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6月中旬

，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱“聯(lián)盟”）在最新發(fā)布的《第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2020》（以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”）中表示，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體在新能源汽車(chē)

、5G

、光伏發(fā)電

、快充等領(lǐng)域不斷取得突破

，2020年全球第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)總體保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。

據(jù)其統(tǒng)計(jì)

，由于5G基站

、新能源、快充市場(chǎng)發(fā)展等原因拉動(dòng)

，去年我國(guó)第三代半導(dǎo)體碳化硅

、氮化鎵電力電子和氮化鎵微波射頻市場(chǎng)總規(guī)模達(dá)到113億元，較2019年增長(zhǎng)85%

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！叭欢粩嘣鲩L(zhǎng)的市場(chǎng)規(guī)模并未對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)形成有效拉動(dòng)

，國(guó)內(nèi)企業(yè)規(guī)模仍然較小

，在新能源汽車(chē)、5G基站等關(guān)鍵市場(chǎng)超過(guò)八成的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額主要被國(guó)際大廠占有

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！甭?lián)盟在報(bào)告中指出。

有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上市公司相關(guān)人士亦向記者表示

，“第三代半導(dǎo)體大家都在研發(fā)當(dāng)中

，但是真正能夠大規(guī)模量產(chǎn)的并不多，目前大部分的量都是進(jìn)口國(guó)外的產(chǎn)品

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！?/p>

半導(dǎo)體演進(jìn)

第一代半導(dǎo)體是以硅材料為主，廣泛應(yīng)用在手機(jī)

、電腦等領(lǐng)域

，比如電腦的和手機(jī)的處理器都采用這種硅基的半導(dǎo)體技術(shù)

。第二代半導(dǎo)體以砷化鎵、銻化銦為代表

，主要是功率放大

，用于衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊

、導(dǎo)航等領(lǐng)域

。第三代半導(dǎo)體是以氮化鎵、碳化硅為代表的化合物半導(dǎo)體

，主要應(yīng)用于光電子

、電力電子和微波射頻

，比如手機(jī)快充

、新能源車(chē)、軌道交通

、5G基站

、航空航天等等。

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)華潤(rùn)微（688396.SH）相關(guān)人士在接受記者采訪時(shí)表示

，目前該公司也在布局第三代半導(dǎo)體

，已經(jīng)推出了碳化硅二極管樣品。目前公司采用IDM的模式

，也就是說(shuō)在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上覆蓋了設(shè)計(jì)

、制造、封測(cè)等多個(gè)環(huán)節(jié)

。

上述人士進(jìn)一步介紹稱

，相比前兩代，第三代半導(dǎo)體的特點(diǎn)主要是寬禁帶

、性價(jià)比高

。寬禁帶意味著產(chǎn)品具有高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率

、高遷移率

、高飽和電子速度、高電子密度

、可承受大功率等特點(diǎn)

。因此第三半導(dǎo)體使用的范圍和場(chǎng)景都更好一些。

另一家半導(dǎo)體企業(yè)三安光電（600703.SH）的相關(guān)人士則對(duì)記者表示

，第三代半導(dǎo)體可以用于手機(jī)

、車(chē)、基站等

。目前三安光電在化合物半導(dǎo)體方面是國(guó)內(nèi)******的生產(chǎn)企業(yè)

，涉及半導(dǎo)體襯底和外延的生產(chǎn)

，主要做6英寸的產(chǎn)品生產(chǎn)?div id="4qifd00" class="flower right">

！坝泻芏噙€處于研發(fā)狀態(tài)

，有些產(chǎn)品已經(jīng)上市，比如三星的電視就用到了三安光電的部件

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！?/p>

根據(jù)三安光電在2020年度報(bào)告中的介紹，電力電子器件又稱為功率器件

，主要應(yīng)用于變頻

、變壓、變流

、功率放大和功率管理等領(lǐng)域

，幾乎用于所有的電子制造業(yè)，包括計(jì)算機(jī)

、網(wǎng)絡(luò)通信

、消費(fèi)電子、汽車(chē)電子

、工業(yè)控制等

。

目前，第三代半導(dǎo)體功率器件發(fā)展方向主要有碳化硅和氮化鎵兩大方向

，碳化硅和氮化鎵等第三代半導(dǎo)體因禁帶寬度和擊穿電壓高

，在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。碳化硅擁有更高的熱導(dǎo)率和更成熟的技術(shù)

，氮化鎵高電子遷移率和飽和電子速率

、成本更低的優(yōu)點(diǎn)，兩者的不同優(yōu)勢(shì)決定了應(yīng)用范圍上的差異

。

路線與模式

氮化鎵集中在600V以下領(lǐng)域

，主要應(yīng)用于快充、電源開(kāi)關(guān)

、激光雷達(dá)

、服務(wù)器電源等市場(chǎng)；碳化硅用于1200V以上領(lǐng)域

，主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)

、PFC電源、儲(chǔ)能

、充電樁

、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域

。

聯(lián)盟在《報(bào)告》中則進(jìn)一步分析稱

，預(yù)計(jì)三到五年內(nèi)

，碳化硅功率器件將成為新能源汽車(chē)中電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)主流的技術(shù)方案，這將給全球碳化硅功率器件產(chǎn)業(yè)帶來(lái)巨大發(fā)展機(jī)遇

。豐田

、大眾、本田

、寶馬

、奧迪等汽車(chē)企業(yè)都將碳化硅功率器件作為未來(lái)新能源汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的******解決方案。

國(guó)外多家企業(yè)同時(shí)也開(kāi)始推動(dòng)氮化鎵在新能源汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

，多家企業(yè)都推出了車(chē)規(guī)級(jí)商業(yè)化產(chǎn)品

。與硅技術(shù)相比，氮化鎵芯片具有以下優(yōu)勢(shì)：開(kāi)關(guān)速度******提高4倍

、降低電壓電流交叉損耗

、功率密度最高增加40%。但國(guó)內(nèi)氮化鎵功率半導(dǎo)體研發(fā)及應(yīng)用起步相對(duì)較晚

，尚未在新能源汽車(chē)領(lǐng)域取得實(shí)質(zhì)進(jìn)展

。

根據(jù)聯(lián)盟的預(yù)計(jì)，國(guó)內(nèi)碳化硅汽車(chē)市場(chǎng)將以30.6%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)

，2020年市場(chǎng)規(guī)模15.8億元，到2025年將超過(guò)45億元

。折算成晶圓

，國(guó)內(nèi)2020年新能源汽車(chē)市場(chǎng)6英寸碳化硅晶圓需求量超過(guò)4萬(wàn)片，預(yù)計(jì)到2025年需求量將增長(zhǎng)到近30萬(wàn)片

。國(guó)際2020年新能源汽車(chē)市場(chǎng)6英寸碳化硅晶圓需求量超過(guò)5萬(wàn)片

，到2025年需求量超過(guò)60萬(wàn)片。

另外

，氮化鎵電力電子器件在快充市場(chǎng)也發(fā)展迅速

。充電頭網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，去年有10家手機(jī)廠商推出了18款氮化鎵快充

，華為

、小米、OPPO

、聯(lián)想

、魅族、努比亞等主流廠商均位列其中

，而小米

、聯(lián)想、OPPO

、Realme

、三星等品牌已經(jīng)將氮化鎵快充作為手機(jī)的標(biāo)配

。氮化鎵電力電子器件具有高開(kāi)關(guān)頻率、高能量密度和高能量轉(zhuǎn)換效率的特點(diǎn)

，能夠使氮化鎵PD快充實(shí)現(xiàn)更高功率

、更小體積和更高轉(zhuǎn)換效率。隨著氮化鎵技術(shù)的革新升級(jí)

，性能及成本優(yōu)勢(shì)加持下

，氮化鎵未來(lái)有望成為主流快充技術(shù)。

而且

，快充技術(shù)從手機(jī)出發(fā)

，已經(jīng)逐步覆蓋到了平板電腦、筆記本電腦

、顯示器

、新能源汽車(chē)、電動(dòng)工具

、IoT設(shè)備等七大市場(chǎng)

。除了手機(jī)廠商之外，筆電廠商也已陸續(xù)進(jìn)入氮化鎵快充市場(chǎng)

，聯(lián)想

、戴爾、LG等品牌均基于氮化鎵功率器件推出了高效的大功率快充配件

，而新產(chǎn)品相較于傳統(tǒng)的筆記本適配器體積大大縮小

，一臺(tái)65W以上容量的快充，可滿足筆記本

、手機(jī)和平板電腦的充電需求

。聯(lián)盟認(rèn)為，氮化鎵快充將在未來(lái)幾年迎來(lái)發(fā)展的巔峰

，市場(chǎng)容量十分可觀

。

CASAResearch的數(shù)據(jù)顯示，去年國(guó)內(nèi)PD快充氮化鎵電力電子器件市場(chǎng)規(guī)模約1.5億元

，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)40億元

，年均復(fù)合增長(zhǎng)率97%；去年全球PD快充氮化鎵電力電子器件市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)3億元

，預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到80多億元

，年均復(fù)合增長(zhǎng)率90%。折算到上游晶圓需求來(lái)看

，國(guó)內(nèi)去年P(guān)D快充市場(chǎng)6英寸氮化鎵晶圓需求量為1.7萬(wàn)片

，到2025年需求量約為67.4萬(wàn)片;國(guó)際去年P(guān)D快充市場(chǎng)6英寸氮化鎵晶圓需求量為3.7萬(wàn)片，到2025年需求量將超過(guò)120萬(wàn)片。

在微波射頻方面

，據(jù)CASARe－search統(tǒng)計(jì)

，去年國(guó)內(nèi)氮化鎵微波射頻器件市場(chǎng)規(guī)模為66.1億元，較上年同比增57.2%

?div id="jfovm50" class="index-wrap">？紤]到5G基站建設(shè)是影響氮化鎵微波射頻器件市場(chǎng)規(guī)模變化的主要因素，預(yù)計(jì)2022年我國(guó)5G基站建設(shè)將達(dá)到高峰

，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)氮化鎵微波射頻器件市場(chǎng)規(guī)模迅速擴(kuò)張

。而且，即使在2023年以后我國(guó)5G基站建設(shè)規(guī)模將有所回落

，但毫米波基站將有望始大規(guī)模部署

，成為拉動(dòng)市場(chǎng)的主要力量，帶動(dòng)國(guó)內(nèi)氮化鎵微波射頻器件市場(chǎng)規(guī)模成倍數(shù)增長(zhǎng)

。

根據(jù)聯(lián)盟的分析

，去年我國(guó)5G宏基站氮化鎵射頻功率放大器市場(chǎng)規(guī)模73億元，到2022年市場(chǎng)規(guī)模接近100億元

，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到17.5%

。2023年毫米波基站將開(kāi)始部署，預(yù)計(jì)射頻功率放大器市場(chǎng)規(guī)模將有5-10倍的增長(zhǎng)需求

。整體來(lái)看

，5G宏基站、微基站及毫米波基站帶來(lái)的氮化鎵射頻功率放大器市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1000億元

。折算成晶圓來(lái)看

，若毫米波基站開(kāi)始部署，其4英寸氮化鎵晶圓總需求量約為200-400萬(wàn)片

。

然而，目前全球射頻器件市場(chǎng)由住友電工

、Cree|Wolfspeed和Qorvo三家企業(yè)占據(jù)

，其中住友電工為華為主要供應(yīng)商。國(guó)內(nèi)在毫米波領(lǐng)域處于空白

，沒(méi)有相關(guān)器件供應(yīng)商

。

差距仍大

盡管目前國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體在規(guī)模和技術(shù)方面發(fā)展迅速，但和國(guó)際上的主要公司相比仍然有不小差距

。

上述華潤(rùn)微人士向記者表示：“這個(gè)第三代半導(dǎo)體大家都在研發(fā)當(dāng)中

，但是真正能夠大規(guī)模量產(chǎn)的并不多，目前大部分的量都是進(jìn)口國(guó)外的產(chǎn)品

?div id="jpandex" class="focus-wrap mb20 cf">！?/p>

三安光電的內(nèi)部人士也告訴記者，目前公司大部分的產(chǎn)品還是傳統(tǒng)的LED芯片產(chǎn)品，現(xiàn)在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品總體占比不大

，不過(guò)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也在慢慢變化

，占比在逐漸增加。

來(lái)自聯(lián)盟的數(shù)據(jù)顯示

，去年我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)電力電子和射頻電子總產(chǎn)值超過(guò)100億元

，較2019年增長(zhǎng)69.5%。其中

，碳化硅

、氮化鎵電力電子產(chǎn)值規(guī)模達(dá)44.7億元，同比增長(zhǎng)54%

，襯底材料約2.2億元

，外延及芯片約5億元，器件及模組約7.2億元

，裝置約30億元

，相較前幾年，中下游的增長(zhǎng)速度加快

。而氮化鎵微波射頻產(chǎn)值達(dá)到60.8億元

，同比增長(zhǎng)80.3%。其中

，襯底約6.5億元

，外延及芯片9.2億元，器件及模組19.6億元

，裝置約25.5億元

。

而根據(jù)CASAResearch的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底

，國(guó)內(nèi)有超過(guò)170家從事第三代半導(dǎo)體電力電子和微波射頻的企業(yè)（2018年這個(gè)數(shù)字尚不足100家）

，覆蓋了從上游材料的制備(襯底、外延)

、中游器件設(shè)計(jì)

、制造、封測(cè)到下游的應(yīng)用

，基本形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

。

在此同時(shí)，傳統(tǒng)半導(dǎo)體企業(yè)依托資金

、技術(shù)

、渠道以及商業(yè)模式的優(yōu)勢(shì)，正在積極布局第三代半導(dǎo)體

。比如去年有17家半導(dǎo)體企業(yè)陸續(xù)登陸科創(chuàng)板

，其中有5家企業(yè)計(jì)劃布局第三代半導(dǎo)體

。

當(dāng)然，目前國(guó)產(chǎn)替代的過(guò)程也在加速

，以華為為代表的應(yīng)用企業(yè)調(diào)整供應(yīng)鏈

，使得國(guó)內(nèi)企業(yè)獲得了試用、改進(jìn)的機(jī)會(huì)

，國(guó)產(chǎn)器件逐漸導(dǎo)入終端產(chǎn)品供應(yīng)鏈

。國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體企業(yè)抓住發(fā)展機(jī)遇，主動(dòng)與下游應(yīng)用企業(yè)開(kāi)展合作

，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)器件的快速應(yīng)用

。

根據(jù)聯(lián)盟提供的信息，國(guó)內(nèi)碳化硅商業(yè)化襯底以4英寸為主

，逐步向6英寸過(guò)渡

，微管密度、襯底可用面積

、位錯(cuò)等技術(shù)參數(shù)都有所進(jìn)步

。在研發(fā)方面，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量6英寸碳化硅襯底材料的制備

，但“國(guó)內(nèi)碳化硅襯底單晶質(zhì)量與國(guó)外差距明顯

，存在單晶性能一致性差、成品率低

、成本高等問(wèn)題

，國(guó)產(chǎn)高性能襯底自給率仍然較低，占全球的市場(chǎng)份額不到5%

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！?/p>

此外，聯(lián)盟認(rèn)為

，目前產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能雖然在不斷增長(zhǎng)

，但供給仍然不足。去年新能源汽車(chē)

、PD快充

、5G等下游應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)超預(yù)期，但國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品商業(yè)化供給無(wú)法滿足市場(chǎng)需求

，尤其是碳化硅電力電子和氮化鎵射頻存在較大缺口。這也導(dǎo)致我國(guó)第三代半導(dǎo)體各環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率較低

，超過(guò)八成的產(chǎn)品依賴進(jìn)口

。“整體來(lái)看

，我國(guó)第三代半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的自主保障能力得到增強(qiáng)

，但國(guó)內(nèi)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較國(guó)際巨頭仍有差距。與國(guó)際企業(yè)相比，我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍然較小

，企業(yè)優(yōu)勢(shì)不明顯

。目前各細(xì)分應(yīng)用市場(chǎng)的核心器件均由 Cree|Wolfspeed、ROHM

、Infi－neon等國(guó)外企業(yè)占據(jù)

，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品市占率不足10%?div id="d48novz" class="flower left">

！薄埃ㄓ绕洌┲档米⒁獾氖?div id="d48novz" class="flower left">

，大尺寸產(chǎn)線對(duì)材料技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的要求更高，與國(guó)際相比

，國(guó)內(nèi)大尺寸晶圓制造技術(shù)尚未完全成熟

，成本高昂、良率較低

。企業(yè)要根據(jù)自身情況

，綜合考慮技術(shù)、成本

、生產(chǎn)效率等多方面因素

，選取最優(yōu)的工藝路線?div id="4qifd00" class="flower right">

！甭?lián)盟表示

。

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