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[导读]第三代半导体以氮化镓、碳化硅、硒化锌等宽带半导体原料为主,更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,有消息称,中国正在规划将大力支持发展第三代半导体产业写入“十四五”规划之中,计划在2021到2025年的五年之内,举全国之力,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面对第三代半导体发展提供广泛支持,以期实现产业独立自主。

第三代半导体以氮化镓、碳化硅、硒化锌等宽带半导体原料为主,更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,有消息称,中国正在规划将大力支持发展第三代半导体产业写入“十四五”规划之中,计划在2021到2025年的五年之内,举全国之力,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面对第三代半导体发展提供广泛支持,以期实现产业独立自主。

碳化硅器件具备耐高压、低损耗和高频三大优势,主要应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域。氮化镓器件具备高开关频率、耐高温、低损耗等优势,可更好地满足5G宏基站、卫星通信、微波雷达、数据中心等领域。

目前,碳化硅和氮化镓是第三代半导体中应用最广的两类材料,其中碳化硅商用更加成熟,氮化镓市场初起步。在当前的半导体世界中,硅器件仍占据九成市场,第三代半导体规模仍小、技术也需要再突破,但是整体成长速度飞快。

在2022集邦咨询第三代半导体前沿趋势研讨会上,集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄表示:“在全球疫情反复等客观因素的影响下,消费电子等终端市场需求有所下滑,但应用于功率元件的第三代半导体在各领域的渗透率仍然呈现持续攀升之势,其中,800V汽车电驱系统、高压快充桩、消费电子适配器、数据中心及通讯基站电源等领域的快速发展,推升了2022年SiC(碳化硅)/GaN(氮化镓)功率半导体市场需求。”

国内企业也纷纷落子第三代半导体,布局新能源、新基建等增长型市场,同时也面临着挑战。龚瑞骄告诉21世纪经济报道记者,整体来看,国内第三代半导体的困境体现在两方面,其一是器件技术方面,比如碳化硅MOS芯片和海外有较大差距,并且主要依靠海外代工;其二,原材料领域,国际上碳化硅衬底已经进入8英寸,中国才刚刚步入6英寸量产。

美国对中国芯片制造业进行全方位围堵。中国选择换道超车,依靠传统智慧,“他横任他横,明月照大江”,简单来说就是“你打你的,我打我的”:中国只要在其他领域找到新的增长点,即可以在其他战场上弥补损失。

因此,中国积极攻坚现时刚刚起步不久、竞争相对没那么激烈、技术差距较少的第三代半导体或芯片。第三代半导体的应用范围为新能源汽车、5G宏基站、光伏、风电、高铁、自动驾驶和射频器件,这些产业同时也是往清洁能源的经济模式发展,未来潜力巨大,发展方向理想。

现时,新兴科技产业的重要支柱为新能源汽车和光伏产业。根据中国海关总署统计,今年前7个月汽车出口额同比增长54.4%。上半年,光伏产业出口额同比增长113%。中国在第三代半导体的下游产业中已站稳脚跟,未来准备加速发力。

这源自中国独到的产业意识,既然第二代半导体存在巨大的政治及其他不确定性,那么不如另辟蹊径,向第三代半导体进发,至少在其他能追赶上国际水平的领域先追上,并大量地扩大生产,尽量做到自给率越高越好。

中国的科技界以材料来划分第一代、第二代和第三代半导体,它们之间是材料的差异,各自在不同的领域之中有其用处,并不是说第二代就能取代第一代,或第三代就能取代第二代。现时国际竞争最激烈的第二代半导体的材料是以砷化镓等为主,它的原材料比较稀缺,会对环境造成污染,主要用于制造高频率、大功率电子器件,即电脑、手机等产品;相反,第三代半导体的原材料是碳化硅和氮化镓为主,比第二代要求在更高温、更高压的环境下运作,主要应用于新能源汽车、5G宏基站、光伏、风电、高铁、自动驾驶和射频器件。

目前第三代半导体处于研发的早期阶段,成本较高、良品率低。因此中国和国际上其他龙头大厂是在接近同样的起跑线上起步,而一旦中国掌握了这个技术的生产,中国的新能源汽车和光伏产业则大有可为。

第三代半导体是以碳化硅(SiC) 、氮化镓(GaN) 为主的半导体材料,与第一代、第二代半导体材料(SI、CaAs)不同,第三代半导体材料具有高频、高效、高功率、耐高压、抗辐射等诸多优势特性。

在5G、新能源汽车、消费电子、新一代显示、航空航天等领域有重要应用。目前主要应用在5G、新能源车、充电桩、光伏、轨道交通等领域的核心部件上,而以上领域都是国家重点发展的方向。

目前在全球范围内,美国、欧洲、日本、中国在第三代半导体发展上处于“四足鼎立”状态。而据第三代半导体产业技术创新战略联盟(CA? SA)统计,2019年,中国SiC、GaN电力电子和微波射频产值超过60亿元。2019年中国GaN微波射频产值规模近38亿元,相比SiC、GaN电力电子器件,其产值更高。

而自从特斯拉率先让碳化硅Mosf et器件上车以来,碳化硅等第三代半导体的应用进度和市场空间都打开了想像力。

随着5G基站大规模部署、新能源汽车市场开启、PD快充市场爆发等,我国第三代半导体产业加速抢跑,须加快提升第三代半导体产业链的全球竞争力。而在这场赛跑中,盘点6大“第三代半导体”高潜力龙头,未来可期!

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