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第三代半导体领涨:投资火热产业链扩产潮涌
发布时间: 2021年06月18日 浏览次数: 【字体:

                                  来源: 21世纪经济报道 

第三代半导体是近两年半导体圈内热词。随着特斯拉Model 3逆变器逐渐改采碳化硅器件、国产手机品牌采用氮化镓充电器,第三代半导体的应用规模正加速成长,也进一步受到资本市场青睐。

TrendForce集邦咨询方面向21世纪经济报道记者表示,2018至2020年第三代半导体产业陆续受到中美贸易摩擦、疫情等影响,整体市场成长动力不足致使成长持续受到压抑。由于受到车用、工业与通讯需求助力,2021年第三代半导体成长动能有望高速回升。其中又以氮化镓功率器件的成长力道最为明显,预估其今年市场规模将达6100万美元,年增率高达90.6%。

新基建推动需求爆发

虽然这一领域被大众称为第三代半导体,实际指的是材料层面的更新,它与第一代、第二代半导体并非替代关系,而是形成互补,三者特性各异、用途不同。

具体来看,第一代半导体材料以硅(Si)和锗(Ge)为主,是CPU处理器等集成电路主要运用的材料;第二代半导体包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等,目前手机所使用的关键通信芯片都采用这类材料制作。

第三代半导体材料主要是以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AlN)为代表的宽禁带半导体材料。在通信、汽车、高铁、卫星通信、航空航天等应用场景中有优势。其中,碳化硅、氮化镓的研究和发展更为成熟。

目前来看,第三代半导体的火热,主要有两方面的力量推动。首先是应用场景的需求,尤其是在国内新基建的推动之下,5G通信、新能源汽车、航空航天等领域成为新的增长点,对于新材料的使用量也进入新爆发期。不过,需要指出的是,第三代半导体并非革命性的颠覆技术,但是应用市场空间巨大。

其次,当前半导体的自有产业链的打造刻不容缓,而目前使用第三代半导体的器件,量产制程并非先进制程,因此“卡脖子”的瓶颈小,更容易突围,并且国内更有机会与国外企业并驾齐驱,也被视为中国半导体产业突围的机会点。有业内人士向21世纪经济报道记者指出,第二代半导体的先进制程用到的材料复杂性和纯度要求都很高,相对而言第三代半导体在材料上更容易突破,面临的生态挑战也更小。

根据《第三代半导体产业发展报告(2020)》的统计数据,2020年,我国第三代半导体整体产值超过7100亿,其中电力电子及微波射频持续增长。

电力电子应用上,在新能源汽车应用的强力带动下,2020年国内碳化硅、氮化镓电力电子器件市场规模较上年同比增长90%。同时,2020年,PD快充市场爆发,国内手机厂商和电商共推出数十款氮化镓快充新品,同时笔电厂商也陆续进入。

射频应用方面,5G基站建设是关键驱动力量。2020年三大运营商宣布共完成80万座5G基站建设,带动国内氮化镓微波射频器件市场需求较上年同比增57.2%。

光电子应用方面,Mini-LED规模商业化应用已经开启,未来将进入家庭场景;Micro LED关键技术持续突破,但规模产业化应用尚需时日;新冠疫情的暴发为紫外LED行业创造了动力,“十四五”期间年均复合增长率有望达到41%。

国内布局企业超过百家

在市场驱动下,国内企业纷纷强化第三代半导体布局,并进行扩产,如天科合达、同光晶体、纳维科技、泰科天润、中电科55所、三安光电等纷纷扩产。

在产能供给方面,晶圆厂也在陆续扩产,集邦咨询指出,SiC器件部分,由于通讯及功率领域皆需使用该衬底,因而6英寸晶圆的供应量显得吃紧,预估2021年SiC器件于功率领域营收可达6.8亿美元,年增32%。目前各大衬底商如科锐(CREE)、贰陆(II-VI)、意法半导体等已陆续开展8英寸衬底研制计划,但仍有待2022年后才有望逐渐纾缓供给困境。

与此同时,传统半导体企业也在积极布局第三代半导体,代表企业有华润微闻泰科技斯达半导体、比亚迪赛微电子等。

据亚化咨询不完全统计,近几年国内布局第三代半导体产业的企业超过百家,仅2021年5月签约的第三代半导体相关项目就将近5个。

记者从半导体投资人士处了解到,目前看到的一些第三代半导体项目基本上估值都非常高,但从业务量看,并没有和估值特别匹配,所以也会纠结考虑,有一些机构布局得早,比如4~5年前开始部署,还是有不错的回报。

尽管第三代半导体拥有诱人的潜力,但是当前仍处于发展初期,一位芯片设计行业人士向21世纪经济报道记者分析道,第三代半导体的成熟化商用还需要时间,目前还没看到包括设计等整个产业链生态转向第三代半导体,这涉及到整个行业的生产成本、价格等等,商业化需要过程。

据市场调研机构Yole数据显示,Cree | Wolfspeed、ROHM、Infineon、Mitsubishi和ST五家企业合计占有SiC功率半导体80%的市场份额,EPC、Transphorm、GaN system、Infineon四家企业合计占有GaN功率半导体90%的市场份额,住友电工、Cree | Wolfspeed和Qorvo三家企业合计占有GaN射频85%的市场份额。相比国外企业,国内仍有差距,并且国产化水平较低,存在低水平重复建设现象。

另一厢,国内也在技术、产业链上不断创新。以氮化镓相关专利为例,根据智慧芽数据显示,第三代半导体-氮化镓的相关专利在全球的申请总量为157439件,其中,在中国的申请量为41730件,排名第一。

整体来看,第三代半导体替代了部分功率器件,能否在集成电路产业中占据更多份额,还需要观察市场需求以及产业链的进一步发展。

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