第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景及投資潛力

• 黃江 2023年10月13日 來源：新浪 396 19
• 繁體

以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)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(lǐng)域有巨大市場。

功率半導(dǎo)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(shí)代。

第三代半導(dǎo)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(dǎo)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(lǐng)域有巨大市場。

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

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

新一代信息技術(shù)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(yīng)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(dǎo)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(gè)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目簽約，預(yù)計(jì)總投資近18億元。

第三代半導(dǎo)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(yīng)用的基礎(chǔ)研究能力較弱，關(guān)鍵裝備和原材料依然高度依賴進(jìn)口，產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全依然存在風(fēng)險(xiǎn)，缺乏開放、鏈條完整、裝備條件先進(jìn)的第三代半導(dǎo)體研發(fā)中試平臺(tái)，產(chǎn)業(yè)生態(tài)尚未建立等。

為此，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟等聯(lián)合發(fā)布倡議，聚焦重點(diǎn)市場需求，在新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、新型顯示等領(lǐng)域推廣應(yīng)用基于第三代半導(dǎo)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(qiáng)化公共技術(shù)服務(wù)能力和標(biāo)準(zhǔn)化能力建設(shè)，形成產(chǎn)學(xué)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(dǎo)體行業(yè)供需預(yù)測及投資潛力研究報(bào)告》顯示：

碳化硅是第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的基礎(chǔ)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(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。

中國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景及投資潛力

“導(dǎo)電型的碳化硅襯底目前應(yīng)用前景比較好的是電動(dòng)汽車領(lǐng)域。例如國際知名的電動(dòng)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(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)800V的快充效果。”河北同光半導(dǎo)體股份有限公司科技項(xiàng)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(shù)領(lǐng)域技術(shù)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(shí)現(xiàn)第三代半導(dǎo)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(dān)了國家“863”計(jì)劃、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家技術(shù)改造工程等重大專項(xiàng)，承擔(dān)河北省級(jí)研究課題10余項(xiàng)，形成了科學(xué)完善的科研創(chuàng)新體系。

同光股份與北京的中科院半導(dǎo)體所深度合作，引進(jìn)了李樹深、夏建白、鄭厚植三名院士及團(tuán)隊(duì)，設(shè)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(dòng)下，與中科院半導(dǎo)體所聯(lián)合搭建了碳化硅單晶材料與應(yīng)用研究聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。2016年，由李樹深院士領(lǐng)銜的碳化硅單晶研發(fā)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)作為高層次創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)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(yīng)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(chǔ)上，經(jīng)過外延生長、電路設(shè)計(jì)、器件封裝等步驟，最終制備出半導(dǎo)體器件，并應(yīng)用到實(shí)際場景中。

目前，同光股份擁有碳化硅單晶生長爐500余臺(tái)，已搭建起國際先進(jìn)、完整的碳化硅襯底生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達(dá)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(dǎo)電型碳化硅單晶襯底，經(jīng)下游客戶驗(yàn)證，產(chǎn)品質(zhì)量可媲美國際先進(jìn)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(yīng)用在我國5G基站建設(shè)中，打破國際壁壘，破解了“卡脖子”難題，推動(dòng)國家芯片關(guān)鍵材料的自主可控。

全球半導(dǎo)體功率器件市場

2022 年全球功率半導(dǎo)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(dǎo)體市場的比例為 9%;其中半導(dǎo)體功率器件 281 億美元。

2021-2025 年全球半導(dǎo)體功率器件市場將由 259 億美元增至 357 億美元，年復(fù)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(yù)計(jì)達(dá) 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(fù)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(fù)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(yù)計(jì)到 2025 年將達(dá)到 64.7 億美元，復(fù)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(dǎo)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(dǎo)體材料進(jìn)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(xiàng)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(shí)，受惠于電動(dòng)汽車及可再生能源等下游主要應(yīng)用市場的強(qiáng)勁需求，2026年SiC功率元件市場規(guī)模有望達(dá)到53.3億美元。另Yole數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2023年，全球碳化硅材料滲透率有望達(dá)到3.75%。

海內(nèi)外巨頭也紛紛錨定了這一藍(lán)海市場。汽車半導(dǎo)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(dǎo)體產(chǎn)品，計(jì)劃在目前生產(chǎn)硅基功率半導(dǎo)體的群馬縣高崎工廠進(jìn)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(guān)業(yè)務(wù)，不過，作為新玩家，瑞薩社長兼CEO柴田英利表示，“在功率半導(dǎo)體上、我們起步非常慢?？蛻魧?duì)瑞薩IGBT的評(píng)價(jià)非常高、會(huì)將這些評(píng)價(jià)活用至SiC業(yè)務(wù)上。現(xiàn)在SiC市場仍小，但將來毫無疑問會(huì)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(dǎo)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(dǎo)體目前在安森美半導(dǎo)體美國、捷克和韓國都設(shè)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(dǎo)體行業(yè)供需預(yù)測及投資潛力研究報(bào)告》由中研普華研究院撰寫，本報(bào)告對(duì)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(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)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(yù)測等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

• 相關(guān)深度報(bào)告REPORTS

  

  2022-2027年中國功率半導(dǎo)體行業(yè)供需預(yù)測及投資潛力研究報(bào)告

  功率半導(dǎo)體分立器件為半導(dǎo)體行業(yè)的主要組成部分，更是發(fā)電、輸電、變配電、用電、儲(chǔ)能、家用電器、IT產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)通訊等領(lǐng)域的基礎(chǔ)核心部件，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、新能源、節(jié)能環(huán)保等電子信息產(chǎn)業(yè)...

  查看詳情

延伸閱讀

推薦閱讀

猜您喜歡