电子展|有理有据：AI时代的砷化镓半导体市场趋势浅析

随着上世纪70年代晶体生长技术飞跃发展，砷化镓（GaAs）作为第二代半导体材料出道即巅峰，并以其优异特性在近60年中长期保持竞争力——具体包括：开始作为一种直接带隙半导体（能够直接将电子跃迁产生的能量释放为光子），在太阳能电池中得到应用；还因其禁带宽度（约1.42eV）比硅宽，电子迁移率（8500cm²/V·s）远高于硅，还能抵抗高能粒子的辐射损伤，在空间、军事和高功率电子等广泛领域有突出表现；2010年随着LED以及智能手机的普及，再到2017年iPhoneX第一次引入了VCSEL激光器（垂直腔面发射激光器）用于面容识别，砷化镓应用场景拓宽到消费电子市场，进入规模化应用阶段。如今，正处于新能源替代传统能源的风口浪尖，技术革命的脚步也已经走到人工智能这扇门前，砷化镓还能继续站在前沿材料的队伍中迸发耀眼光芒吗？

激光器是光纤通信和光互连系统的核心组件。电子展了解到，随着AI模型的复杂度和数据量的增加，传统电子互连在速度和能效上受到限制。利用激光器进行的光互连可以实现高速、低延迟的数据传输，极大地提高数据中心和AI处理单元之间的通信效率。在自动驾驶、机器人和智能家居中，激光器用于激光雷达系统（LiDAR），为AI系统提供高精度高分辨率的3D环境图像数据。

电子展了解到，砷化镓的直接带隙特征决定了它在光电应用中的天然优势。使用砷化镓衬底制造的红外激光器、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，也使其在人工智能、无人驾驶等应用中占据先机。具体可以参考以下收集的市场调研数据：

根据Yole预测，激光器是砷化镓衬底近五年的应用增长点之一。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，近五年激光器砷化镓衬底的需求增长主要由VCSEL的需求拉动。电子展了解到，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。

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的市场规模不断增长，特别是以VCSEL为发射源的3D立体照相机将会迎来高速发展期，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、纵向位置以及纵向移动轨迹等。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Yole预测，随着3D传感技术在各领域的深度应用，VCSEL市场将持续快速发展，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%。

文章来源：粉体圈