第三代半導體產(chǎn)業(yè)應用前景及投資潛力

• 黃江 2023年10月13日 來源：新浪 396 19
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以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體具有優(yōu)異性能，在信息通信、軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源汽車等領域有巨大市場。

功率半導體正從傳統(tǒng)硅基功率器件IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、MOSFET(金氧半場效晶體管)，走向以SiC(碳化硅)和GaN(氮化鎵)為代表的時代。

第三代半導體產(chǎn)業(yè)步入快速增長期

以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體具有優(yōu)異性能，在信息通信、軌道交通、智能電網(wǎng)、新能源汽車等領域有巨大市場。

經(jīng)過多年努力，全球第三代半導體產(chǎn)業(yè)正進入快速增長期。以第三代半導體為代表的寬禁帶半導體，廣泛應用于符合‘雙碳’目標的新能源、交通制造產(chǎn)業(yè)升級以及光電應用場景，已成為推動諸多產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新升級的重要引擎。

我國發(fā)展第三代半導體已經(jīng)具備技術突破和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的基礎。與半導體相關的精密制造水平和配套能力快速提升，為相關裝備國產(chǎn)化打下堅實基礎。

新一代信息技術與工業(yè)化深度融合加快，為集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造巨大空間。如北京市順義區(qū)已初步形成從裝備到材料、芯片、模組、封裝檢測及下游應用的產(chǎn)業(yè)鏈布局，集聚了泰科天潤、國聯(lián)萬眾、瑞能半導體等產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)20余家。論壇上，國聯(lián)萬眾碳化硅功率芯片二期等6個產(chǎn)業(yè)項目簽約，預計總投資近18億元。

第三代半導體產(chǎn)業(yè)也面臨不少“成長中的煩惱”。比如，原始創(chuàng)新和面向應用的基礎研究能力較弱，關鍵裝備和原材料依然高度依賴進口，產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈安全依然存在風險，缺乏開放、鏈條完整、裝備條件先進的第三代半導體研發(fā)中試平臺，產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未建立等。

為此，第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等聯(lián)合發(fā)布倡議，聚焦重點市場需求，在新能源汽車、光伏儲能、新型顯示等領域推廣應用基于第三代半導體材料的“綠色芯”“健康芯”;聚焦產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新，共同組建創(chuàng)新聯(lián)合體，強化公共技術服務能力和標準化能力建設，形成產(chǎn)學研緊密合作、上下游鏈條打通、大中小企業(yè)共生發(fā)展的協(xié)同創(chuàng)新局面。

根據(jù)中研普華研究院《2022-2027年中國功率半導體行業(yè)供需預測及投資潛力研究報告》顯示：

碳化硅是第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的基礎材料。碳化硅器件以其優(yōu)異的耐高壓、耐高頻、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)、微波射頻系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求，在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領域具有明顯優(yōu)勢。

中國第三代半導體產(chǎn)業(yè)應用前景及投資潛力

“導電型的碳化硅襯底目前應用前景比較好的是電動汽車領域。例如國際知名的電動汽車品牌就使用了碳化硅器件模塊。在充電方面，由于碳化硅的耐高壓特性，電動汽車可以實現(xiàn)800V的快充效果?！焙颖蓖獍雽w股份有限公司科技項目經(jīng)理馬林說。

馬林所在的同光股份2012年成立于保定國家高新區(qū)，在碳化硅單晶襯底材料核心技術領域技術積累深厚。企業(yè)專業(yè)從事碳化硅單晶襯底的研發(fā)、制備和銷售，是河北省規(guī)模最大，也是國內(nèi)率先實現(xiàn)第三代半導體材料碳化硅單晶襯底量產(chǎn)的高科技企業(yè)之一，先后承擔了國家“863”計劃、國家重點研發(fā)計劃、國家技術改造工程等重大專項，承擔河北省級研究課題10余項，形成了科學完善的科研創(chuàng)新體系。

同光股份與北京的中科院半導體所深度合作，引進了李樹深、夏建白、鄭厚植三名院士及團隊，設立院士工作站、博士后科研工作站。早在2013年，企業(yè)就在李樹深院士的推動下，與中科院半導體所聯(lián)合搭建了碳化硅單晶材料與應用研究聯(lián)合實驗室。2016年，由李樹深院士領銜的碳化硅單晶研發(fā)創(chuàng)新團隊作為高層次創(chuàng)新團隊受到河北省委省政府表彰。

高純碳粉、硅粉在晶體生長爐內(nèi)合成，生長出直徑4/6英寸、厚度25毫米左右的圓柱形碳化硅晶體，經(jīng)過多線切割、雙面研磨、CMP拋光等多道工序，最終制備成符合客戶應用要求的碳化硅單晶襯底。

產(chǎn)業(yè)鏈下游企業(yè)，在襯底材料的基礎上，經(jīng)過外延生長、電路設計、器件封裝等步驟，最終制備出半導體器件，并應用到實際場景中。

目前，同光股份擁有碳化硅單晶生長爐500余臺，已搭建起國際先進、完整的碳化硅襯底生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達到每年5萬片。企業(yè)產(chǎn)品涵蓋直徑4英寸、6英寸高純半絕緣型和導電型碳化硅單晶襯底，經(jīng)下游客戶驗證，產(chǎn)品質(zhì)量可媲美國際先進水平。

企業(yè)還與中電科下屬研究所合作，將碳化硅單晶襯底成功應用在我國5G基站建設中，打破國際壁壘，破解了“卡脖子”難題，推動國家芯片關鍵材料的自主可控。

全球半導體功率器件市場

2022 年全球功率半導體(含功率器件及電源管理芯片)市場規(guī)模約為 543 億美元，占半導體市場的比例為 9%;其中半導體功率器件 281 億美元。

2021-2025 年全球半導體功率器件市場將由 259 億美元增至 357 億美元，年復合增速約為 8.4%。其中，MOSFET(含模塊)2021 年市場規(guī)模約為 104 億美元，總體趨于穩(wěn)定，至 2025 年，占比預計達 29%;IGBT(含模塊)2025 年市場規(guī)模將快速增至 136 億美元，占比約為 38%，2021-2025 年年復合增長率約為 12.8%;全球 SiC 功率器件 2025 年市場規(guī)模約 43 億美元，2021 年至 2025 年復合增長率約為 42%。

2021 年中國國內(nèi) MOSFET 市場規(guī)模為 46.6 億美元，預計到 2025 年將達到 64.7 億美元，復合增長率為 8.55%，增速高于全球市場。

伴隨著 5G、物聯(lián)網(wǎng)、新能源等行業(yè)的迅速發(fā)展，具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、熱導率、電子飽和速率及抗輻射能力的碳化硅、氮化鎵等為代表的第三代半導體材料進入快速發(fā)展階段，市場前景廣闊。

隨著Infineon、ON Semi等與汽車、能源業(yè)者合作項目明朗化， 2023年整體SiC功率元件市場規(guī)模有望增長至22.8億美元，年成長率為41.4%。同時，受惠于電動汽車及可再生能源等下游主要應用市場的強勁需求，2026年SiC功率元件市場規(guī)模有望達到53.3億美元。另Yole數(shù)據(jù)顯示，預計到2023年，全球碳化硅材料滲透率有望達到3.75%。

海內(nèi)外巨頭也紛紛錨定了這一藍海市場。汽車半導體芯片巨頭瑞薩電子在日前宣布，將于2025年開始使用SiC來生產(chǎn)降低損耗的下一代功率半導體產(chǎn)品，計劃在目前生產(chǎn)硅基功率半導體的群馬縣高崎工廠進行量產(chǎn)，但具體投資金額和生產(chǎn)規(guī)模尚未確定。

值得注意的是，瑞薩電子此前很少涉及SiC相關業(yè)務，不過，作為新玩家，瑞薩社長兼CEO柴田英利表示，“在功率半導體上、我們起步非常慢?？蛻魧θ鹚_IGBT的評價非常高、會將這些評價活用至SiC業(yè)務上?，F(xiàn)在SiC市場仍小，但將來毫無疑問會變得非常大?！?/p>

除了新玩家外，傳統(tǒng)廠商也在加緊“跑馬圈地”。安森美半導體正考慮投資20億美元提高碳化硅芯片產(chǎn)量。安森美半導體目前在安森美半導體美國、捷克和韓國都設有工廠，其中，韓國工廠已經(jīng)在生產(chǎn) SiC 芯片。

《2022-2027年中國功率半導體行業(yè)供需預測及投資潛力研究報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2022-2027年中國功率半導體行業(yè)供需預測及投資潛力研究報告

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