集成ic新局势：第三代半导体材料迈入机遇与挑战

发布时间：2021-06-27 21:28:16发布人：日新微博

经济观察报 新闻记者 李天王恒 第三代半导体材料已经变成销售市场聚焦点。
6月中下旬，第三代半导体产业技术革新经营战略（下称“同盟”）在最新发布的《第三代半导体产业发展报告2020》（下称“汇报”）中表明，以碳碳复合材料和氮化镓为意味着的第三代半导体材料在新能源车、5G、太阳能发电、快速充电等行业持续获得提升，2020年全世界第三代半导体材料销售市场整体维持提高趋势。
据其统计分析，因为5G基站、新能源技术、快速充电销售市场发展趋势等缘故带动，上年在我国第三代半导体材料碳碳复合材料、氮化镓电力电子技术和氮化镓微波加热频射销售市场总经营规模做到113亿人民币，较2019年提高85%。“殊不知，持续提高的市场容量仍未对中国产业链产生合理带动，中国公司规模依然较小，在新能源车、5G基站等重要销售市场超出八成的中国市场占有率关键被国际性大型厂占据。”同盟在汇报中强调。
有半导体材料全产业链上市企业有关人员亦向新闻记者表明，“第三代半导体材料大伙儿都是在产品研发之中，可是真真正正可以规模性批量生产的并不是很多，现阶段绝大多数的量全是進口海外的商品。”
半导体材料演变
第一代半导体材料是以光伏材料为主导，广泛运用在手机、电脑上等行业，例如电脑上的和手机上的CPU都选用这类硅基的半导体技术。第二代半导体材料以氮化镓、锑化铟为意味着，主要是功率放大电路，用以卫星通讯、移动通信、导航栏等行业。第三代半导体材料是以氮化镓、碳碳复合材料为意味着的化学物质半导体材料，关键运用于光电材料、电力电子技术和微波加热频射，例如手机快充、新能源汽车、城市轨道、5G基站、航天航空这些。
中国半导体材料制造业企业华润微（688396.SH）有关人员在接纳记者采访时表明，现阶段该企业也在合理布局第三代半导体材料，早已发布了碳碳复合材料二极管试品。现阶段企业选用IDM的方式，换句话说在半导体材料全产业链上遮盖了设计方案、生产制造、测封等好几个阶段。
以上人员进一步详细介绍称，对比前几代，第三代半导体材料的特性主要是宽禁带、高性价比。宽禁带代表着商品具备高穿透静电场、高导热系数、高电子密度、高饱和状态电子器件速率、高电子密度、可承担功率大的等特性。因而第三半导体材料应用的范畴和情景都更强一些。
另一家半导体企业三安光电（600703.SH）的有关人员则对新闻记者表明，第三代半导体材料能够用以手机上、车、通信基站等。现阶段三安光电在化学物质半导体材料层面是中国较大的制造业企业，涉及到半导体材料衬底和外延性的生产制造，关键做6英寸的商品生产制造。“有很多还处在产品研发情况，有一些商品早已发售，例如三星的电视机就用到了三安光电的构件。”
依据三安光电在2020年度汇报中的详细介绍，电力工程电子元器件又称之为电力电子器件，关键运用于变频式、直流变压器、变流器、功率放大电路和输出功率管理方法等行业，基本上用以全部的电子器件加工制造业，包含电子计算机、通信网络、消费电子产品、汽车电子产品、工业控制系统等。
现阶段，第三代半导体材料电力电子器件发展前景关键有碳碳复合材料和氮化镓两方向，碳碳复合材料和氮化镓等第三代半导体材料因带隙和击穿电压高，在功率半导体行业有非常大的运用发展潜力。碳碳复合材料有着高些的导热系数和更完善的技术性，氮化镓高电子器件电子密度和饱和状态电子器件速度、成本费更低的优势，二者的不一样优点决策了运用范畴上的差别。
线路与方式
氮化镓集中化在600V下列行业，关键运用于快速充电、电源总开关、毫米波雷达、服务器电源等销售市场；碳碳复合材料用以1200V之上行业，关键运用于纯电动车、PFC开关电源、储能技术、汽车充电桩、城市轨道、智慧能源等行业。
同盟在《报告》中则进一步剖析称，预估三到五年内，碳碳复合材料电力电子器件将变成新能源车中直流伺服电机系统软件流行的技术规范，这将给全世界碳碳复合材料电力电子器件产业链产生极大发展趋势机会。丰田汽车、大家、广州本田、宝马五系、奥迪车等车企都将碳碳复合材料电力电子器件做为未来新能源车辆电机驱动器系统软件的优选解决方法。
海外好几家公司与此同时也逐渐促进氮化镓在新能源车行业的运用，好几家公司都发布了车规级商业化的商品。与硅技术性对比，氮化镓集成ic具备下列优点：电源开关速率较大提升4倍、减少电流电压交叉式耗损、功率最大提升40%。但中国氮化镓功率半导体产品研发及运用发展相对性比较晚，并未在新能源车行业获得本质进度。
依据同盟的预估，中国碳碳复合材料汽车交易市场将以30.6%的复合型增长率提高，2020年市场容量15.8亿人民币，到2025年将超出45亿人民币。换算成圆晶，中国2020年新能源车销售市场6英寸炭化硅晶圆需要量超出4万片，预估到2025年需要量将提高到近三十万片。国际性2020年新能源车销售市场6英寸炭化硅晶圆需要量超出五万片，到2025年需要量超出60万片。
此外，氮化镓电力工程电子元器件在快速充电销售市场也发展趋势快速。充电头网的数据信息表明，上年有10家手机制造商发布了18款氮化镓快速充电，华为公司、小米手机、OPPO、想到、魅族手机、nubia等流行生产商均位居在其中，而小米手机、想到、OPPO、Realme、三星等知名品牌早已将氮化镓快速充电做为手机上的标准配置。氮化镓电力工程电子元器件具备高电源开关頻率、高效率能量相对密度和高热传递高效率的特性，可以使氮化镓PD快速充电完成更大功率、更小容积和高些变换高效率。伴随着氮化镓技术性的创新升級，特性及成本费优点扶持下，氮化镓将来有希望变成流行快速充电技术性。
并且，快速充电技术性从手机上考虑，早已逐渐遮盖到平板、笔记本、显示屏、新能源车、气动工具、IoT机器设备等七大销售市场。除开手机制造商以外，笔记本电脑生产商也已相继进到氮化镓快速充电销售市场，想到、Dell、LG等知名品牌均根据氮化镓电力电子器件发布了高效率的功率大的快速充电零配件，而新品相比于传统式的笔记本电脑电源适配器容积大大的变小，一台65W之上容积的快速充电，可达到笔记本电脑、手机上和平板的电池充电要求。同盟觉得，氮化镓快速充电将在未来两年迈入发展趋势的顶峰，市场需求十分丰厚。
CASAResearch的数据信息表明，上年中国PD快速充电氮化镓电力工程电子元器件市场容量约1.五亿元，预估到2025年市场容量将超出40亿人民币，年平均年复合增长率97%；上年全世界PD快速充电氮化镓电力工程电子元器件市场容量超出三亿元，预估到2025年市场容量做到80多亿，年平均年复合增长率90%。换算到上下游圆晶要求看来，中国上年PD快速充电销售市场6英寸氮化镓圆晶需要量为1.七万片，到2025年需要量约为67.4万片;国际性上年PD快速充电销售市场6英寸氮化镓圆晶需要量为3.七万片，到2025年需要量将超出120万片。
在微波加热频射层面，据CASARe－search统计分析，上年中国氮化镓微波加热射频器件市场容量为66.一亿元，较去年同期相比增57.2%。充分考虑5G基站基本建设是危害氮化镓微波加热射频器件市场容量转变的关键要素，预估2022年在我国5G基站基本建设将做到高峰期，推动中国氮化镓微波加热射频器件市场容量快速扩大。并且，即便 在2023年之后在我国5G基站工程规模将有一定的下降，但毫米波通信通信基站将有希望始规模性布署，变成带动销售市场的关键能量，推动中国氮化镓微波加热射频器件市场容量成倍率提高。
依据同盟的剖析，上年我国5G宏基站氮化镓频射功率放大电路市场容量73亿人民币，到2022年市场容量贴近100亿元，年复合增长率做到17.5%。2023年毫米波通信通信基站将逐渐布署，预估频射功率放大电路市场容量将有5-10倍的提高要求。总体看来，5G宏基站、微基站及毫米波通信通信基站产生的氮化镓频射功率放大电路市场容量将超出1000亿元。换算成圆晶看来，若毫米波通信通信基站逐渐布署，其4英寸氮化镓圆晶总需要量约为200-400万片。
殊不知，现阶段全世界射频器件销售市场由住友电工、Cree|Wolfspeed和Qorvo三家公司占有，在其中住友电工为华为公司关键经销商。中国在毫米波通信行业处在空缺，沒有有关元器件经销商。
差别仍大
虽然现阶段中国第三代半导体材料在经营规模和技术性层面发展趋势快速，但和国际性上的关键企业对比依然有很大差别。
以上华润微人员向新闻记者表明：“这一第三代半导体材料大伙儿都是在产品研发之中，可是真真正正可以规模性批量生产的并不是很多，现阶段绝大多数的量全是進口海外的商品。”
三安光电的內部人员也告知新闻记者，现阶段企业绝大多数的商品或是传统式的LED芯片商品，如今第三代半导体材料商品整体占有率并不大，但是商品的构造也在渐渐地转变，占有率在慢慢提升。
来源于同盟的数据信息表明，上年在我国第三代半导体产业电力电子技术和频射电子器件总值超出100亿元，较2019年提高69.5%。在其中，碳碳复合材料、氮化镓电力电子技术年产值经营规模达44.7亿人民币，同比增加54%，衬底原材料约2.两亿元，外延性及集成ic约五亿元，元器件及摸组约7.两亿元，设备约30亿人民币，相比前两年，中上游的增速加速。而氮化镓微波加热频射年产值做到60.8亿人民币，同比增加80.3%。在其中，衬底约6.五亿元，外延性及集成ic9.两亿元，元器件及摸组19.六亿元，设备约25.五亿元。
而依据CASAResearch的不彻底统计分析，截止2020年底，中国有超出170家从业第三代半导体材料电力电子技术和微波加热频射的公司（2018年这一数据尚不够100家），遮盖了从上下游原材料的制取(衬底、外延性)、中上游元器件设计方案、生产制造、测封到中下游的运用，基本上产生详细的全产业链构造。
在这里与此同时，传统式半导体企业借助资产、技术性、方式及其商业运营模式的优点，已经积极主动合理布局第三代半导体材料。例如上年有17家半导体企业相继登录科创板上市，在其中有5家公司方案合理布局第三代半导体材料。
自然，现阶段国产替代的全过程也在加快，以华为公司为意味着的运用公司调节供应链管理，促使中国公司得到了使用、改善的机遇，国内元器件慢慢导进终端设备供应链管理。中国第三代半导体企业把握住发展趋势机会，积极与中下游运用公司进行协作，促进国内元器件的迅速运用。
依据同盟给予的信息内容，中国碳碳复合材料商业化的衬底以4英寸为主导，逐渐向6英寸衔接，微管可视人流相对密度、衬底可以用总面积、织构等性能参数都有一定的发展。在产品研发层面，现阶段早已完成了高品质6英寸碳碳复合材料衬底原材料的制取，但“中国碳碳复合材料衬底单晶体品质与海外差别显著，存有单晶体特性一致性差、良品率低、成本费高难题，国内性能卓越衬底自有率依然较低，占全世界的市场占有率不上5%。”
除此之外，同盟觉得，现阶段全产业链各阶段生产能力尽管在持续提高，但提供依然不够。上年新能源车、PD快速充电、5G等中下游应用商店提高超预估，但中国目前商品商业化的提供不能满足市场的需求，尤其是碳碳复合材料电力电子技术和氮化镓频射存有很大空缺。这也造成在我国第三代半导体材料各阶段国产化较低，超出八成的商品依靠進口。“总体看来，在我国第三代半导体材料供应链管理的独立确保工作能力获得提高，但中国公司的竞争能力较国际性大佬仍有差别。与国际性公司对比，在我国第三代半导体产业经营规模依然较小，企业优势不显著。现阶段各细分化应用商店的关键元器件均由 Cree|Wolfspeed、ROHM、Infi－neon等海外公司占有，国内商品市场占有率不够10%。”“（特别是在）特别注意的是，大容量生产线对原材料技术性和生产工艺的规定高些，与国际性对比，中国大容量晶圆制造技术性并未彻底完善，成本费昂贵、合格率较低。公司要依据本身状况，综合性考虑到技术性、成本费、生产率等各个方面要素，选择最佳的加工工艺线路。”同盟表明。

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