报告发布方：中金企信国际咨询《全球及中国砷化镓衬底市场总体消费量及出售的收益可行性预测报告（2024版）-中金企信发布》
砷化镓是砷与镓的化合物，砷化镓作为半导体材料具备优良的特性。使用砷化镓衬造的半导体器件，具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、抗辐射、高击穿电压等特性，因此砷化镓衬底被大范围的使用在生产LED、射频器件、激光器等器件产品。20世纪90年代以来，砷化镓技术得以迅速发展，并慢慢的变成为最成熟的半导体材料之一。但长期以来，由于下游应用领域的发展滞后，市场需求有限，砷化镓衬底市场规模比较小。2019年后，在5G通信、新一代显示（MiniLED、MicroLED）、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等新兴市场需求的带动下，未来砷化镓衬底市场规模将逐步扩大。
砷化镓产业链上游为砷化镓晶体生长、衬底和外延片生产加工环节。衬底是外延层半导体材料生长的基础，在芯片中起到承载和固定的关键作用。生产砷化镓衬底的原材料包括金属镓、砷等，由于自然界不存在天然的砷化镓单晶，需要通过人工合成制备；砷化镓衬底生产设备主要涉及晶体生长炉、研磨机、抛光机、切割机、检测与测试设备等。
砷化镓产业链下游应用主要涉及5G通信、新一代显示（MiniLED、MicroLED）、无人驾驶、人工智能、可穿戴设备等多个领域。
全球砷化镓衬底市场集中度较高，根据中金企信统计数据，2019年全球砷化镓衬底市场主要生产商包括Freiberger、Sumitomo和北京通美，其中Freiberger占比28%、Sumitomo占比21%、北京通美占比13%。
目前砷化镓晶体主流生长工艺包括LEC法、HB法、VB法以及VGF法等，其中Sumitomo砷化镓单晶生产以VB法为主，Freiberger以VGF和LEC法为主，而北京通美则以VGF法为主。
得益于下游应用市场需求持续旺盛，砷化镓衬底市场规模将持续扩大。根据中金企信测算，2019年全球折合二英寸砷化镓衬底市场销量约为2,000万片，预计到2025年全球折合二英寸砷化镓衬底市场销量将超过3,500万片；2019年全球砷化镓衬底市场规模约为2亿美元，预计到2025年全球砷化镓衬底市场规模将达到3.48亿美元，2019-2025年复合增长率9.67%。
砷化镓是当前主流的化合物半导体材料之一，其应用可大致分为三个阶段。第一阶段自20世纪60年代起，砷化镓衬底开始应用于LED及太阳能电池，并在随后30年里主要使用在于航天领域。第二阶段自20世纪90年代起，随着移动电子设备的普及，砷化镓衬底开始用来生产移动电子设备的射频器件中。第三阶段自2010年起，随着LED以及智能手机的普及，砷化镓衬底进入了规模化应用阶段，例如2017年，iPhoneX首次引入了VCSEL用于面容识别，生产VCSEL需要用砷化镓衬底，砷化镓衬底应用场景再次拓宽。2021年，随着Apple、Samsung、LG、TCL等厂商加入MiniLED市场，砷化镓衬底的市场需求将迎来爆发性增长。
目前，砷化镓衬底主要使用在下游器件包括射频器件、激光器、LED，各器件需求情况分别如下：
射频器件是实现信号发送和接收的关键器件，射频器件最重要的包含功率放大器、射频开关、滤波器、数模/模数转换器等器件，其中，功率放大器是放大射频信号的器件，其直接决定移动终端和基站的无线通信距离和信号质量。由于砷化镓具有高电子迁移率和高饱和电子速率的显著优势，因此砷化镓一直是制造射频功率放大器的主流衬底材料之一。4G时代起，4G基站建设及智能手机持续普及，用来制造智能手机射频器件的砷化镓衬底需求量开始上升。进入5G时代之后，5G通信对功率、频率、传输速度提出了更高的要求，使用砷化镓衬造的射频器件很适合应用于长距离、长通信时间的高频电路中，因此，在5G时代的射频器件中，砷化镓的材料优势更加显著。随着5G基站建设的大量铺开，将对砷化镓衬底的需求带来新的增长动力；与此同时，单部5G手机所使用的射频器件数量将较4G手机大幅度的增加，也将带来对砷化镓衬底需求的增长。
伴随5G通信技术的快速发展与不断推广，5G基站建设以及5G手机的推广将使砷化镓基射频器件稳步增长。根据中金企信预测，2025年全球射频器件砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量将超过965.70万片，2019-2025年年均复合增长率为6.32%。2025年全球射频器件砷化镓衬底市场规模将超过9,800万美元，2019-2025年年均复合增长率为5.03%。
LED是由化合物半导体（砷化镓、氮化镓等）组成的固体发光器件，可将电能转化为光能。不一样的材料制成的LED会发出不同波长、不一样的颜色的光，LED按照发光颜色可分为单色LED、全彩LED和白光LED等类型。LED根据芯片尺寸可以区分为常规LED、MiniLED、MicroLED等类型，其中常规LED主要使用在于通用照明、户外大显示屏等，MiniLED、MicroLED应用于新一代显示。
随着LED照明普及率的逐步的提升，常规LED芯片及器件的价格不断走低。常规LED芯片尺寸为毫米级别，对砷化镓衬底的技术方面的要求相比来说较低，属于砷化镓衬底的低端需求市场，产品附加值较低，该等市场主要被境内砷化镓衬底企业占据，市场之间的竞争激烈；而新一代显示所使用的MiniLED和MicroLED芯片尺寸为亚毫米和微米级别，对砷化镓衬底的技术方面的要求很高，市场主要被全球第一梯队厂商所占据。
根据中金企信预测，2019年全球LED器件砷化镓衬底市场（折合二英寸）销量约为846.9万片，预计到2025年全球LED器件砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量将超过1,300万片，年复合增长率为7.86%，增长较为平稳；2019年全球LED器件砷化镓衬底市场规模约为6,800万美元，预计到2025年全球LED器件砷化镓衬底市场规模将超过9,600万美元，相较2019年将增加接近3,000万美元的市场规模。
目前基于LED的新一代显示包括MiniLED和MicroLED两种类型。MiniLED指使用次毫米发光二极管，即芯片尺寸介于50-200μm之间的LED器件作为背光源或者像素发光源的显示技术，作为液晶显示面板（LCD）背光源的MiniLED技术目前已逐步应用于高清电视、笔记本电脑、平板等电子科技类产品领域，可大幅度的提高液晶显示面板的显示效果，当前MiniLED背光显示技术的规模化商业应用已具备产业条件；使用MiniLED作为像素发光源的显示技术，其在显示亮度、色域、对比度、响应速度等方面更出色，但由于其使用的灯珠数量远大于背光场景，因此其芯片用量远高于背光技术，当前成本比较高，目前用于户外显示、4K/8K大尺寸高清电视及显示屏。2021年为MiniLED大规模产业化元年，使用砷化镓衬底材料的MiniLED显示屏已正式应用于2021年版iPadPro平板中。MiniLED显示技术大幅拓宽了LED显示技术的应用场景，为砷化镓衬底带来了很大的需求量开始上涨空间。
MicroLED指使用微米发光二极管，即芯片尺寸小于50μm的LED器件作为像素发光源的高密度LED阵列显示技术。除显示效果的逐步提升外，MicroLED技术可解决MiniLED技术没办法适用于小尺寸屏的局限性，未来可大范围的应用于手机、平板、手表、AR/VR设备、笔记本电脑、各尺寸高清电视等应用场景。目前，由于MicroLED芯片尺寸较小，制造及封测技术难度较高，其规模商业化需要产业链整体配套水平的提高，尚需一段时间。MicroLED显示技术一旦实现产业化，其对砷化镓衬底的需求将有望呈几何级数增长。
根据中金企信预测，MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底的需求量开始上涨迅速，2025年全球MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量将从2019年的207.90万片增长至613.80万片，年复合增长率为19.77%；2019年全球MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底市场规模约为1,700万美元，预计到2025年全球砷化镓衬底市场规模将达到7,000万美元，年复合增长率为26.60%。
激光器是使用受激辐射方式产生可见光或不可见光的一种器件，构造复杂，技术壁垒较高，是由大量光学材料和元器件组成的综合系统。利用砷化镓电子迁移率高、光电性能好的特点，使用砷化镓衬造的红外激光器、传感器具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、高击穿电压等特点，可用于人工智能、无人驾驶等应用领域。
根据中金企信预测，激光器是砷化镓衬底未来五年最大的应用增长点之一。预计到2025年，全球激光器砷化镓衬底（折合二英寸）的市场销量将从2019年的106.2万片增长至330.3万片，年复合增长率为20.82%；预计到2025年，全球激光器砷化镓衬底市场容量将达到6,100万美元，年复合增长率为16.82%。
在具体应用方面，未来五年激光器砷化镓衬底的需求量开始上涨主要由VCSEL的需求拉动。VCSEL是一种垂直于衬底面射出激光的半导体激光器，在应用场景中，常常在衬底多方向同时排列多个激光器，从而形成并行光源，用于面容识别和全身识别，目前已在智能手机中得到了广泛应用。
VCSEL作为3D传感技术的基础传感器，随着5G通信技术和人工智能技术的发展，同时受益于物联网传感技术的广泛应用，VCSEL的市场规模一直增长，特别是以VCSEL为发射源的3D立体照相机将会迎来快速地发展期，3D相机是一种能够记录立体信息并在图像中显示的照相机，可以记录物体纵向尺寸、纵向位置和纵向移动轨迹等。此外，VCSEL作为3D传感器，在生物识别、智慧驾驶、机器人、智能家居、智慧电视、智能安防、3D建模、人脸识别和VR/AR等新兴领域拥有广泛的应用前景。
根据中金企信预测，随着3D传感技术在各领域的深度应用，VCSEL市场将持续加快速度进行发展，继而加大砷化镓衬底的需求。2019年，全球VCSEL器件砷化镓衬底（折合二英寸）销量约为93.89万片，预计到2025年将增长至299.32万片，年复合增长率达到21.32%；2019年全球VCSEL器件砷化镓衬底市场规模约为2,100万美元，预计到2025年全球砷化镓衬底市场规模将超过5,600万美元，年复合增长率为17.76%。
受益于LED、移动通讯射频领域对射频器件和光电器件的旺盛需求，砷化镓衬底的销量在近期有望保持持续高增长态势。目前砷化镓衬底下游应用市场最重要的包含射频领域及LED领域，根据中金企信预计，砷化镓衬底下游主要射频器件全球市场规模2025年将达到250亿美元，根据中金企信数据预计，下游LED器件全球市场规模将超过1,800亿美元，砷化镓衬底的下游的市场空间十分广阔。具体应用上，MiniLED、MicroLED以及5G手机、VCSEL视觉识别的快速渗透，会对砷化镓衬底市场带来显著的拉动作用。
在LED显示领域，新一代显示所使用的MiniLED和MicroLED芯片尺寸为亚毫米和微米级别，对砷化镓衬底的技术方面的要求很高，因此MiniLED和MicroLED的普及将给砷化镓应用带来新的机会。根据中金企信预测，MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底的需求量开始上涨迅速，2025年全球MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底（折合二英寸）市场销量将从2019年的207.90万片增长至613.80万片，年复合增长率为19.77%；2019年全球MiniLED及MicroLED器件砷化镓衬底市场规模约为1,700万美元，预计到2025年全球砷化镓衬底市场规模将达到7,000万美元，年复合增长率为26.60%。目前，MiniLED芯片头部企业均已经基本完成MiniLED领域投资布局。
在5G射频领域，砷化镓衬底仍将主导5G智能手机PA（射频功率放大器）市场。根据中金企信统计预测，2021年射频器件市场占据了整体砷化镓半导体市场总量的30.15%，并贡献了32.50%的产值。依据数据统计，4G时代，每个手机平均需要用7颗PA。由于5G新增了频段，未来还需要新增高频段，同时需要继续兼容4G、3G、2G标准，因此5G手机需要更加多的PA，最多可达16颗，平均也有望超过10颗，以砷化镓衬底为基础制造的射频器件在5G时代移动终端渗透率有望进一步提升。
在3D传感器领域，随着苹果公司2017年率先推出集成人脸识别结构光前置摄像头的iPhoneX，开启了3D传感器（垂直腔面激光器，VCSEL）在手机端的商用，后续华为、OPPO、ViVO、小米、三星等手机生产厂商也都有望在手机上逐步配置3D传感器（垂直腔面激光器，VCSEL）。手机仅只是VCSEL的其中一个应用场景，随只能驾驶的发展，汽车激光雷达有望为砷化镓衬底贡献新的增长空间。根据预测，到2030年汽车年生产量将达到1.15亿台，其中将有15%的汽车实现高级无人驾驶，并有45%实现低级无人驾驶。2019年，全球VCSEL器件砷化镓衬底（折合二英寸）销量约为93.89万片，预计到2025年将增长至299.32万片，年复合增长率达到21.32%；2019年全球VCSEL器件砷化镓衬底市场规模约为2,100万美元，预计到2025年全球砷化镓衬底市场规模将超过5,600万美元，年复合增长率为17.76%。
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7.1.1 全球砷化镓衬底行业市场规模及增长率分析（2019-2030年）
7.1.4 全球砷化镓衬底行业市场消费量及出售的收益分析（2019-2030年）
7.1.5 全球砷化镓衬底行业产能、产量及发展的新趋势分析（2019-2030年）
7.1.1 中国砷化镓衬底行业市场规模及增长率分析（2019-2030年）
7.1.4 中国砷化镓衬底行业市场消费量及销售收入分析（2019-2030年）
7.1.5 中国砷化镓衬底行业产能、产量及发展趋势变化分析（2019-2030年）
8.2.1 2024-2030年全球砷化镓衬底行业各产品类型市场规模预测
8.2.2 2024-2030年中国砷化镓衬底行业各产品类型市场规模预测
《市场地位认证：2024年中国石油化工行业发展运行现状分析及未来市场发展的新趋势预测分析-中金企信发布》
《全球及中国PTMEG行业市场增长趋势变化分析2024-2030-中金企信发布》
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