为主的第三代化合物半导体已然成为工业端、出资界及各地政府的宠儿，这得益于其本身发人深思的物理特性及工业端的快速拉动。
本期将环绕第三代半导体资料的优异特性、商场远景、运用范畴、职业现状，一同揭开“第三代半导体”的奥秘面纱，共探出资机会。
多个下流工业会集迸发，40-50%的运用商场将在抢夺，下流的迸发导致上游晶圆求过于供；功能及本钱行将到达工业化里应外合点，产品进入高速导入期；
不同于传统硅基IC的晶圆及芯片制作，第三代半导体资料及器材出产出资周期短，出资金额小，对高端设备依托相对较弱，固定资产出资不大，更依托于工艺和人，合适VC出资；
国内起步较晚，国家“十四五”方针大力支持，自主可控需求清晰；国产代替空间巨大，没有构成职业寡头。
出产本钱及良率：触及衬底/外延成长时刻、成长温度、成长速度、每炉耗电量、每炉切片数量、硬度等；
参数目标：导游密度、TTV（总厚度误差），BOW（弯曲度），WRAP（翘曲度），外表粗糙度，微管密度、电阻率，空泛及裂纹；
要点重视客户样品测验报告、产品一致性、客户点评、订单状况、客户数量和质量，送样/产品开展。
半导体指常温下导电与功能介于导体与绝缘体之间的资料。从运用遍及的进程来区分，可分为榜首代半导体资料、第二代半导体资料、第三代半导体资料等。
榜首代半导体资料包含Si（硅）、Ge（锗）等，Si以优异功能、低价价格及老练的工艺，在大规模集成电路范畴方位不行撼动；第二代半导体资料包含GaAs（砷化镓）、InP（磷化铟）等，GaAs首要运用于大功率发光电子器材和射频器材；第三代导体资料包含SiC、GaN等，GaN首要运用于光电器材和微波射频器材，SiC首要运用于功率器材。
三代半导体作为宽禁带半导体资料，具有许多优异的物理特性。以SiC为例，比较传统的Si半导体资料，SiC生搬硬套3倍的禁带宽度、3倍的热导率、近10倍的击穿场强、以及2倍的电子千丝万缕漂移速率。其器材体积小、超高切换频率、超高电压作业、高温下器材安稳性高是制作高压、高温、抗辐照功率半导体器材的优秀半导体资料，也是现在归纳功能最好、工业化程度最高、技能最老练的第三代半导体资料。
击穿电场高→耐高压、导通电阻低→小型化、可靠性强。理论上，相同耐压的器材，SiC的单位面积的漂移层阻抗能够下降到Si的1/300。
禁带宽度大、导热系数高→耐高温→可在高温环境下安稳作业，减小散热设备面积。未来车企或将能够把两套水冷体系合二为一乃至直接选用风冷体系，这将大大下降HEV驱动体系的本钱，称颂空出更多的车身空间以安装更多的电子元器材。
在功率等级相同的条件下，选用SiC器材可将电驱、电控等体积小型化，满意功率密度更高、规划更紧凑的需求，称颂也能使电动车续航路程更长。
据罗兰贝格预算，估计2025年一台纯电动车中电子体系本钱约为7030美元，较2019年的一台燃油车的3145美元大增3885美元。据StrategyAnalytics数据显现，纯电动轿车中功率半导体占轿车半导体总本钱比重约为55%，远超传统动力轿车的21%。
特斯拉的Model3车型选用了以24个SiC-MOSFET为功率模块的逆变器，是榜首家在主逆变器中集满足SiC功率器材的轿车厂商；现在全球已有超越20家轿车厂商在车载充电体系中运用SiC功率器材；此外，SiC器材运用于新动力轿车充电桩，能够减小充电桩体积，掠取充电速度。
依据硅基器材的传统逆变器本钱约占体系10%左右，却是体系能量损耗的首要来历之一。
运用SiC-MOSFET或SiC-MOSFET与SiC-SBD结合的功率模块的光伏逆变器，规整功率可从96%提高至99%以上，能量损耗下降 50%以上，设备循环寿数提高50倍，延伸器材运用寿数、下降出产本钱。
抢夺现在是最大的光伏组件出产国，占全球产能72.3%。2026年全球太阳能光伏支架体系商场规模到达160亿美金。
别的，SiC在充电桩、大功率电器、轨道交通范畴均有巨大运用远景。2023年，全球SiC功率器材商场规模将到达15亿美金 ，2019-2023年CAGR=21.8% 。
GaN 器材有Si基和SiC基两种。GaN-on-Si首要运用于电力电子范畴，用作高功率开关。GaN-on-SiC 首要运用于射频范畴，首要得益于SiC的高导热率以及低RFloss，适用于功率较大的宏基站。
据Yole剖析，估计2025年GaN射频器材在通讯基建上的商场将达7.31亿美元，2019~2025年复合增速达14.88%，2025年全体商场规模达20亿美元，2019~2025年复合增速达12%。以我国5G基站商场为例，2020年我国5G基站达80万个，2023年估计小基站+微基站数量到达1.32亿个。
据拓璞工业研究院剖析，估计2023年，我国5G基站建造需求GaN晶圆约45.3万片，对应4寸半绝缘SiC衬底片需求45.3万片，衬底和外延需求量继续添加。此外在快充范畴，OPPO和小米等均发布GaN充电头，快充范畴有望进入指数级迸发期，2023年商场规模将到达60亿美金。
如上文所述，三代半导体资料合适许多场景的运用，并且在这些场景中，抢夺简直都是全球单一的最大商场国。其间，SiC功率器材因其耐高压，耐高温，低能耗，小型化的特色，能够广泛的运用于电动/混动轿车、充电桩/充电站、高铁轨交、光伏逆变器中。
GaN功率器材凭其高频率、低损耗、低本钱的特色，能够广泛运用于智能终端快充、数据中心、车规级充电场景中。GaN微波器材因其高频率、高功率、高功率能够广泛地运用于宏基站/小微基站、智能终端、军用雷达、卫星通讯等范畴。
近年来跟着工艺的掠取及下流商场的拉动，三代半导体现已开端具有工业化的根底，价格亦到达了量产“里应外合点”。
全球规模内，衬底和外延由4寸向6寸线年将到达量产规范。三代半导体器材价格近年来继续下降，2023-2024年，SiC模块价格有望到达硅基器材价格的3倍以内，已具有产能快速迸发的必要条件。
近年来，在国家及地方政府层面，屡次出台职业扶持方针，要点开展第三代半导体工业，处理半导体职业“卡脖子”问题。在炽热的商场环境下，各地政府也积极参与到三代半导体项目的出资建造傍边。
因三代半导体出资规模相对较低，工业链上游的资料及出产环节不再会集于一二线城市，而是全国遍地开花。依据《炽热的出资环境以及方针保证下，我国SIC工业已完结根本布局》一文的收拾数据显现，2018-2020年，我国仅SiC项目政府出资到达32个，方案出资金额超越700亿。
近两年的出资热潮，也使得该范畴的企业遍及估值偏高，产生了泡沫，一些项目在未来3-5年很可能难以落地，职业将迎来一次洗牌。
数据来历：《炽热的出资环境以及方针保证下，我国SiC工业已完结根本布局》，华映本钱收拾
工业链环节中，上游首要是原资料如碳粉，硅粉，化合物半导体粉体及相关辅料，依据其纯度不同价格有必定差异，关于衬底厂商来说，为下降本钱大部分选用自研粉体，称颂也会有必定的勇猛对外收买。
设备首要分为资料出产设备及前端工艺加工设备。前段工艺加工设备大部分与传统硅出产线相同，如高温离子注入机、碳膜溅射仪、量产型高温退火炉等。在上游衬底、外延的资料制备上，因为碳化硅具有硬度高、高温环境成长且缓慢等特性，需求一些特别的出产设备。
衬底成长环节大部分以完结国产化，中心设备为长晶炉，因其工艺的特别性，部分衬底厂商会自研炉子，也有单个企业称颂对外出售。外延设备、切磨抛设备及测验设备现在仍以进口日本、欧洲、美国设备为主。
下图为碳化硅器材从原资料粉体到制备老练的器材模组的出产流程，终究器材本钱方面，因其资料制备工艺难度大、良率低，衬底占器材价格高达50%，外延占比25%左右。面临下流职业需求的迸发，提高工艺及良率，扩展晶圆产能是职业燃眉之急。近年来，国内代表性衬底企业山东天岳、天科合达，外延厂商翰天天成、东莞天域完结了快速开展，也出现一批后起之秀，如姑苏超芯星、百识电子等。
全球格式剖析：欧美日起步早、抢夺开展速度快、美国全球独大，80%碳化硅来自美国
欧洲：生搬硬套完好的碳化硅衬底、外延、器材、运用工业链，独有高端光刻机制作技能、生搬硬套英飞凌、意法半导体、Siltronic、IQE等优势制作商；
韩国：要点研制和出产高纯度SiC粉末、高质量SiC外延资料以及硅基SiC和GaN功率器材;
日本：技能力量雄厚，工业链完好，是设备和模块开发的领先者，生搬硬套松下、罗姆半导体、住友电气、三菱化工、瑞萨、富士电机等闻名厂商;
上市公司方面，有三安光电，北方华创等企业，大部分为未上市企业，但最近3年开展迅速，其间衬底企业山东天岳、天科合达已在上市申报阶段。
企业建立的时刻上，遍及晚于欧美日巨子15-20年以上，在衬底、外延工艺方面处于落后方位。国内首要技动力头：中科院、山东大学、中电科体系、清华、及海外企业归国创业人才等。
工业形状剖析：SiC厂商以全工业链的IDM巨子为主、IDM占器材90%以上
化合物半导体芯片功能与资料、结构规划和制作工艺之间的关联性较强，且三代半导体规划难度不如数字电路杂乱，因而许多企业选用IDM形式。
例如Rohm和CREE整合了SiC从衬底到模组的全工业链环节；Mitsubishi Electric和Fuji Electric整合了芯片到终端运用体系。
全球大部分器材及运用商场比例被IDM厂商Infineon、CREE、Rohm、意法半导体等少量企业分割。
2020年CREE占有衬底商场约52%比例、器材商场约21%比例；CREE和Infineon、Rohm共占器材商场的63%。CREE占有碳化硅基GaN超越24%商场比例。
科锐（CREE）建立于1987年，是美国上市公司（1993年，纳斯达克:CREE），为全球LED外延、芯片、封装、LED照明处理方案、化合物半导体资料、功率器材 和射频于一体的闻名制作商和职业领先者。
在氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等方面绝无仅有的资料技能与先进的白光技能，生搬硬套1300多项美国专利、2900多项许诺专利和389项抢夺专利；在SiC范畴生搬硬套肯定的领导方位，在2018年SiC晶片商场占比超越62%；收买整合wolfspeed后依据 SiC 衬底的 GaN 具有较强技能优势，超20%商场比例全球榜首。
日本ROHM是碳化硅MOSFET分立器材和模组范畴第二大公司，供给650V~1700V规模内各种产品；在商业化碳化硅出产后仅七年时刻，ROHM推出了沟槽式碳化硅MOSFET，成为全球榜首家量产此类产品的厂商。
II-VI Deutschland公司归于II-VI集团，于1971年在美国宾夕法尼亚州创建，出产红外和 CO2激光光学元件和资料，也是全球较大的激光镜片制作商。
器材国产化率极低：我国功率半导体商场国产化程度低，其间IGBT约90%依托进口。SiC、GaN在电力电子范畴浸透率约1.5~1.9%，SiC、GaN电力电子相同 90%以上依托于进口，首要为 CREE、英飞凌、Rohm，国产的功率器材现在仅在SiC二极管有量产出售打破。
产能严峻不足，本钱高居不下：全求规模内，面临下流运用多个职业的迸发，产能严峻不足，需成倍的扩产。
6-8寸扩径正当时：现在国内衬底首要为2-4英寸，未来3~5年，6英寸碳化硅衬底严峻匮乏，4寸线年逐步筛选。现在国内批量出国6寸晶圆的企业屈指可数。以天科合达为例，2019年其6寸年出货1500片不到，4寸出货在3万多片。现在全球能够安稳供给6英寸碳化硅衬底的只要美国的CREE，II-VI和瑞典的Norstel。
6英寸在较长时刻成为干流，8寸因器材厂商投入产出比不高且前端工艺产能极为严重，过度会比较慢，但长时刻看大尺度是趋势。
良率低，一致性差，工艺亟待改进：国内衬底企业出产良率尚不及CREE等许诺大厂，经济效益有待提高，产品的一致性问题是难以霸占的短板，进入干流供给链需求时刻，工艺急需改进。
衬底和外延出货量低，特别是外延出货量更低，据悉近年来年出货量不到万片。大部分依托进口，首要为英国、韩国、日本、美国等企业。现在国内瀚天天成和天域半导体均可供给4-6英寸外延片，月出货量详细不知道，中电科13所、55所亦均有内部供给的外延片出产部门。
芯片规划与制作方面：国内600-3300VSiC-SBD已开端批量运用，有企业研制出 1200V/50ASiC-MOSFET；泰科天润已建成国内榜首条SiC器材出产线V的电压规模；中车年代电气的6英寸SiC出产线月第一批芯片试制成功。
技能趋势：大尺度、低导游、低电阻率、高导热率。四代半导体（氧化镓、金刚石等，离工业化较远）。
电子发烧友网《炽热的出资环境以及方针保证下，我国SIC工业已完结根本布局》
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