攻堅(jiān)核心技術(shù) 聚焦國(guó)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(xiǎn)、費(fèi)時(shí)費(fèi)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(duì)整個(gè)行業(yè)擁有很高的話語(yǔ)權(quán)，其一舉一動(dòng)可能給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)震動(dòng)。

　　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(rùn)。為了遏制中國(guó)高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，材料領(lǐng)域是美國(guó)針對(duì)中國(guó)實(shí)行技術(shù)封鎖的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，實(shí)行了非常嚴(yán)格的出口管制。而國(guó)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(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)密切關(guān)聯(lián)，而這也是我國(guó)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(lái)，整個(gè)社會(huì)將進(jìn)入萬(wàn)物互聯(lián)的新階段，半導(dǎo)體相關(guān)芯片、器件需求量將進(jìn)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(diǎn)高達(dá)1238℃。在600℃以下時(shí)，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(jī)、WLAN、光纖通訊、衛(wèi)星通訊與太陽(yáng)能電池均是其適用的領(lǐng)域，其中手機(jī)與無(wú)線通訊應(yīng)用是其中占比較高的市場(chǎng)。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(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前，主流的工業(yè)化GaAs生長(zhǎng)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(shí)際操作中各有優(yōu)劣。

　　1962年，在林蘭英院士的帶領(lǐng)下，中國(guó)研制出了我國(guó)第一個(gè)GaAs單晶樣品。1964年，我國(guó)第一只GaAs二極管激光器被成功研制出來(lái)。由于在半導(dǎo)體材料上的諸多貢獻(xiàn)，林蘭英被譽(yù)為“中國(guó)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(jí)別的投資規(guī)模和長(zhǎng)時(shí)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(guó)內(nèi)能夠形成一定體量的廠商屈指可數(shù)。在經(jīng)過(guò)多年積淀過(guò)，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)在制程技術(shù)上擁有了極大優(yōu)勢(shì)，收獲了全球諸多委外代工訂單，也形成了臺(tái)灣獨(dú)特的代工產(chǎn)業(yè)模式。