6月中旬，第三代半导体家当技能创新计策同盟（以下简称“同盟”）在最新发布的《第三代半导体家当发展报告2020》（以下简称“报告”）中表示，以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体在新能源汽车、5G、光伏发电、快充等领域不断取得打破，2020年环球第三代半导体市场总体保持增长态势。
据其统计，由于5G基站、新能源、快充市场发展等缘故原由拉动，去年我国第三代半导体碳化硅、氮化镓电力电子和氮化镓微波射频市场总规模达到113亿元，较2019年增长85%。“然而，不断增长的市场规模并未对海内家当形成有效拉动，海内企业规模仍旧较小，在新能源汽车、5G基站等关键市场超过八成的海内市场份额紧张被国际大厂霸占。”同盟在报告中指出。
有半导体家当链上市公司干系人士亦向表示，“第三代半导体大家都在研发当中，但是真正能够大规模量产的并不多，目前大部分的量都是入口国外的产品。”
半导体演进
第一代半导体因此硅材料为主，广泛运用在手机、电脑等领域，比如电脑的和手机的处理器都采取这种硅基的半导体技能。第二代半导体以砷化镓、锑化铟为代表，紧张是功率放大，用于卫星通讯、移动通讯、导航等领域。第三代半导体因此氮化镓、碳化硅为代表的化合物半导体，紧张运用于光电子、电力电子和微波射频，比如手机快充、新能源车、轨道交通、5G基站、航空航天等等。
海内半导体生产企业华润微（688396.SH）干系人士在接管采访时表示，目前该公司也在布局第三代半导体，已经推出了碳化硅二极管样品。目前公司采取IDM的模式，也便是说在半导体家当链上覆盖了设计、制造、封测等多个环节。
上述人士进一步先容称，比较前两代，第三代半导体的特点紧张是宽禁带、性价比高。宽禁带意味着产品具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高饱和电子速率、高电子密度、可承受大功率等特点。因此第三半导体利用的范围和场景都更好一些。
另一家半导体企业三安光电（600703.SH）的干系人士则对表示，第三代半导体可以用于手机、车、基站等。目前三安光电在化合物半导体方面是海内最大的生产企业，涉及半导体衬底和外延的生产，紧张做6英寸的产品生产。“有很多还处于研发状态，有些产品已经上市，比如三星的电视就用到了三安光电的部件。”
根据三安光电在2020年度报告中的先容，电力电子器件又称为功率器件，紧张运用于变频、变压、变流、功率放大和功率管理等领域，险些用于所有的电子制造业，包括打算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工业掌握等。
目前，第三代半导体功率器件发展方向紧张有碳化硅和氮化镓两大方向，碳化硅和氮化镓等第三代半导体因禁带宽度和击穿电压高，在功率半导体领域有很大的运用潜力。碳化硅拥有更高的热导率和更成熟的技能，氮化镓高电子迁移率和饱和电子速率、本钱更低的优点，两者的不同上风决定了运用范围上的差异。
路线与模式
氮化镓集中在600V以下领域，紧张运用于快充、电源开关、激光雷达、做事器电源等市场；碳化硅用于1200V以上领域，紧张运用于电动汽车、PFC电源、储能、充电桩、轨道交通、智能电网等领域。
同盟在《报告》中则进一步剖析称，估量三到五年内，碳化硅功率器件将成为新能源汽车中电机驱动器系统主流的技能方案，这将给环球碳化硅功率器件家当带来巨大发展机遇。丰田、大众、本田、宝马、奥迪等汽车企业都将碳化硅功率器件作为未来新能源汽车电机驱动系统的首选办理方案。
国外多家企业同时也开始推动氮化镓在新能源汽车领域的运用，多家企业都推出了车规级商业化产品。与硅技能比较，氮化镓芯片具有以下上风：开关速率最大提高4倍、降落电压电流交叉损耗、功率密度最高增加40%。但海内氮化镓功率半导体研发及运用起步相对较晚，尚未在新能源汽车领域取得本色进展。
根据同盟的估量，海内碳化硅汽车市场将以30.6%的复合年增长率增长，2020年市场规模15.8亿元，到2025年将超过45亿元。折算成晶圆，海内2020年新能源汽车市场6英寸碳化硅晶圆需求量超过4万片，估量到2025年需求量将增长到近30万片。国际2020年新能源汽车市场6英寸碳化硅晶圆需求量超过5万片，到2025年需求量超过60万片。
其余，氮化镓电力电子器件在快充市场也发展迅速。充电头网的数据显示，去年有10家手机厂商推出了18款氮化镓快充，华为、小米、OPPO、遐想、魅族、努比亚等主流厂商均位列个中，而小米、遐想、OPPO、Realme、三星等品牌已经将氮化镓快充作为手机的标配。氮化镓电力电子器件具有高开关频率、高能量密度和高能量转换效率的特点，能够使氮化镓PD快充足现更高功率、更小体积和更高转换效率。随着氮化镓技能的改造升级，性能及本钱上风加持下，氮化镓未来有望成为主流快充技能。
而且，快充技能从手灵活身，已经逐步覆盖到了平板电脑、条记本电脑、显示器、新能源汽车、电动工具、IoT设备等七大市场。除了手机厂商之外，笔电厂商也已陆续进入氮化镓快充市场，遐想、戴尔、LG等品牌均基于氮化镓功率器件推出了高效的大功率快充配件，而新产品相较于传统的条记本适配器体历年夜大缩小，一台65W以上容量的快充，可知足条记本、手机和平板电脑的充电需求。同盟认为，氮化镓快充将在未来几年迎来发展的顶峰，市场容量十分可不雅观。
CASAResearch的数据显示，去年海内PD快充氮化镓电力电子器件市场规模约1.5亿元，估量到2025年市场规模将超过40亿元，年均复合增长率97%；去年环球PD快充氮化镓电力电子器件市场规模超过3亿元，估量到2025年市场规模达到80多亿元，年均复合增长率90%。折算到上游晶圆需求来看，海内去年PD快充市场6英寸氮化镓晶圆需求量为1.7万片，到2025年需求量约为67.4万片;国际去年PD快充市场6英寸氮化镓晶圆需求量为3.7万片，到2025年需求量将超过120万片。
在微波射频方面，据CASARe－search统计，去年海内氮化镓微波射频器件市场规模为66.1亿元，较上年同比增57.2%。考虑到5G基站培植是影响氮化镓微波射频器件市场规模变革的紧张成分，估量2022年我国5G基站培植将达到高峰，带动海内氮化镓微波射频器件市场规模迅速扩展。而且，纵然在2023年往后我国5G基站培植规模将有所回落，但毫米波基站将有望始大规模支配，成为拉动市场的紧张力量，带动海内氮化镓微波射频器件市场规模成倍数增长。
根据同盟的剖析，去年我国5G宏基站氮化镓射频功率放大器市场规模73亿元，到2022年市场规模靠近100亿元，复合增长率达到17.5%。2023年毫米波基站将开始支配，估量射频功率放大器市场规模将有5-10倍的增长需求。整体来看，5G宏基站、微基站及毫米波基站带来的氮化镓射频功率放大器市场规模将超过1000亿元。折算成晶圆来看，若毫米波基站开始支配，其4英寸氮化镓晶圆总需求量约为200-400万片。
然而，目前环球射频器件市场由住友电工、Cree|Wolfspeed和Qorvo三家企业霸占，个中住友电工为华为紧张供应商。海内涵毫米波领域处于空缺，没有干系器件供应商。
差距仍大
只管目前海内第三代半导体在规模和技能方面发展迅速，但和国际上的紧张公司比较仍旧有不小差距。
上述华润微人士向表示：“这个第三代半导体大家都在研发当中，但是真正能够大规模量产的并不多，目前大部分的量都是入口国外的产品。”
三安光电的内部人士也见告，目前公司大部分的产品还是传统的LED芯片产品，现在第三代半导体产品总体占比不大，不过产品的构造也在逐步变革，占比在逐渐增加。
来自同盟的数据显示，去年我国第三代半导体家当电力电子和射频电子总产值超过100亿元，较2019年增长69.5%。个中，碳化硅、氮化镓电力电子产值规模达44.7亿元，同比增长54%，衬底材料约2.2亿元，外延及芯片约5亿元，器件及模组约7.2亿元，装置约30亿元，相较前几年，中下贱的增长速率加快。而氮化镓微波射频产值达到60.8亿元，同比增长80.3%。个中，衬底约6.5亿元，外延及芯片9.2亿元，器件及模组19.6亿元，装置约25.5亿元。
而根据CASAResearch的不完备统计，截至2020年底，海内有超过170家从事第三代半导体电力电子和微波射频的企业（2018年这个数字尚不敷100家），覆盖了从上游材料的制备(衬底、外延)、中游器件设计、制造、封测到下贱的运用，基本形成完全的家当链构造。
在此同时，传统半导体企业依托资金、技能、渠道以及商业模式的上风，正在积极布局第三代半导体。比如去年有17家半导体企业陆续上岸科创板，个中有5家企业操持布局第三代半导体。
当然，目前国产替代的过程也在加速，以华为为代表的运用企业调度供应链，使得海内企业得到了试用、改进的机会，国产器件逐渐导入终端产品供应链。海内第三代半导体企业捉住发展机遇，主动与下贱运用企业开展互助，推动国产器件的快速运用。
根据同盟供应的信息，海内碳化硅商业化衬底以4英寸为主，逐步向6英寸过渡，微管密度、衬底可用面积、位错等技能参数都有所进步。在研发方面，目前已经实现了高质量6英寸碳化硅衬底材料的制备，但“海内碳化硅衬底单晶质量与国外差距明显，存在单晶性能同等性差、成品率低、本钱高档问题，国产高性能衬底自给率仍旧较低，占环球的市场份额不到5%。”
此外，同盟认为，目前家当链各环节产能虽然在不断增长，但供给仍旧不敷。去年新能源汽车、PD快充、5G等下贱运用市场增长超预期，但海内现有产品商业化供给无法知足市场需求，尤其是碳化硅电力电子和氮化镓射频存在较大缺口。这也导致我国第三代半导体各环节国产化率较低，超过八成的产品依赖入口。“整体来看，我国第三代半导体供应链的自主保障能力得到增强，但海内企业的市场竞争力较国际巨子仍有差距。与国际企业比较，我国第三代半导体家当规模仍旧较小，企业上风不明显。目前各细分运用市场的核心器件均由 Cree|Wolfspeed、ROHM、Infi－neon等国外企业霸占，国产产品市占率不敷10%。”“（尤其）值得把稳的是，大尺寸产线对材料技能和生产技能的哀求更高，与国际比较，海内大尺寸晶圆制造技能尚未完备成熟，本钱高昂、良率较低。企业要根据自身情形，综合考虑技能、本钱、生产效率等多方面成分，选取最优的工艺路线。”同盟表示。
