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半导体|揭秘第三代半导体： 哪些企业有望弯道超车

[ 有别于第一、二代半导体材料分别为硅(Si)、砷化镓(GaAs) ， 第三代材料为碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN) ， 其制成芯片可被广泛用于新一代通信、电动车等热门新兴产业 。]
[ “现在我们从第二代半导体进入第三代半导体时代 ， 希望在一个新的时代实现领先 。 ”华为消费者业务CEO余承东不久前表示 。]
一则关于第三代半导体产业或将写入“十四五”规划的传闻引爆了市场 。
近日有消息称 ， 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 。 9月14日 ， 第三代半导体指数收涨8.22% 。
全球第三代半导体产业赛道已经开启 。 有别于第一、二代半导体材料分别为硅(Si)、砷化镓(GaAs) ， 第三代材料为碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN) ， 其制成芯片可被广泛用于新一代通信、电动车等热门新兴产业 。
“现在我们从第二代半导体进入第三代半导体时代 ， 希望在一个新的时代实现领先 。 ”华为消费者业务CEO余承东不久前曾在一场会议上表示 ， 半导体产业应该向多方位突破 ， 比如物理学材料学的基础研究和精密制造以及关注新材料和新工艺的紧密联动 ， 突破制约创新的瓶颈 。
第三代半导体的崛起
第一代半导体材料以硅和锗为主 ， 是CPU处理器等集成电路主要运用的材料；第二代半导体指一部分化合物半导体 ， 包括砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等 ， 主要特性是频率较高 ， 目前手机所使用的关键通信芯片都采用这类材料制作 。 而第三代半导体材料主要是以碳化硅、氮化镓、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带的半导体材料 。
与第一代和第二代半导体材料相比 ， 第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力 ， 更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件 。 其中 ， 碳化硅和氮化镓的研究和发展更为成熟 。
相对于传统的硅材料 ， 碳化硅的禁带宽度是硅的3倍；导热率为硅的4~5倍；击穿电压为硅的8倍；电子饱和漂移速率为硅的2倍 ， 因此 ， 碳化硅特别适合于制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率的器件 。
根据Omdia的《2020年碳化硅和氮化镓功率半导体报告》 ， 到2020年底 ， 全球碳化硅和氮化镓功率半导体的销售收入预计将从2018年的5.71亿美元增至8.54亿美元 。 未来十年的年均增长率将维持两位数 ， 到2029年将超过50亿美元 。
根据Omdia的数据 ， 到2020年底 ， SiC MOSFET预计将产生约3.2亿美元的收入 ， 与肖特基二极管的收入相当 。 从2021年起 ， SiC MOSFET将以稍快的速度增长 ， 成为最畅销的分立碳化硅功率器件 。 得益于混合动力和电动汽车 ， 电源和光伏（PV）逆变器需求的增长 ， 预计到2021年 ， SiC和GaN Power的收入将超过10亿美元 。
国内外企业争相布局
当前 ， 以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体已逐渐受到国内外市场重视 。
由于第三代半导体材料及其制作的各种器件的优越性 ， 许多国家将第三代半导体材料列入国家计划 。 美国、欧盟均建立了相应的中心及联盟 ， 致力于研发第三代功率半导体功率器件；2015年和2016年国家科技重大转型也对第三代半导体功率器件的研制和应用立项 。 碳化硅电力电子器件市场在2016年正式形成 。 不少半导体厂商也已率先入局 。
英飞凌、ST等全球功率半导体巨头以及华润微（688396.SH）、中车时代半导体等国内功率厂商都重点布局在该领域的研究 。 为了发展功率半导体 ， 华为也开启了对第三代半导体材料的布局 。 华为旗下的哈勃科技投资有限公司在2019年8月份投资了山东天岳先进材料科技有限公司 ， 持股10% ， 而山东天岳是我国第三代半导体材料碳化硅龙头企业 。


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