我国三代半导体材料中和全球的间隔

　　工业，写入“十四五”规划，计划在2021-2025年期间，在教育、科研、开发、融资、使用等等各个方面，大力支持开展第三代半导体工业，以期完结工业独当一面。

　　所以9月4日周五板块上演了集团20cm涨停潮。晓程科技、豫金刚石、民德电子、易事特、聚灿光电、乾照光电、联建光电20%涨停，露笑科技、利欧股份10%涨停。千亿市值的三安光电大涨8.02%。

　　第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电场、高饱满电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可接受大功率等特色。

　　一、材料： 榜首代半导体材料，创造并实用于20世纪50年代，以硅（Si）、锗（Ge）为代表，特别是Si，构成了全部逻辑器材的根底。咱们的CPUGPU的算力，都离不开Si的劳绩。 第二代半导体材料，创造并实用于20世纪80年代，首要是指化合物半导体材料，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表。其间GaAs在射频功放器材中扮演重要人物，InP在光通讯器材中使用广泛…… 而第三代半导体，创造并实用于本世纪初年，呈现出了碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）等具有宽禁带（Eg＞2.3eV）特性的新式半导体材料，因而也被成为宽禁带半导体材料。

　　二、带隙： 榜首代半导体材料，归于直接带隙，窄带隙；第二代半导体材料，直接带隙，窄带隙；第三代半导体材料，宽禁带，全组分直接带隙。 和传统半导体材料比较，更宽的禁带宽度答应材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运转。 三、使用： 榜首代半导体材料首要用于分立器材和芯片制作； 第二代半导体材料首要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器材，也是制作高功能微波、毫米波器材的优异材料，广泛使用在微波通讯、光通讯、卫星通讯、光电器材、激光器和卫星导航等范畴。 第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器材，使用于半导体照明、5G通讯、卫星通讯、光通讯、电力电子、航空航天等范畴。第三代半导体材料已被以为是当今电子工业开展的新动力。 碳化硅（SiC）（第三代）具有高临界磁场、高电子饱满速度与极高热导率等特色，使得其器材适用于高频高温的使用场景，相较于硅器材（榜首代），能够明显下降开关损耗。 因而，SiC能够制作高耐压、大功率电力电子器材如MOSFETIGBT、SBD等，用于智能电网新动力轿车等职业。与硅元器材（榜首代）比较，氮化镓（GaN）（第三代）具有高临界磁场、高电子饱满速度与极高的电子迁移率的特色，是超高频器材的极佳挑选，适用于5G通讯、微波射频等范畴的使用。 第三代半导体材料具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性，比较榜首代硅（Si）基半导体能够下降50%以上的能量丢失，一起使配备体积减小75%以上。

　　第三代半导体归于后摩尔定律概念，制程和设备要求相对不高，难点在于第三代半导体材料的制备，一起在规划上要有优势。

　　因为制作设备、制作工艺以及本钱的下风，多年来第三代半导体材料只是在小范围内使用，无法应战Si基半导体的操控位置。 现在碳化硅（SiC）衬底技能相对简略，国内已完结4英寸量产，6英寸的研制也现已完结。 氮化镓（GaN）制备技能仍有待进步，国内企业现在能够小批量出产2英寸衬底，具有了4英寸衬底出产能力，并开宣布6英寸样品。

　　在5G和新动力轿车等新商场需求的驱动下，第三代半导体材料有望迎来加快开展。 跟着5G、新动力轿车等新商场呈现，硅（Si）基半导体的功能已无法彻底满意需求，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN），即第三代半导体的优势被扩大。

　　别的，制备技能进步使得碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）器材本钱不断下降，碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的性价比优势将充沛闪现， 第三代半导体未来中心增长点碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）有各自的优势范畴。

　　常被用于功率器材，适用于600V下的高压场景，广泛使用于新动力轿车、充电桩、轨道交通、光伏、风电等电力电子范畴。新动力轿车以及轨道交通两个范畴复合增速较快，有望成为SiC商场快速增长的首要驱动力。估计到2023年，SiC功率器材的商场规划将超越15亿美元，年复合增长率为31%。 1、【新动力轿车】 在新动力轿车范畴，碳化硅（SiC）器材首要能够使用于功率操控单元、逆变器、车载充电器等方面。SiC功率器材轻量化、高功率、耐高温的特性有助于有用下降新动力轿车体系本钱。 2018年特斯拉Model 3选用了意法半导体出产的SiC逆变器，是榜首家在主逆变器中集满意SiC功率模块的车企。 以Model 3搭载的SiC功率器材为例，其轻量化的特性节省了电动轿车内部空间，高功率的特性有用下降了电动轿车电池本钱，耐高温的特性下降了对冷却体系的要求，节省了冷却本钱。 此外，近期新上市的比亚迪汉EV也搭载了比亚迪自主研制并制作的高功能SiC-MOSFET 操控模块。 2、【轨道交通】 在轨道交通范畴，SiC器材首要使用于轨交牵引变流器，能大幅进步牵引变流设备的功率，契合轨道交通绿色化、小型化、轻量化的开展趋势。 近来完结调试的姑苏3号线号列车是国内首个依据SiC变流技能的牵引体系项目。选用彻底的SiC半导体技能代替传统IGBT技能，在进步体系功率的一起下降了噪声，进步了乘客的舒适度。

　　偏重高频功能，广泛使用于基站、雷达、工业消费电子范畴： 1、【5G基站】 GaN射频器材更能有用满意5G高功率、高通讯频段的要求。5G基站以及快充两个范畴复合增速较快，有望成为GaN商场快速增长的首要驱动力。依据GaN工艺的基站占比将由50%增至58%，带来很多GaN需求。 估计到2022年，氮化镓（GaN）器材的商场规划将超越25亿美元，年复合增长率为17%。 2、【快充】 GaN具有导通电阻小、损耗低以及动力转化功率高级长处，由GaN制成的充电器还能够做到较小的体积。安卓端率先将GaN技能导入到快充范畴，跟着GaN出产本钱敏捷下降，GaN快充有望成为消费电子范畴下一个杀手级使用。估计全球GaN功率半导体商场规划从2018年的873万美元增长到2024年的3.5亿美元，复合增长率到达85%。 2019年9月，OPPO发布国内首款GaN充电器SuperVOOC 2.0，充电功率为65W；2020年2月，小米推出65W GaN充电器，体积比小米笔记本充电器缩小48％，而且价格创下业界新低。 跟着GaN技能逐渐进步，规划效应会带动本钱越来越低，未来GaN充电器的浸透率会不断进步。

　　一、我国在榜首代半导体材料，以硅（Si）为代表和全球的间隔最大。 1、出产设备：简直一切的晶圆代工厂都会用到美国公司的设备，2019年全球前5名芯片设备出产商3家来自美国；而我国的北方华创、中微半导体、上海微电子等我国优异的芯片公司只是在刻蚀设备、清洗设备、光刻机等部分细分范畴完结打破，设备范畴的国产化率还不到20%。 2、使用材料：美国已接连多年位列榜首，我国的高端光刻胶简直依靠进口，全球5大硅晶圆的供货商占有了高达92.8%的产能，美国、日本、韩国的公司具有独占位置。 3、出产代工：2019年台积电商场占有率高达52%，韩国三星占了18%左右，我国最优异的芯片制作公司中芯世界只占5%，且在制程上前面两个相差30年的间隔。 二、我国第二代半导体材料代表的砷化镓（GaAs）现已有打破的痕迹。 1、砷化镓晶圆环节：依据Strategy Analytics数据，2018年前四大砷化镓外延片厂商为IQE（英国）、全新光电（VPEC，台湾）、住友化学（Sumitomo Chemicals，日本）、英特磊（IntelliEPI，台湾），商场占有率分别为54%、25%、13%、6%。CR4高达98%。 2、在砷化镓晶圆制作环节（Foundry+IDM）：台湾系代工厂为干流，稳懋（台湾）一家独大，占有了砷化镓晶圆代工商场的 71%比例，其次为宏捷（台湾）与环宇（GCS，美国），分别为9%和8%。 3、从砷化镓产品来看（PA为主），全球竞赛格式也是以欧美产商为主，最大Skyworks（思佳讯），商场占有率为30.7%，其次为Qorvo（科沃，RFMD和TriQuint兼并而成），商场比例为28%，第三名为Avago（安华高，博通收买）。这三家都是美国企业。 在砷化镓三大工业链环节：晶圆、晶圆制作代工、中心元器材环节，现在都以欧美、日本和台湾厂商为主导。我国企业起步晚，在工业链中话语权不强。 不过从三个环节来看，现已有打破的痕迹。如华为便是将手机射频要害部件PA经过自己研制然后转单给三安光电代工的。 4、我国在以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表第三代半导体材料方面有追逐和超车的良机。 因为第三代半导体材料及使用工业创造并实用于本世纪初年，各国的研讨和水平相差不远，国内工业界和专家以为第三代半导体材料成了咱们脱节集成电路（芯片）被动局势，完结芯片技能追逐和超车的良机。 就像轿车工业，我国便是使用开展新动力轿车的形式来拉近和美、欧、日系等轿车强国的间隔的，而且在某些范畴完结了弯道超车、换道超车的局势。三代半材料功能优异、未来使用广泛，假如从这方面赶超是存在时机的。

　　在信息通讯、轨道交通、智能电网、新动力轿车等范畴有着巨大的商场使用远景，但也

　　注目。因为其具有禁带宽、击穿电场强度高、饱满电子迁移率高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强等长处，可广泛使用于新动力轿车、轨道交通、智能电网、新一

　　工业，写入“十四五”规划，计划在2021-2025年期间，在教育、科研、开发、融资、使用等等各个方面，大力支持开展第

　　特色及材料介绍 /

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