张江高科为LP，投资变资本
06-18
化合物半导体中国 到2020年，《化合物半导体》杂志将迎来创刊50周年，行业影响力范围将大幅扩大。
我们行业打造的具有里程碑意义的芯片将逐渐被取代，并进入历史的记忆。
半导体技术将广泛应用于航空运输、水和表面消毒；卓越的显示屏；极其高效的动力；和惊人的高速数据。
传播。
作者：理查德·史蒂文森 我希望您和我一样，认为“砷化镓是未来并将永远是未来”这一经常重复的信念是无知的。
但我们不要忘记 CD 和 DVD 播放器中的 GaAs 基激光二极管、用于切割和焊接汽车骨架金属的高功率 GaAs 基衍生激光器，以及智能手机中的 GaAs HBT 微波信号放大器。
虽然硅半导体行业可能会让我们这些从事 GaAs、InP、GaN 或 SiC 等化合物半导体工作的人感到烦恼，但我们必须承认，我们可以从中学到很多东西。
现实情况是，我们梦想复制他们经过验证的技术、可靠性分析、低缺陷水平控制等。
我们可以从硅半导体行业学到的另一个教训是，如果我们绘制迄今为止的成功率，并从中推断，我们将看到未来会发生什么。
硅行业的摩尔定律很好地说明了这一点，该行业几十年来一直保持着进步。
即使持续成功似乎不太可能，但在解决小型化引起的问题的非显而易见的解决方案方面，仍以历史性的速度继续取得进展。
我们还可以绘制行业进展图。
这使我们不仅有机会回顾过去，看看我们已经走了多远，而且也有机会看看我们未来会在哪里。
由此，我们可以做出有根据的猜测，不仅可以对未来化合物半导体芯片的性能进行猜测，还可以对它们所支持的技术进步进行猜测。
LED行业的进步遵循海茨定律：每十年，每流明的成本下降90%，封装的LED产量增加20倍。
从第一个杀手级应用——手机背光源开始，白光LED迅速发展，最终提供通用照明。
未来几年每流明价格的进一步下降将有助于 LED 照明成为一项无处不在的技术。
LED灯泡现在可以说是一种常见商品，该行业的整体收入预计将攀升，但芯片制造商的利润却非常微薄。
可见光 LED 的一个新兴机遇是 microLED。
该应用的市场价值数十亿美元，并且每流明的成本持续下降。
然而，如果这种类型的显示器要大规模使用，像素微芯片的巨量转移技术就必须突破。
经过多年对这个问题的研究，出现了一些有前景的解决方案，例如 eLux 的微流体技术，但如果它要成为下一个杀手级应用，还需要更多的进步和突破。
火星上的 LED 对于深紫外 LED，如果基于海兹定律的进展继续下去，到 《化合物半导体》 杂志庆祝创刊 50 周年时，这些设备将无处不在。
到2020年，封装的深紫外LED将以每瓦一美元的低成本实现数百瓦的功率输出，这得益于芯片设计、封装和驱动方法。
如果发生这种情况，今天现有的深紫外汞灯将被放入博物馆。
届时，UVLED将成为水净化、表面和空气消毒的主导技术，也将应用于许多涉及粘合剂固化的工艺中。
有些设备甚至可能在火星上——NASA计划在2030年代发射载人任务，即使有延迟，未来25年内深紫外LED也很有可能用于火星宇航员的饮用水。
净化。
未来几十年，蓝色激光器的效率将继续稳步提高。
虽然蓝色LED的电光转换效率已经超过70%，但当今最好的单模蓝色激光器的电光转换效率也只有接近40%，多模也只有45%左右。
这两个数字都在提高，即使未来几十年提高的速度不会太快，但到了今年效率仍然会超过 70%。
这个效率意味着什么？激光器的热管理容易得多吗？使用这种激光源加工铜或其他黄色金属的应用将显着增加，因为这些材料对蓝光具有最佳的吸收能力。
相比之下，当今对这些金属进行更常见的红外激光加工会导致飞溅，最终导致焊接质量较差。
除了材料加工领域的销售增长之外，在电动汽车产量增长的推动下，蓝色激光器也越来越多地用于彩色投影仪。
投影仪有机会取代背光屏幕，背光屏幕是家庭和办公室的重要设备和资产。
亮度不足阻碍了投影机市场的扩大。
彩色投影还需要绿色激光。
绿色激光器的效率落后于蓝色激光器，但也在提高，而且绿色激光器的需求效率也低于蓝色激光器，因为绿色是人眼最敏感的波长。
鉴于晶圆上测试、圆形发射模式和高调制率的优势，未来 25 年 VCSEL 光谱覆盖范围将扩大，出货量将增长。
未来几年，红外VCSEL将广泛应用于支持面部识别的智能手机中，并将在汽车激光雷达方面大显身手。
GaN基蓝色和绿色VCSEL仍在开发中，但毫无疑问它们将首先用于汽车前灯。
到了今年，他们应该已经进入了显示器等其他市场。
未来几年，多节点任务将发射许多卫星。
著名的SpaceX星链计划旨在到2020年建立一个由12颗小卫星组成的全球宽带互联网骨干框架。
这将为制造商提供大量多结太阳能电池业务。
尽管这些器件价格昂贵，但其高效率和强抗辐射能力使其能够垄断市场。
这些电池的效率不断提高，但总功率并没有显着增加。
目前正在探索一种聚集阳光的技术，这可能会带来令人印象深刻的结果。
太阳能聚光技术能够建立地面光伏产业的希望因硅价格暴跌和迫使缺乏经验的公司大量投资的金融危机而破灭。
如今，很少有团队会宣传效率的好处（这是削减成本的潜在解决方案），但效率最高记录仍在不断上升。
NREL 的一个团队正在寻求一种效率超过 47% 的六结电池设计，如果电阻可以降低到四结变体中的电阻，这种电池可能会突破 50% 的大关。
进一步增加是可能的，实际上限刚刚超过 60%。
鉴于硅电池进展缓慢，即使将现有技术的效率记录提高一倍也不会让CPV（聚光太阳能）行业陷入困境。
为了降低成本，需要规模经济和工业化流程的优化。
CPV可以在太空中使用吗？如果应用的话，单位面积的发电量将成为晴朗气候下的一个关键指标，聚光光伏今年可能会成为一个大产业。
SiC、GaN和氧化镓在宽禁带行业进展迅速，Cree在SiC上的10亿美元投资促使其2018年产能增加了30倍。
其许多SiC器件将用于电动汽车，而随着世界各国政府寻求减少碳排放，将碳化硅器件引入电动汽车将变得越来越普遍。
硅基氮化镓电力电子器件预计也将在市场上获得关注，最初的电压为伏特或更低，并且它们将用于各种形式的高效电源。
接下来，GaN CMOS 应该开始出现，进一步提高电路效率，使其更小、更轻。
然而，到 2020 年，这些中量级材料（即我们应该如何看待 GaN 和 SiC）可能会下降。
到那时，它们可能会被氧化镓取代，氧化镓是一种具有许多吸引人特性的重量级材料。
氧化镓的Baliga值高出一个数量级，制造成本也很有竞争力。
与SiC和GaN不同，氧化镓衬底可以通过融合技术生长，生产出具有价格优势的高质量器件。
与 GaN 一样，晶体管的性能因难以实现 p 型掺杂而受到阻碍，但工程师可以使用类似的技巧来确保成功：使用栅极功函数来夹断阵列鳍沟道。
氧化镓的另一个问题是导热率低，其解决方案与其他化合物半导体器件采用的技术途径类似。
通过追随其他宽带隙半导体材料的产业化脚步，氧化镓器件的产业化可能需要更短的时间并更快地进入量产。
7G形成的历史进程表明，移动通信技术从一代迈向下一代大约需要十年时间。
到2020年，我们应该建立起良好的7G环境。
届时，数据传输速率将令人难以置信，可能达到每秒数百吉比特，微波将处于太赫兹频段。
但我们必须拥有这项技术吗？基于市场经济学中一系列令人信服的论据，一些消息灵通的怀疑论者提出了相反的观点。
升级智能手机的人比以前少了很多，因为最新型号只提供额外的辅助功能——也许是更好的摄像头或防水性能。
我们往往不愿意支付高额的通话费用，导致运营商很难增加收入。
问题本质上是，随着时间的推移，我们的期望越来越高，而付出的却越来越少。
抱着这种心态，运营商应该不愿意投资任何新一代技术。
随着连续技术现在变得更加昂贵，这种担忧应该会被放大。
最新一代的移动技术以更高的频率运行，衰减也更高。
增加传输功率并不是一个可行的选择，因为监管机构不太可能批准它，而且功率增加会损害电池寿命，因此解决方案是使用较小的基站单元，这反过来又增加了资本成本。
人们可能想知道为什么有人需要这些令人兴奋的传输速度。
仅仅在小型便携式屏幕上观看超高清内容是没有意义的。
也许超快数据速率将用于远程机器人手术，但这同样很难成为主流应用。
那么，如果我们大多数人都看不到超高速的必要性，为什么我们愿意为此支付额外费用呢？威胁在于运营商永远无法收回投资。
但也许我们的看法是错误的。
早在 20 世纪 90 年代，Word 5 就是 Microsoft 套件中的瑰宝，它似乎不需要任何更多的计算能力，无论是速度还是内存。
但如果我们今天尝试使用这些机器，它们会感觉非常笨重，无法应对我们的高分辨率照片、数据下载等。
今天，额外的计算性能水平对我们来说很重要，但在很多方面之前没有想到。
目前，Covid-19 大流行已经改变了我们工作的世界。
虽然我们现在可以进入办公室，但如果我们参加会议，可能需要登录并收听演示。
很遗憾我们不能到现场，因为我们不能像以前那样亲密，我们无法掌握肢体语言。
但假设我们拥有超快速的通信，可以提供涉及某种形式的虚拟现实的更身临其境的体验。
这可能非常有益，以至于公司愿意为连接付费，认为它提供的回报远远低于机票和酒店账单。
它还将有助于减少碳排放，这在 2000 年代可能是一个更加严重的问题。
如果 7G 确实在本杂志庆祝创刊 50 周年之前推出，这对我们的行业来说将是个好消息。
通信频谱高达GHz，甚至在有足够频谱空间的太赫兹频段，化合物半导体器件必将广泛应用于手机和基础设施领域。
砷化镓可能仍占主导地位，但可能会输给 III-V 族中的速度之王 InP。
通信领域的成功，加上电力电子、卫星、显示器和消毒，告诉我们，即使是硅行业的人目前也无法体会到化合物半导体的好处，今天，在今年之前，我们应该开始改变他们的想法。
因为化合物半导体器件已经普及到整个社会，并且在未来25年里，它们将发挥更加重要的作用。
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