2022年砷化鎵、磷化銦行業(yè)研究快速成長的二代半導體材料核心觀點：1，第二代半導體在光電等領域的應用日漸成熟，國內上中下游產業(yè)布局趨于完善，下游市場規(guī)模將快速增長。第二代半導體砷化鎵和磷化銦具有電子遷移率高、光電性能好等特點，廣泛應用于5G通信、數據中心、新一代顯示、無人駕駛、可穿戴設備、航天等領域。第二代半導體產業(yè)鏈包括上游襯底制造、外延加工，中游IC設計、制造、封測，以及下游應用等環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)均有國產廠商涉及，國內產業(yè)布局趨于完善。根據ResearchInChina，2018-2025年全球砷化鎵元器件市場總產值將由95.19億美元增長至近160億美元，CAGR近7.7%；根據kbvresearch，2017-2027年全球磷化銦元器件市場規(guī)模將由37億美元增長至76億美元，2021-2027年CAGR為9.7%。1、概覽：材料決定應用，快速成長的二代半芯片1.1、材料性質：物理特性決定光電等應用場景第一代單元素半導體，以硅和鍺等為代表，其中硅基半導體材料是目前產量最大、成本最低、應用最廣的半導體材料。第二代III-V族化合物半導體，以砷化鎵和磷化銦等為代表，具有電子遷移率高、光電性能好等特點，是當前僅次于硅之外最成熟的半導體材料，在5G通信、數據中心、新一代顯示、無人駕駛、可穿戴設備、航天等方面有廣闊的應用前景；第三代寬禁帶半導體，以氮化鎵和碳化硅等為代表，具有高禁帶寬度、耐高壓和大功率等特點，在通信、新能源汽車等領域前景廣闊，目前成本較高。1.2、發(fā)展歷程：GaAs和InP材料逐步成熟應用砷化鎵應用可分為三個階段，第一階段自20世紀60年代起，砷化鎵襯底開始應用于LED及太陽能電池，并在隨后30年里主要應用于航天領域。第二階段自20世紀90年代起，隨著移動設備的普及，砷化鎵襯底開始用于生產移動設備的射頻器件中。第三階段自2010年起，隨著LED以及智能手機的普及，砷化鎵襯底進入了規(guī)模化應用階段，2017年iPhoneX首次引入了VCSEL用于面容識別，砷化鎵襯底應用場景再次拓寬。2021年，隨著Apple、Samsung、LG、TCL等廠商加入MiniLED市場，砷化鎵襯底的市場需求將迎來爆發(fā)性增長。1.3、產業(yè)鏈：國內上中下游產業(yè)布局趨于完善二代半導體產業(yè)鏈包括上游的襯底制造、外延加工，以及中游的IC設計、制造、封測和下游應用等環(huán)節(jié)。1）砷化鎵襯底材料主要由Freiberger、Sumitomo等行業(yè)龍頭供應，磷化銦襯底材料則由Sumitomo、日本JX等供應；2）外延加工市場則是由IQE、全新光電等少數寡頭占據，但一些垂直整合制造（IDM）廠商自己也生產外延片；3）中游的IC設計、制造、封測等環(huán)節(jié)，行業(yè)存在IDM和代工兩種主流模式，前者從芯片設計到生產都由IDM廠自身完成，后者的芯片設計公司（被稱為Fablesshouse）僅具有設計功能，其晶圓制造和封裝測試外包給外界專業(yè)廠負責。4）下游應用包括射頻、光電子、LED和光伏等板塊。1.4、市場規(guī)模：穩(wěn)定快速增長的百億美元市場根據ResearchInChina數據，2018-2025年，全球砷化鎵元器件市場總產值將由95.19億美元增長至近160億美元，CAGR近7.7%。根據kbvresearch數據，2017-2027年全球磷化銦元器件市場規(guī)模將由37億美元增長至76億美元，預測期間內（2021-2027年）CAGR為9.7%。2、砷化鎵產業(yè)鏈2.1、襯底：行業(yè)高度集中，技術和客戶雙壁壘砷化鎵產業(yè)鏈最上游為砷化鎵晶體生長和襯底生產加工環(huán)節(jié)。襯底是外延層半導體材料生長的基礎，在芯片中起到承載和固定的關鍵作用。生產砷化鎵襯底的原材料包括金屬鎵、砷等，先通過人工合成砷化鎵多晶，再利用生長技術制備砷化鎵單晶，最終經過切割、磨邊、研磨、拋光、清洗等工藝得到砷化鎵襯底，整個過程生產設備主要涉及晶體生長爐、研磨機、拋光機、切割機、檢測與測試設備等。2.2、外延：MOCVD為主流，先發(fā)優(yōu)勢顯著砷化鎵外延片是砷化鎵產業(yè)鏈的關鍵材料。外延生長是指在經過切、磨、拋等仔細加工的單晶襯底（基片）上生長一層有一定要求的、與襯底晶向相同的單晶層，猶如原來的晶體向外延伸一段。新單晶可以與襯底為同一材料，也可以是不同材料（即同質外延和異質外延）。由于新生單晶層按襯底晶向延伸生長，從而被稱之為外延層（厚度通常為幾微米），長了外延層的襯底稱為外延片（外延片=外延層+襯底）。器件制作在外延層上為正外延，若器件制作在襯底上則稱為反外延，此時外延層只起支撐作用。外延生長的新單晶層可在導電類型、電阻率等方面與襯底不同，還可以生長不同厚度和不同要求的多層單晶，從而大大提高器件設計的靈活性和器件的性能。2.3、芯片&應用：IDM代工并行，多應用驅動成長產業(yè)鏈中下游根據終端應用不同形成IDM與代工兩種商業(yè)模式。在砷化鎵外延片的基礎上進行IC設計、加工、封裝、測試后制成砷化鎵芯片，可用于終端應用領域的器件制造。根據Yole，GaAs各生產環(huán)節(jié)廠商可按終端應用射頻（RF）、光電子（Photonic）、LEDs、光伏（PV）劃分，GaA