一則關(guān)于第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或?qū)懭搿笆奈濉币?guī)劃的傳聞引爆了市場(chǎng)。

　　近日有消息稱，中國(guó)正在規(guī)劃將大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)寫入“十四五”規(guī)劃之中，計(jì)劃在2021到2025年的五年之內(nèi)，舉全國(guó)之力，在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等各個(gè)方面對(duì)第三代半導(dǎo)體發(fā)展提供廣泛支持，以期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨(dú)立自主。9月14日，第三代半導(dǎo)體指數(shù)收漲8.22%。

　　全球第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)賽道已經(jīng)開啟。有別于第一、二代半導(dǎo)體材料分別為硅(Si)、砷化鎵(GaAs)，第三代材料為碳化硅(SiC)與氮化鎵(GaN)，其制成芯片可被廣泛用于新一代通信、電動(dòng)車等熱門新興產(chǎn)業(yè)。

　　“現(xiàn)在我們從第二代半導(dǎo)體進(jìn)入第三代半導(dǎo)體時(shí)代，希望在一個(gè)新的時(shí)代實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先?！比A為消費(fèi)者業(yè)務(wù)CEO余承東不久前曾在一場(chǎng)會(huì)議上表示，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)應(yīng)該向多方位突破，比如物理學(xué)材料學(xué)的基礎(chǔ)研究和精密制造以及關(guān)注新材料和新工藝的緊密聯(lián)動(dòng)，突破制約創(chuàng)新的瓶頸。

　　第三代半導(dǎo)體的崛起

　　第一代半導(dǎo)體材料以硅和鍺為主，是CPU處理器等集成電路主要運(yùn)用的材料；第二代半導(dǎo)體指一部分化合物半導(dǎo)體，包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等，主要特性是頻率較高，目前手機(jī)所使用的關(guān)鍵通信芯片都采用這類材料制作。而第三代半導(dǎo)體材料主要是以碳化硅、氮化鎵、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN)為代表的寬禁帶的半導(dǎo)體材料。

　　與第一代和第二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率、更大的電子飽和速度以及更高的抗輻射能力，更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。其中，碳化硅和氮化鎵的研究和發(fā)展更為成熟。

　　相對(duì)于傳統(tǒng)的硅材料，碳化硅的禁帶寬度是硅的3倍；導(dǎo)熱率為硅的4~5倍；擊穿電壓為硅的8倍；電子飽和漂移速率為硅的2倍，因此，碳化硅特別適合于制造耐高溫、耐高壓、耐大電流的高頻大功率的器件。

　　根據(jù)Omdia的《2020年碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體報(bào)告》，到2020年底，全球碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體的銷售收入預(yù)計(jì)將從2018年的5.71億美元增至8.54億美元。未來十年的年均增長(zhǎng)率將維持兩位數(shù)，到2029年將超過50億美元。

　　根據(jù)Omdia的數(shù)據(jù)，到2020年底，SiC MOSFET預(yù)計(jì)將產(chǎn)生約3.2億美元的收入，與肖特基二極管的收入相當(dāng)。從2021年起，SiC MOSFET將以稍快的速度增長(zhǎng)，成為最暢銷的分立碳化硅功率器件。得益于混合動(dòng)力和電動(dòng)汽車，電源和光伏(PV)逆變器需求的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2021年，SiC和GaN Power的收入將超過10億美元。

　　國(guó)內(nèi)外企業(yè)爭(zhēng)相布局

　　當(dāng)前，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體已逐漸受到國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)重視。

　　由于第三代半導(dǎo)體材料及其制作的各種器件的優(yōu)越性，許多國(guó)家將第三代半導(dǎo)體材料列入國(guó)家計(jì)劃。美國(guó)、歐盟均建立了相應(yīng)的中心及聯(lián)盟，致力于研發(fā)第三代功率半導(dǎo)體功率器件；2015年和2016年國(guó)家科技重大轉(zhuǎn)型也對(duì)第三代半導(dǎo)體功率器件的研制和應(yīng)用立項(xiàng)。碳化硅電力電子器件市場(chǎng)在2016年正式形成。不少半導(dǎo)體廠商也已率先入局。

　　英飛凌、ST等全球功率半導(dǎo)體巨頭以及【華潤(rùn)微(688396)、股吧】(688396.SH)、中車時(shí)代半導(dǎo)體等國(guó)內(nèi)功率廠商都重點(diǎn)布局在該領(lǐng)域的研究。為了發(fā)展功率半導(dǎo)體，華為也開啟了對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的布局。華為旗下的哈勃科技投資有限公司在2019年8月份投資了山東天岳先進(jìn)材料科技有限公司，持股10%，而山東天岳是我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料碳化硅龍頭企業(yè)。

　　今年關(guān)于第三代半導(dǎo)體的投資項(xiàng)目在全國(guó)不斷落地。

　　據(jù)第一財(cái)經(jīng)記者了解，2020年一季度，國(guó)內(nèi)多個(gè)第三代半導(dǎo)體項(xiàng)目有新的進(jìn)展。2020年3月，中國(guó)電科(山西)碳化硅材料產(chǎn)業(yè)基地、積塔6英寸碳化硅生產(chǎn)線兩個(gè)項(xiàng)目開始投產(chǎn)。一季度，和通訊(徐州)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地、綠能芯創(chuàng)碳化硅芯片項(xiàng)目以及博方嘉芯氮化鎵射頻及功率器件項(xiàng)目三個(gè)項(xiàng)目開工；泰科天潤(rùn)運(yùn)營(yíng)總部及碳化硅器件生產(chǎn)基地項(xiàng)目、高啟電子氮化鎵外延片項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)簽約。

　　華創(chuàng)證券認(rèn)為，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，對(duì)器件可靠性與性能指標(biāo)的要求也更加嚴(yán)苛。第三代半導(dǎo)體開始逐漸受到市場(chǎng)的重視，國(guó)際上已形成完整的覆蓋材料、器件、模塊和應(yīng)用等環(huán)節(jié)的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　受益于材料自身優(yōu)勢(shì)，以及5G和新能源汽車等應(yīng)用拉動(dòng)，市場(chǎng)預(yù)估第三代半導(dǎo)體材料在今年就會(huì)起量。

　　國(guó)內(nèi)企業(yè)成長(zhǎng)

　　由于國(guó)內(nèi)廠商對(duì)第三代半導(dǎo)體的研究起步時(shí)間并沒有被國(guó)外廠商拉開差距，因此在這一材料技術(shù)領(lǐng)域中國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)有“彎道超車”的可能。

　　以氮化鎵為例，目前已逐步切入消費(fèi)電子領(lǐng)域。自小米2月中旬發(fā)布氮化鎵充電器以來，多個(gè)手機(jī)廠商持續(xù)跟進(jìn)，相關(guān)概念股表現(xiàn)強(qiáng)勁。數(shù)據(jù)顯示，今年以來氮化鎵指數(shù)整體上漲40%以上。

　　作為第三代半導(dǎo)體材料之一的氮化鎵，具有熱導(dǎo)率高、耐高溫、小體積等特性。此前多運(yùn)用在光電、軍工以及航空航天領(lǐng)域，但隨著手機(jī)頭部公司對(duì)充電技術(shù)的不斷投入，氮化鎵快速切入消費(fèi)市場(chǎng)。第一財(cái)經(jīng)記者從小米供應(yīng)鏈廠商了解到，僅在功率半導(dǎo)體市場(chǎng)，氮化鎵在設(shè)備器上的出貨量就從過去每年的幾十萬顆躍升至去年的300萬顆以上，而今年在消費(fèi)端的出貨量有望達(dá)到2000萬顆。

　　【中泰證券(600918)、股吧】表示，目前氮化鎵產(chǎn)業(yè)仍以海外企業(yè)為主，國(guó)內(nèi)企業(yè)在襯底外延和設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域都逐漸開始涉足，如氮化鎵襯底制造廠蘇州納維、東莞中鎵；氮化鎵外延制備商蘇州晶湛；GaN-on-Si制造企業(yè)英諾賽科、賽微電子(300456.SZ)；氮化鎵晶圓代工企業(yè)【海特高新(002023)、股吧】(002023.SZ)；GaNIDM(垂直整合制造工廠)三安光電(600703.SH)、聞泰科技(600745.SZ)等。據(jù)測(cè)算，僅考慮氮化鎵在基站射頻及快充頭的應(yīng)用，行業(yè)空間就在百億美元以上，目前正處于滲透早期。

　　民品業(yè)務(wù)上，海特高新在5G宏基站射頻氮化鎵產(chǎn)品上取得重大技術(shù)突破，并通過可靠性測(cè)試，具備了為基站射頻產(chǎn)品提供代工服務(wù)的能力；在電力電子方面，硅基氮化鎵功率器件芯片已實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)，是國(guó)內(nèi)率先進(jìn)行硅基氮化鎵量產(chǎn)的企業(yè)。根據(jù)投資者關(guān)系記錄，公司2019年在光電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國(guó)內(nèi)第一條6英寸VCSEL產(chǎn)線。

　　三安光電是化合物半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代龍頭標(biāo)的，三安集成電路有限公司是三安光電下屬子公司，基于氮化鎵和砷化鎵技術(shù)經(jīng)營(yíng)業(yè)務(wù)，是一家專門從事化合物半導(dǎo)體制造的代工廠。

　　而在碳化硅領(lǐng)域，該市場(chǎng)依然以日、美、歐主導(dǎo)。不過方正證券指出，碳化硅的研究起步時(shí)間并不晚，國(guó)內(nèi)主要集中于4英寸、6英寸碳化硅襯底生產(chǎn)，8英寸襯底已有樣品出貨，汽車電動(dòng)化將形成碳化硅最大的下游市場(chǎng)。

　　目前，中國(guó)是全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)有國(guó)產(chǎn)替代的肥沃土壤。我國(guó)的新能源汽車市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的一半以上，是全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。根據(jù)evsales數(shù)據(jù)，2019年全球新能源汽車銷量為215萬輛，中國(guó)市場(chǎng)銷量就達(dá)到了116萬輛，中國(guó)市場(chǎng)占全球比重達(dá)54%。而車用半導(dǎo)體價(jià)值量增長(zhǎng)，碳化硅應(yīng)用是未來趨勢(shì)。目前xEV車中的主驅(qū)逆變器仍以IGBT+SiFRD方案為主，考慮到未來電動(dòng)車需要更長(zhǎng)的行駛里程，更短的充電時(shí)間和更高的電池容量，SiC MOSFET元件將是大勢(shì)所趨，時(shí)間節(jié)點(diǎn)在2021年左右。碳化硅有望提高3%~5%的逆變器效率，從而降低電池成本。