mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2020-3-167-176mateltech-395Research ArticleМатериаловедение и технология. ПолупроводникиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. SEMICONDUCTORSФотонные и терагерцовые применения как следующий драйвер рынка арсенида галлияPhotonic and terahertz applications as a next driver of gallium arsenide markethttps://orcid.org/0000-0003-4664-4891КульчицкийН. А.KulchitskiyN. A.

Косинская ул., д. 9, Москва, 111538

Кульчицкий Николай Александрович — доктор техн. наук, главный специалист

9 Kosinskaya Str., Moscow 111538

Nikolay A. Kulchitskiy: Dr. Sci. (Eng.), Chief Specialist

n.kulchitsky@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-6081-8304НаумовА. В.NaumovA. V.

Парковая ул., д. 1, Лыткарино, Московская обл., 140080

Наумов Аркадий Валерьевич — инженер-аналитик

1 Parkovaya Str., Lytkarino, Moscow Region 140080

Arkady V. Naumov: Analytical Engineer

naumov_arkadii@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2800-544XСтарцевВ. В.StartsevV. V.

Косинская ул., д. 9, Москва, 111538

Старцев Вадим Валерьевич — главный конструктор

1 Parkovaya Str., Lytkarino, Moscow Region 140080

Vadim V. Startsev: Chief Designer

Startsev@falsh.comГосударственный научный центр РФ, АО «Научно-производственное объединение «Орион»РоссияJoint-Stock Company “Scientific and Production Association “Orion” (JSC “SPA “Orion”)Russian FederationАО «Оптико-механическое конструкторское бюро Астрон»РоссияAstrohn Technology Ltd.Russian FederationГосударственный научный центр РФ, АО «Научно-производственное объединение «Орион»РоссияAstrohn Technology Ltd.Russian Federation202001012021233167176Copyright © Кульчицкий Н.А., Наумов А.В., Старцев В.В., 20202020Кульчицкий Н.А., Наумов А.В., Старцев В.В.Kulchitskiy N.A., Naumov A.V., Startsev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/395

Продолжен предпринятый ранее в ряде работ анализ современного состояния рынка GaAs и приборов на его основе. Двойное полупроводниковое соединение арсенид галлия (GaAs) — традиционный материал СВЧ-электроники. До недавних пор одним из наиболее быстрорастущих сегментов рынка применений этого материала были высокочастотные интегральные схемы на GaAs для мобильной телефонии. Однако, парадигма развития рынка GaAs меняется. Новым двигателем развития мирового рынка арсенида галлия становится фотоника и терагерцовая техника. Это означает, что в технологиях выращивания монокристаллов GaAs произойдет смена акцентов в сторону кристаллов «оптоэлектронного качества», получаемых методом вертикальной направленной кристаллизации. В средне- и долгосрочной перспективе мировые рынки пластин и эпитаксиальных структур GaAs будут расти. В ближайшей перспективе необходимо учитывать последствия пандемии COVID. Пока рынок GaAs тесно связано с разработками на рынке смартфонов. Очень вероятно, что после длительного периода роста рынок GaAs будет второй год подряд сокращаться — производство GaAs в 2020 году может снизиться на 11—12 %. Если предположить, что пандемия будет как-то взята под контроль в 2021 году, общее производство смартфонов вероятно, вырастет начиная с 2021 г.

На данный момент российский рынок полупроводниковых соединений для развития фотоники и электронно-компонентной базы (GaAs и др.) имеет незначительный объем и в ближайшей перспективе не достигнет уровня, необходимого для появления конкурентоспособного отечественного производителя, даже при условии выполнения программ импортозамещения. В то же время, существует понимание, что для создания современной электронной компонентной базы в России необходимо развивать производства исходных материалов.

Analysis of current GaAs and related device market initiated in a number of earlier works has been continued. Binary semiconductor GaAs compound is a conventional MW electronics material. Until recently GaAs based HF ICs for mobile phones were among the most rapidly growing segments of GaAs market. However the GaAs market development trend is changing. Photonics and TeraHertz engineering are becoming the new world GaAs market drivers. This means that the current emphasize of GaAs single crystal technologies will shift toward vertical directional crystallization of “optoelectronic quality” crystals. In the medium and longer terms the world GaAs wafer and epitaxial structure markets will continue growing. In the shorter term we all will have to take into account COVID epidemic consequences. Still the GaAs market is closely related to Smartphone market novelties. Quite probably after a long growth period the GaAs market will keep on shrinking for the second consecutive year: GaAs production may decline by 11–12 % in 2020. Assuming that the epidemic will be somehow taken under control in 2021 the overall Smartphone production can probably be expected to grow starting from 2021.Currently the Russian market of semiconductor compounds for photonics and electronic components (GaAs etc.) is but moderate and in predictable terms is not expected to achieve a level that is required for the emergence of a competitive domestic manufacturer, even though all importation replacement programs are accomplished. Meanwhile there is understanding that developing an advanced electronic components industry in Russia requires larger production of source materials.

арсенид галлияметод Чохральскоговертикальная направленная кристаллизацияэпитаксиальные пластины GaAsрынокценыспроспотреблениеgallium arsenideCzochralski methodvertical directional crystallizationepitaxial GaAs wafersmarketpricesdemandconsumptionReferencesМаянов Е. П., Князев С.Н., Наумов А. В. Рынок монокристаллов GaAs и тенденции развития // Известия вузов. Материалы электронной техники. 2016. Т. 19, № 3. C. 156—162. DOI: 10.17073/1609-3577-2016-3-156-162Majanov E. P., Kniazev S. N., Naumov A. V. GaAs single crystals market: development trends. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering, 2016, vol. 19, no. 3, pp. 156—162. (In Russ). DOI: 10.17073/1609-3577-2016-3-156-162Марков А. В. Монокристаллы полупроводниковых соединений III-V: современное производство и перспективы его развития // Известия вузов. Физика. 2003. № 6. С. 5—11.Markov A. V. Single crystals of semiconductor compounds III–V: modern production and prospects for its development. Izvestiya vuzov. Fizika, 2003, no. 6, pp. 5—11. (In Russ.)Кульчицкий Н. А., Наумов А. В., Старцев В. В. Новые тенденции развития рынка приборов на арсениде галлия // Успехи прикладной физики. 2020. Т. 8, № 2. С. 136—147.Kulchitsky N. A., Naumov A. V., Startsev V. V. New trends in the development of the gallium arsenide devices market. Adv. Appl. Phys., 2020, vol. 8, no. 2, pp. 136—147. (In Russ.)Хлудков С. С., Толбанов О. П., Вилисова М. Д., Прудаев И. А. Полупроводниковые приборы на основе арсенида галлия с глубокими примесными центрами / Под ред. О. П. Толбанова. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016. 145 с.Khludkov S. S., Tolbanov O. P., Vilisova M. D., Prudaev I. A. Poluprovodnikovye pribory na osnove arsenida galliya s glubokimi primesnymi tsentrami [Semiconductor devices based on gallium arsenide with deep impurity centers]. Tomsk: Izdatel’skii Dom Tomskogo gosudarstvennogo universiteta, 2016, 145 p. (In Russ.)Кищинский А. В. Широкополосные транзисторные усилители СВЧ-диапазона: смена поколений // Электроника: наука, технология, бизнес. 2010. № 2. С. 5—10.Kishchinskii A. V. Broadband transistor amplifiers of the microwave range: the generation change. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes, 2010, no. 2, pp. 5—10. (In Russ.)GaAs wafer market growing at 15% CAGR to 2023, driven by photonics applications growing at 37%. URL: www.semiconductor-today.com/news_items/2018/jul/yole_240718.shtml (дата обращения: 23.10.2020).GaAs wafer market growing at 15% CAGR to 2023, driven by photonics applications growing at 37%. URL: www.semiconductor-today.com/news_items/2018/jul/yole_240718.shtml (accessed: 23.10.2020).GaAs Wafer & Epiwafer Market: RF, Photonics, LED и PV приложения. URL: https://www.i-micronews.com/products/gaas-wafer-and-epiwafer-market-rf-photonics-led-and-pv-applications/?cn-reloaded=1 (дата обращения: 23.10.2020).GaAs Wafer & Epiwafer Market: RF, Photonics, LED и PV приложения. URL: https://www.i-micronews.com/products/gaas-wafer-and-epiwafer-market-rf-photonics-led-and-pv-applications/?cn-reloaded=1 (accessed: 23.10.2020).Dietrich C. P., Fiore A., Thompson M. G., Kamp M., Hofling S. GaAs integrated quantum photonics: Towards compact and multi-functional quantum photonic integrated circuits // Laser Photonics Rev. 2016. V. 10, Iss. 6. P. 1—25. DOI: 10.1002/lpor.201500321Dietrich C. P., Fiore A., Thompson M. G., Kamp M., Höfling S. GaAs integrated quantum photonics: Towards compact and multi-functional quantum photonic integrated circuits. Laser Photonics Rev., 2016, vol. 10, no. 6, pp. 870—894. DOI: 10.1002/lpor.201500321GaAs Market Overview. URL: https://anysilicon.com/gaas-market-overview-apple-changing-future/ (дата обращения: 23.10.2020).GaAs Market Overview. URL: https://anysilicon.com/gaas-market-overview-apple-changing-future/ (accessed: 23.10.2020).Apple Is Changing GaAs Future. URL: https://compoundsemiconductor.net/article/104852/Apple_Is_Changing_GaAs_Future (дата обращения: 23.10.2020).Apple Is Changing GaAs Future. URL: https://compoundsemiconductor.net/article/104852/Apple_Is_Changing_GaAs_Future (accessed: 23.10.2020).Yoon J., Jo S., Chun I. S., Jung I., Kim H.-S., Meitl M., Menard E., Li X., Coleman J. J., Paik U., Rogers J. A. GaAs photovoltaics and optoelectronics using releasable multilayer epitaxial assemblies // Nature. 2010. V. 465. P. 329—333. DOI: 10.1038/nature09054Yoon J., Jo S., Chun I. S., Jung I., Kim H.-S., Meitl M., Menard E., Li X., Coleman J. J., Paik U., Rogers J. A. GaAs photovoltaics and optoelectronics using releasable multilayer epitaxial assemblies. Nature, 2010, vol. 465, pp. 329—333. DOI: 10.1038/nature09054How Will COVID-19 Affect GaAs Revenue. URL: https://www.strategyanalytics.com/strategy-analytics/blogs/components/advanced-semiconductors/advanced-semiconductors/2020/05/04/how-will-covid-19-affect-gaas-revenue?slid=1066895&spg=8 (дата обращения: 23.10.2020).How Will COVID-19 Affect GaAs Revenue. URL: https://www.strategyanalytics.com/strategy-analytics/blogs/components/advanced-semiconductors/advanced-semiconductors/2020/05/04/how-will-covid-19-affect-gaas-revenue?slid=1066895&spg=8 (accessed: 23.10.2020).GaAs wafer market growing at 10% CAGR to more than $348m by 2025 // Semiconductor Today. Compounds & Advanced Silicon. 2020. V. 15, Iss. 5. P. 56—57. URL: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/jun/yole-020620.shtmlGaAs wafer market growing at 10% CAGR to more than $348m by 2025. Semiconductor Today. Compounds & Advanced Silicon, 2020, vol. 15, no. 5, pp. 56—57. URL: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/jun/yole-020620.shtmlSizov F. THz radiation sensors // Opto-Electronics Review. 2010. V. 18, N 1. P. 10—36. DOI: 10.2478/s11772-009-0029-4Sizov F. THz radiation sensors. Opto-Electronics Rev., 2010, vol. 18, no. 1, pp. 10—36. DOI: 10.2478/s11772-009-0029-4Sizov F., Rogalski A. THz detectors // Progress in Quantum Electronics. 2010. V. 34, Iss. 5. P. 278—347. DOI: 10.1016/j.pquantelec.2010.06.002Sizov F., Rogalski A. THz detectors // Progress in Quantum Electronics, 2010, vol. 34, no. 5, pp. 278—347. DOI: 10.1016/j.pquantelec.2010.06.002Стафеев В. И. Теллуриды кадмия-ртути: фотоприемники инфракрасноaо диапазона, другие приборы. М.: ФГУП «НПО "Орион"», 2011. 204 с.Stafeev V. I. Telluridy kadmiya-rtuti: fotopriemniki infrakrasnoao diapazona, drugie pribory [Cadmium-mercury tellurides: infrared photodetectors, other devices]. Moscow: FGUP «NPO “Orion”», 2011, 204 p. (In Russ.)АО «Экран-оптические системы» запустило первое в России промпроизводство наногетероструктур на основе арсенида галлия. URL: http://www.ratm.ru/press-center/news/ao-ekran-opticheskie-sistemy-zapustilo-pervoe-v-rossii-promproizvodstvo-nanogeterostruktur-na-osnove/ (дата обращения: 23.10.2020).JSC “Screen-optical systems” launched the first industrial production of nanoheterostructures based on gallium arsenide in Russia. URL: http://www.ratm.ru/press-center/news/ao-ekran-opticheskie-sistemy-zapustilo-pervoe-v-rossii-promproizvodstvo-nanogeterostruktur-na-osnove/ (accessed: 23.10.2020). (In Russ.)Новосибирские ученые изготовили опытный образец установки для выращивания полупроводников в космосе. URL: https://infopro54.ru/news/novosibirskie-uchenye-izgotovili-opytnyj-obrazec-ustanovki-dlya-vyrashhivaniya-poluprovodnikov-v-kosmose/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop (дата обращения: 23.10.2020).Novosibirsk scientists have made a prototype installation for growing semiconductors in space. URL: https://infopro54.ru/news/novosibirskie-uchenye-izgotovili-opytnyj-obrazec-ustanovki-dlya-vyrashhivaniya-poluprovodnikov-v-kosmose/?utm_source=yxnews&utm_medium=desktop (accessed: 23.10.2020). (In Russ.)Smartphone production falls a record 16.7% year-on-year in Q2/2020 // Semiconductor Today. Compounds & Advanced Silicon. 2020. V. 15, Iss. 7. P. 76—77. URL: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/aug/trendforce-260820.shtmlSmartphone production falls a record 16.7% year-on-year in Q2/2020. Semiconductor Today. Compounds & Advanced Silicon, 2020, vol. 15, no. 7, pp. 76—77. URL: http://www.semiconductor-today.com/news_items/2020/aug/trendforce-260820.shtml

The authors declare that there are no conflicts of interest present.