半導體產業發展至今經歷了三個階段,第一代半導體材料以硅為代表,第二代半導體材料砷化鎵也已經廣泛應用,而以氮化鎵和碳化硅、氧化鋅、氧化鋁、金剛石等為代表的第三代半導體材料。相較前兩代產品性能優勢顯著,憑借其高效率、高密度、高可靠性等優勢,在新能源汽車、通信以及家用電器等領域發揮重要作用,成為業內關注的新焦點。
常見的第三代半導體材料包括:碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等。其中,從SiC和GaN技術發展相對成熟,已經開始產業化應用,而金剛石、氧化鋅、氮化鋁等材料尚處于研發起步階段。
在全球科技的博弈下,大眾對于半導體的認知更深入,今年普及的熱門領域是材料學的第三代半導體。作為半導體產業鏈中的新機遇,第三代半導體受到熱捧,國內各省市也紛紛加速布局,推動產業發展,長三角和珠三角仍是實力雄厚的兩大區域。各地爭先規劃的背后,是對半導體產業的重視和新突破點的籌謀。一方面,第三代半導體產業市場正在加速潛行,第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)發布的《第三代半導體產業發展報告(2020)》指出,未來5年將是第三代半導體產業發展的關鍵期,全球資本加速進入第三代半導體材料、器件領域,產能大幅度提升,企業并購頻發,正處于產業爆發前的“搶跑”階段。
常見的第三代半導體材料包括:碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等。其中,從SiC和GaN技術發展相對成熟,已經開始產業化應用,而金剛石、氧化鋅、氮化鋁等材料尚處于研發起步階段。
在全球科技的博弈下,大眾對于半導體的認知更深入,今年普及的熱門領域是材料學的第三代半導體。作為半導體產業鏈中的新機遇,第三代半導體受到熱捧,國內各省市也紛紛加速布局,推動產業發展,長三角和珠三角仍是實力雄厚的兩大區域。各地爭先規劃的背后,是對半導體產業的重視和新突破點的籌謀。一方面,第三代半導體產業市場正在加速潛行,第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)發布的《第三代半導體產業發展報告(2020)》指出,未來5年將是第三代半導體產業發展的關鍵期,全球資本加速進入第三代半導體材料、器件領域,產能大幅度提升,企業并購頻發,正處于產業爆發前的“搶跑”階段。
另一方面,第三代半導體的需求在持續爆發,應用場景包括5G基站中的功率放大器、5G通信電源;新能源汽車逆變器、以及充電樁電源模塊;數據中心和工業互聯網中的服務器電源;特高壓、軌道交通的電源;手機快充等等。根據Yole和Omdia數據,到2020年底,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)功率半導體的全球市場將增長到8.54億美元,SiC電力電子市場規模約為7.03億美元,GaN電力電子市場規模約為1.51億美元。到2025年SiC電力電子市場規模將超過30億美元,GaN電力電子器件市場規模將超過6.8億美元。
全球 SiC產業格局呈現美國、歐洲、日本三足鼎立態勢。其中美國全球獨大,全球SiC產量的70%~80%來自美國公司,典型公司是Cree、Ⅱ-Ⅵ;歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產業鏈,典型公司是英飛凌、意法半導體等;日本是設備和模塊開發方面的領先者,典型公司是羅姆半導體、三菱電機、富士電機等。
盡管目前國內第三代半導體在規模和技術方面發展迅速,但和國際上的主要公司相比仍然有不小差距。與國際企業相比,我國第三代半導體產業規模仍然較小,企業優勢不明顯。根據CASA Research的不完全統計,截至2020年底,國內有超過170家從事第三代半導體電力電子和微波射頻的企業(2018年這個數字尚不足100家),覆蓋了從上游材料的制備(襯底、外延)、中游器件設計、制造、封測到下游的應用,基本形成完整的產業鏈結構。
全球 SiC產業格局呈現美國、歐洲、日本三足鼎立態勢。其中美國全球獨大,全球SiC產量的70%~80%來自美國公司,典型公司是Cree、Ⅱ-Ⅵ;歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件以及應用產業鏈,典型公司是英飛凌、意法半導體等;日本是設備和模塊開發方面的領先者,典型公司是羅姆半導體、三菱電機、富士電機等。
盡管目前國內第三代半導體在規模和技術方面發展迅速,但和國際上的主要公司相比仍然有不小差距。與國際企業相比,我國第三代半導體產業規模仍然較小,企業優勢不明顯。根據CASA Research的不完全統計,截至2020年底,國內有超過170家從事第三代半導體電力電子和微波射頻的企業(2018年這個數字尚不足100家),覆蓋了從上游材料的制備(襯底、外延)、中游器件設計、制造、封測到下游的應用,基本形成完整的產業鏈結構。
在此同時,傳統半導體企業依托資金、技術、渠道以及商業模式的優勢,正在積極布局第三代半導體。比如去年有17家半導體企業陸續登陸科創板,其中有5家企業計劃布局第三代半導體。當然,目前國產替代的過程也在加速,以華為為代表的應用企業調整供應鏈,使得國內企業獲得了試用、改進的機會,國產器件逐漸導入終端產品供應鏈。國內第三代半導體企業抓住發展機遇,主動與下游應用企業開展合作,推動國產器件的快速應用。
因此,地方政府和企業們也在新賽道上提速卡位,不過需要指出的是,目前半導體市場90%仍然是以硅材料為代表的第一代半導體,第三代半導體的市場份額不到10%,和一代二代形成互補,還需要繼續攻堅和培育。