继续将磷化铟多晶材料稳定商业化外,将在应用于6G通讯的太赫兹领域也有所拓展。磷化铟具有迁移率极高和抗辐射性能好的优点,是继毫米波后太赫兹频段芯片的首选材料,而我国的6G技术研发工作已于去年年底,由中国科技部组织的6G技术研发工作启动会正式宣布启动,太赫兹领域也是铟杰半导体的重点布局。

       磷化铟半导体材料的应用领域属于前沿研究的领域,欧美国家对此重视程度高,投入大,技术发展相对成熟,目前国内企业自主研发和产业化能力尚不能与国外企业竞争,但不乏有像铟杰半导体这样的企业正在奋力追赶,正如铟杰半导体创始人黄总所说:“大数据的广泛应用和超高频通信的发展,都在引爆磷化铟晶圆市场,它是光通信产业的基础。我们刚好赶上历史时机。”

光通信领域是当前的主流市场,而未来随着5G商业化的加速,在高频通信领域磷化铟半导体材料也将会迎 来高速增长,磷化铟的市场表现值得期待。


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