據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威的人偷偷表示,，我國(guó)計(jì)劃把大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),，寫入“十四五”規(guī)劃,，計(jì)劃在2021-2025年期間，在教育,、科研,、開發(fā)、融資,、應(yīng)用等等每個(gè)方面,，大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨(dú)立自主,。

  于是9月4日周五板塊上演了集團(tuán)20cm漲停潮,。曉程科技、豫金剛石,、民德電子,、易事特、聚燦光電,、乾照光電,、聯(lián)建光電20%漲停，露笑科技,、利歐股份10%漲停,。千億市值的三安光電大漲8.02%。

  第三代半導(dǎo)體是以碳化硅SiC,、氮化鎵GaN為主的寬禁帶半導(dǎo)體材料,，具有高擊穿電場(chǎng)、高飽和電子速度,、高熱導(dǎo)率,、高電子密度、高遷移率,、可承受大功率等特點(diǎn),。

  第一代半導(dǎo)體材料,，發(fā)明并實(shí)用于20世紀(jì)50年代,，以硅（Si）、鍺（Ge）為代表,，特別是Si,，構(gòu)成了一切邏輯器件的基礎(chǔ),。我們的CPU、GPU的算力,，不能離開Si的功勞,。

  第二代半導(dǎo)體材料，發(fā)明并實(shí)用于20世紀(jì)80年代,，主要是指化合物半導(dǎo)體材料,，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表,。其中GaAs在射頻功放器件中扮演重要角色,，InP在光通信器件中應(yīng)用廣泛……

  而第三代半導(dǎo)體，發(fā)明并實(shí)用于本世紀(jì)初年,，涌現(xiàn)出了碳化硅（SiC）,、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）,、金剛石（C）,、氮化鋁（AlN）等具有寬禁帶（Eg＞2.3eV）特性的新興半導(dǎo)體材料，因此也被成為寬禁帶半導(dǎo)體材料,。

  第一代半導(dǎo)體材料,，屬于間接帶隙，窄帶隙,；第二代半導(dǎo)體材料,，直接帶隙，窄帶隙,；第三代半導(dǎo)體材料,，寬禁帶，全組分直接帶隙,。

  和傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料相比,，更寬的禁帶寬度允許材料在更高的溫度、更強(qiáng)的電壓與更快的開關(guān)頻率下運(yùn)行,。

  第二代半導(dǎo)體材料大多數(shù)都用在制作高速,、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件,，也是制作高性能微波,、毫米波器件的優(yōu)良材料，大范圍的應(yīng)用在微波通信,、光通信,、衛(wèi)星通信、光電器件,、激光器和衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域,。

  第三代半導(dǎo)體材料大范圍的使用在制作高溫,、高頻、大功率和抗輻射電子器件,，應(yīng)用于半導(dǎo)體照明,、5G通信、衛(wèi)星通信,、光通信,、電力電子、航空航天等領(lǐng)域,。第三代半導(dǎo)體材料已被認(rèn)為是當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的新動(dòng)力,。

  碳化硅（SiC）（第三代）具有高臨界磁場(chǎng)、高電子飽和速度與極高熱導(dǎo)率等特點(diǎn),，使得其器件適用于高頻高溫的應(yīng)用場(chǎng)景,，相較于硅器件（第一代），可以明顯降低開關(guān)損耗,。

  因此,，SiC可以制造高耐壓、大功率電力電子器件如MOSFET,、IGBT,、SBD等，用于智能電網(wǎng),、新能源汽車等行業(yè),。與硅元器件（第一代）相比，氮化鎵（GaN）（第三代）具有高臨界磁場(chǎng),、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點(diǎn),，是超高頻器件的極佳選擇，適用于5G通信,、微波射頻等領(lǐng)域的應(yīng)用,。

  第三代半導(dǎo)體材料具備抗高溫、高功率,、高壓,、高頻以及高輻射等特性，相比第一代硅（Si）基半導(dǎo)體能夠更好的降低50%以上的能量損失,，同時(shí)使裝備體積減小75%以上,。

  第三代半導(dǎo)體屬于后摩爾定律概念，制程和設(shè)備要求相對(duì)不高,，難點(diǎn)在于第三代半導(dǎo)體材料的制備,，同時(shí)在設(shè)計(jì)上要有優(yōu)勢(shì)。

  由于制造設(shè)備、制造工藝以及成本的劣勢(shì),，多年來第三代半導(dǎo)體材料只是在小范圍內(nèi)應(yīng)用，無法挑戰(zhàn)Si基半導(dǎo)體的統(tǒng)治地位,。

  目前碳化硅（SiC）襯底技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單,，國(guó)內(nèi)已實(shí)現(xiàn)4英寸量產(chǎn)，6英寸的研發(fā)也已經(jīng)完成,。

  氮化鎵（GaN）制備技術(shù)仍有待提升,，國(guó)內(nèi)企業(yè)目前可以小批量生產(chǎn)2英寸襯底，具備了4英寸襯底生產(chǎn)能力,，并開發(fā)出6英寸樣品,。

  在5G和新能源汽車等新市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體材料有望迎來加速發(fā)展,。

  隨著5G,、新能源汽車等新市場(chǎng)出現(xiàn)，硅（Si）基半導(dǎo)體的性能已無法完全滿足需求,，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）,，即第三代半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)被放大。

  另外,，制備技術(shù)進(jìn)步使得碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件成本不斷下降,，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)將充分顯現(xiàn)，

  第三代半導(dǎo)體未來核心增長(zhǎng)點(diǎn)碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）有各自的優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域,。

  常被用于功率器件,，適用于600V下的高壓場(chǎng)景，大范圍的應(yīng)用于新能源汽車,、充電樁,、軌道交通、光伏,、風(fēng)電等電力電子領(lǐng)域,。新能源汽車以及軌道交通兩個(gè)領(lǐng)域復(fù)合增速較快，有望成為SiC市場(chǎng)迅速增加的主要驅(qū)動(dòng)力,。預(yù)計(jì)到2023年,，SiC功率器件的市場(chǎng)規(guī)模將超過15億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為31%,。

  在新能源汽車領(lǐng)域,，碳化硅（SiC）器件主要能應(yīng)用于功率控制單元、逆變器,、車載充電器等方面,。SiC功率器件輕量化、高效率、耐高溫的特性有助于大大降低新能源汽車系統(tǒng)成本,。

  2018年特斯拉Model 3采用了意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的SiC逆變器,，是第一家在主逆變器中集成全SiC功率模塊的車企。

  以Model 3搭載的SiC功率器件為例,，其輕量化的特性節(jié)省了電動(dòng)汽車內(nèi)部空間,，高效率的特性大大降低了電動(dòng)汽車電池成本，耐高溫的特性降低了對(duì)冷卻系統(tǒng)的要求,，節(jié)約了冷卻成本,。

  此外，近期新上市的比亞迪漢EV也搭載了比亞迪自主研發(fā)并制造的高性能SiC-MOSFET 控制模塊,。

  在軌道交通領(lǐng)域,，SiC器件主要使用在于軌交牽引變流器，能大幅度的提高牽引變流裝置的效率,，符合軌道交通綠色化,、小型化、輕量化的發(fā)展趨勢(shì),。

  近日完成調(diào)試的蘇州3號(hào)線號(hào)列車是國(guó)內(nèi)首個(gè)基于SiC變流技術(shù)的牽引系統(tǒng)項(xiàng)目,。采用完全的SiC半導(dǎo)體技術(shù)替代傳統(tǒng)IGBT技術(shù)，在提高系統(tǒng)效率的同時(shí)降低了噪聲,，提升了乘客的舒適度,。

  GaN射頻器件更能有效滿足5G高功率、高通信頻段的要求,。5G基站以及快充兩個(gè)領(lǐng)域復(fù)合增速較快,，有望成為GaN市場(chǎng)迅速增加的主要驅(qū)動(dòng)力?；贕aN工藝的基站占比將由50%增至58%,，帶來大量GaN需求。

  預(yù)計(jì)到2022年,，氮化鎵（GaN）器件的市場(chǎng)規(guī)模將超過25億美元,，年復(fù)合增長(zhǎng)率為17%。

  GaN具備導(dǎo)通電阻小,、損耗低以及能源轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),，由GaN制成的充電器還能做到較小的體積。安卓端率先將GaN技術(shù)導(dǎo)入到快充領(lǐng)域,，隨著GaN生產(chǎn)所帶來的成本迅速下降,，GaN快充有望成為消費(fèi)電子領(lǐng)域下一個(gè)殺手級(jí)應(yīng)用。預(yù)計(jì)全球GaN功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模從2018年的873萬美元增長(zhǎng)到2024年的3.5億美元,，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到85%,。

  2019年9月,，OPPO發(fā)布國(guó)內(nèi)首款GaN充電器SuperVOOC 2.0，充電功率為65W,；2020年2月,，小米推出65W GaN充電器，體積比小米筆記本充電器縮小48％,，并且售價(jià)創(chuàng)下業(yè)內(nèi)新低,。

  隨著GaN技術(shù)逐步提升，規(guī)模效應(yīng)會(huì)帶動(dòng)成本越來越低,，未來GaN充電器的滲透率會(huì)不斷提升。

  1,、生產(chǎn)設(shè)備：幾乎所有的晶圓代工廠都會(huì)用到美國(guó)公司的設(shè)備,，2019年全球前5名芯片設(shè)備生產(chǎn)商3家來自美國(guó)；而中國(guó)的北方華創(chuàng),、中微半導(dǎo)體,、上海微電子等中國(guó)優(yōu)秀的芯片公司只是在刻蝕設(shè)備、清理洗滌設(shè)施,、光刻機(jī)等部分細(xì)致劃分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,，設(shè)備領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)化率還不到20%。

  2,、應(yīng)用材料：美國(guó)已連續(xù)多年位列第一,，我國(guó)的高端光刻膠幾乎依賴進(jìn)口，全球5大硅晶圓的供應(yīng)商占據(jù)了高達(dá)92.8%的產(chǎn)能,，美國(guó),、日本、韓國(guó)的公司具備擁有壟斷地位,。

  3,、生產(chǎn)代工：2019年臺(tái)積電市場(chǎng)占有率高達(dá)52%，韓國(guó)三星占了18%左右,，中國(guó)最優(yōu)秀的芯片制造公司中芯國(guó)際只占5%,，且在制程上前面兩個(gè)相差30年的差距。

  1,、砷化鎵晶圓環(huán)節(jié)：根據(jù)Strategy Analytics數(shù)據(jù),，2018年前四大砷化鎵外延片廠商為IQE（英國(guó)）、全新光電（VPEC,，臺(tái)灣）,、住友化學(xué)（Sumitomo Chemicals，日本）,、英特磊（IntelliEPI,，臺(tái)灣）,，市場(chǎng)占有率分別為54%、25%,、13%,、6%。CR4高達(dá)98%,。

  2,、在砷化鎵晶圓制造環(huán)節(jié)（Foundry+IDM）：臺(tái)灣系代工廠為主流，穩(wěn)懋（臺(tái)灣）一家獨(dú)大,，占據(jù)了砷化鎵晶圓代工市場(chǎng)的 71%份額,，其次為宏捷（臺(tái)灣）與環(huán)宇（GCS，美國(guó)）,，分別為9%和8%,。

  3、從砷化鎵產(chǎn)品來看（PA為主）,，全球競(jìng)爭(zhēng)格局也是以歐美產(chǎn)商為主,，最大Skyworks（思佳訊），市場(chǎng)占有率為30.7%,，其次為Qorvo（科沃,，RFMD和TriQuint合并而成），市場(chǎng)占有率為28%,，第三名為Avago（安華高,，博通收購(gòu)）。這三家都是美國(guó)企業(yè),。

  在砷化鎵三大產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)：晶圓,、晶圓制造代工、核心元器件環(huán)節(jié),，目前都以歐美,、日本和臺(tái)灣廠商為主導(dǎo)。中國(guó)企業(yè)起步晚,，在產(chǎn)業(yè)鏈中話語(yǔ)權(quán)不強(qiáng),。

  不過從三個(gè)環(huán)節(jié)來看，已經(jīng)有突破的跡象,。如華為就是將手機(jī)射頻核心部件PA通過個(gè)人研發(fā)然后轉(zhuǎn)單給三安光電代工的,。

  4、中國(guó)在以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為代表第三代半導(dǎo)體材料方面有追趕和超車的良機(jī),。

  由于第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)明并實(shí)用于本世紀(jì)初年,，各國(guó)的研究和水平相差不遠(yuǎn)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)界和專家覺得第三代半導(dǎo)體材料成了我們擺脫集成電路（芯片）被動(dòng)局面,，實(shí)現(xiàn)芯片技術(shù)追趕和超車的良機(jī),。

  就像汽車產(chǎn)業(yè),，中國(guó)是利用發(fā)展新能源汽車的模式來拉近和美、歐,、日系等汽車強(qiáng)國(guó)的距離的,，并且在某些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了彎道超車、換道超車的局面,。三代半材料性能優(yōu)異,、未來應(yīng)用廣泛，如果從這方面趕超是存在機(jī)會(huì)的,。

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