近期,半導(dǎo)體行業(yè)熱度持續(xù)攀升,成為備受矚目的焦點(diǎn)領(lǐng)域。碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等第三代半導(dǎo)體材料憑借其優(yōu)異的物理和電氣性能,在新能源汽車、光伏等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用。東微半導(dǎo)體、基本半導(dǎo)體等國(guó)內(nèi)企業(yè)在第三代半導(dǎo)體賽道上積極布局并嶄露頭角,推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,提高了我國(guó)在該領(lǐng)域的全球競(jìng)爭(zhēng)力,為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)開辟了新的增長(zhǎng)極。
一、第三代半導(dǎo)體簡(jiǎn)述
第三代半導(dǎo)體是指以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)以及金剛石為代表的半導(dǎo)體材料。這些材料在常溫下導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間,并且具有禁帶寬度更寬、導(dǎo)熱系數(shù)高、抗輻射性能好、電子飽和更大和漂移速率更高等優(yōu)點(diǎn)。
相較于第一代半導(dǎo)體(硅Si、鍺Ge)和第二代半導(dǎo)體(砷化鎵GaAs、磷化銦InP),第三代半導(dǎo)體材料具有更好的電子密度和運(yùn)動(dòng)控制能力,因此更適用于制造高溫、高頻、抗輻射和大功率電子器件,在光電子和微電子領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
第三代半導(dǎo)體在5G基站、新能源車和快速充電等領(lǐng)域已有重要應(yīng)用,并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,其應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展。例如,在軍事裝備、航空航天等領(lǐng)域,第三代半導(dǎo)體材料以其特有的高功率、高效率、高線性、高工作電壓、抗輻照等優(yōu)異特性,成為傳統(tǒng)器件的理想替代者。
半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為現(xiàn)代信息社會(huì)的基石,經(jīng)歷了從硅基材料(第一代)、砷化鎵(第二代)到寬禁帶材料(第三代)的迭代升級(jí)。第三代半導(dǎo)體以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石等為代表,憑借寬禁帶寬度、高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率等特性,在高溫、高頻、高壓場(chǎng)景中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。
據(jù)研產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2030年中國(guó)第三代半導(dǎo)體行業(yè)市場(chǎng)深度調(diào)研與發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告》分析:
隨著全球能源轉(zhuǎn)型加速,新能源汽車、5G通信、智能電網(wǎng)等新興領(lǐng)域?qū)Ω咝?、低能耗器件的需求激增,第三代半?dǎo)體成為破解傳統(tǒng)硅基材料性能瓶頸的關(guān)鍵技術(shù)。中國(guó)將第三代半導(dǎo)體納入“十四五”規(guī)劃重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域,政策扶持力度持續(xù)加大,區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群初步形成,產(chǎn)業(yè)鏈國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程提速。
1. 市場(chǎng)規(guī)模與產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)
中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模近年來呈現(xiàn)高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。產(chǎn)業(yè)鏈上游以襯底和外延片為核心,中游聚焦設(shè)計(jì)與制造,下游覆蓋新能源汽車、光伏逆變器、5G基站等高成長(zhǎng)賽道。區(qū)域布局上,京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等五大集群已形成差異化分工,江蘇、廣東、山東等地企業(yè)密集,蘇州納維、英諾賽科等企業(yè)加速產(chǎn)能擴(kuò)張。
2. 技術(shù)突破與競(jìng)爭(zhēng)格局
國(guó)內(nèi)在SiC襯底制備、GaN射頻器件等領(lǐng)域取得階段性突破,6英寸SiC生產(chǎn)線逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。然而,材料晶體質(zhì)量、器件可靠性仍落后于國(guó)際領(lǐng)先水平,高端市場(chǎng)被Wolfspeed、英飛凌等海外企業(yè)主導(dǎo)。專利方面,中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量全球領(lǐng)先,但核心專利布局薄弱。企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)呈現(xiàn)“兩頭強(qiáng)、中間弱”特征:上游材料企業(yè)快速崛起,但中游制造環(huán)節(jié)的IDM(垂直整合制造)能力不足,依賴代工模式。
3. 政策驅(qū)動(dòng)與資本投入
國(guó)家層面出臺(tái)《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》等政策,明確支持寬禁帶半導(dǎo)體在逆變器等領(lǐng)域的應(yīng)用。地方層面,北京、深圳等地通過產(chǎn)業(yè)基金、稅收優(yōu)惠吸引項(xiàng)目落地。
當(dāng)前,中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正處于從“政策驅(qū)動(dòng)”向“技術(shù)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期。一方面,新能源汽車滲透率提升、數(shù)據(jù)中心算力需求爆發(fā)、風(fēng)光儲(chǔ)一體化并網(wǎng)加速,為行業(yè)打開百萬級(jí)市場(chǎng)空間;另一方面,國(guó)際技術(shù)封鎖加劇、國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)投入分散、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同效率不足等問題制約國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。如何在技術(shù)攻關(guān)與商業(yè)化落地之間找到平衡點(diǎn),將成為下一階段的核心命題。此外,全球碳化硅襯底供需缺口擴(kuò)大、氮化鎵成本下降曲線陡峭等外部變量,也將深刻重塑行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。
三、第三代半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)
第三代半導(dǎo)體是中國(guó)實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)、搶占全球戰(zhàn)略制高點(diǎn)的重要抓手。盡管短期內(nèi)面臨技術(shù)積淀不足、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)加劇等挑戰(zhàn),但長(zhǎng)期來看,產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本面堅(jiān)實(shí):政策紅利持續(xù)釋放,下游需求多點(diǎn)開花,國(guó)產(chǎn)替代空間廣闊。未來五年,行業(yè)將呈現(xiàn)“高端突破”與“規(guī)模擴(kuò)張”并行的特征,技術(shù)突破點(diǎn)集中于大尺寸襯底制備、車規(guī)級(jí)可靠性驗(yàn)證、超高頻器件設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。企業(yè)需摒棄“大而全”的粗放模式,聚焦細(xì)分賽道打造差異化優(yōu)勢(shì),同時(shí)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新。對(duì)于投資者而言,襯底材料、車規(guī)級(jí)模塊、射頻前端等高壁壘環(huán)節(jié)蘊(yùn)含結(jié)構(gòu)性機(jī)會(huì)。
隨著全球碳中和進(jìn)程加速,第三代半導(dǎo)體有望從“跟跑者”蛻變?yōu)椤邦I(lǐng)跑者”,成為驅(qū)動(dòng)中國(guó)高端制造升級(jí)的核心引擎。
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