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受中美貿(mào)易摩擦影響，中國(guó)半導(dǎo)體材料的本土產(chǎn)業(yè)鏈布局加快。業(yè)內(nèi)人士指出，中國(guó)擁有第三代半導(dǎo)體材料最大的應(yīng)用市場(chǎng)，且產(chǎn)業(yè)鏈齊備，可以實(shí)現(xiàn)自主可控。國(guó)產(chǎn)化替代和產(chǎn)業(yè)升級(jí)雙驅(qū)動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體將迎來(lái)下一個(gè)產(chǎn)業(yè)浪潮。

眾所周知，第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅(Si)、鍺(Ge)元素等單質(zhì)半導(dǎo)體材料;第二代半導(dǎo)體材料主要是指砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等材料，主要應(yīng)用于高速功率放大器和LED中。而第三代半導(dǎo)體主要是指碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等材料。相比于第一、二代半導(dǎo)體，第三代半導(dǎo)體具有更高的禁帶寬度、高擊穿電壓、電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率等特點(diǎn)。它在新能源車、光伏風(fēng)電、不間斷電源、家電工控等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

另外，制備技術(shù)的進(jìn)步使得碳化硅和氮化鎵器件成本不斷下降。在5G和新能源汽車等新市場(chǎng)需求的驅(qū)動(dòng)下，第三代半導(dǎo)體材料有望迎來(lái)加速發(fā)展。硅基半導(dǎo)體的性能已無(wú)法完全滿足5G和新能源汽車的需求，碳化硅和氮化鎵等第三代半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)將被充分凸顯。

據(jù)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長(zhǎng)吳玲透露，雙循環(huán)模式推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化替代，2020年中國(guó)SiC(碳化硅)、GaN(氮化鎵)電力電子和微波射頻產(chǎn)值預(yù)計(jì)將約為70億元。

氮化鎵(GaN)側(cè)重高頻性能，廣泛應(yīng)用于基站、雷達(dá)、工業(yè)、消費(fèi)電子領(lǐng)域，其中5G基站氮化鎵射頻器件更能有效滿足5G高功率、高通信頻段的要求。

隨著市場(chǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大，5G加速推進(jìn)GaN射頻應(yīng)用迅猛增長(zhǎng)，2020年中國(guó)GaN射頻器件市場(chǎng)規(guī)模約170億元;新能源汽車及消費(fèi)電子成為突破口，2020年中國(guó)電力電子器件應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模58.2億元。

其中，5G基站以及快充兩個(gè)領(lǐng)域復(fù)合增速較快，有望成為氮化鎵市場(chǎng)快速增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。基于氮化鎵工藝的基站占比將由50%增至58%，帶來(lái)大量氮化鎵的新增需求。預(yù)計(jì)到2022年，氮化鎵器件的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)25億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率為17%。

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，在智能手機(jī)行業(yè)中，目前已有華為、小米、OPPO、魅族、三星、努比亞、realme等多個(gè)品牌推出了氮化鎵快充產(chǎn)品。電商方面，目前也有17家品牌先后推出了數(shù)十款氮化鎵快充新品。已經(jīng)出貨的電源廠商超過(guò)100家。

需要注意的是，氮化鎵的應(yīng)用范圍不只在快充、智能手機(jī)等消費(fèi)類電子領(lǐng)域，還有數(shù)據(jù)中心、柔性供電等工業(yè)領(lǐng)域，以及自動(dòng)駕駛、車載充電機(jī)等汽車領(lǐng)域。如，低壓氮化鎵可應(yīng)用于新一代大數(shù)據(jù)中心，以減少占地、提高功率、降低能耗。

此外，第三代半導(dǎo)體另一個(gè)重要產(chǎn)品碳化硅，則將受益于電動(dòng)汽車行業(yè)的快速成長(zhǎng)而迎來(lái)爆發(fā)機(jī)會(huì)。

在新能源汽車領(lǐng)域，碳化硅器件主要可以應(yīng)用于功率控制單元、逆變器、車載充電器等方面。碳化硅功率器件輕量化、高效率、耐高溫的特性有助于有效降低新能源汽車的成本。

2018年，特斯拉Model 3采用了意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的碳化硅逆變器，是第一家在主逆變器中集成全碳化硅功率模塊的車企。以Model 3搭載的碳化硅功率器件為例，其輕量化的特性節(jié)省了電動(dòng)汽車內(nèi)部空間，高效率的特性有效降低了電動(dòng)汽車電池成本，耐高溫的特性降低了對(duì)冷卻系統(tǒng)的要求，節(jié)約了冷卻成本。

此外，近期新上市的比亞迪漢EV也搭載了比亞迪自主研發(fā)并制造的高性能SiC-MOSFET控制模塊。

碳化硅市場(chǎng)將于2025年達(dá)到25億美元(約合人民幣164.38億元)的市場(chǎng)規(guī)模。

新能源汽車行業(yè)是碳化硅市場(chǎng)最大的驅(qū)動(dòng)力。到2025年，新能源汽車與充電樁領(lǐng)域的碳化硅市場(chǎng)將達(dá)到17.78億美元(約合人民幣116.81億元)，約占碳化硅總市場(chǎng)規(guī)模的七成。

另外，國(guó)務(wù)院于2015年5月印發(fā)的《中國(guó)制造2025》，也對(duì)第三代半導(dǎo)體做出了目標(biāo)規(guī)劃?！吨袊?guó)制造2025》提出，到2025年，先進(jìn)半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)在5G通信、高效能源管理中的國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到50%;在新能源汽車、消費(fèi)電子中實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，在通用照明市場(chǎng)滲透率達(dá)到80%以上。

吳玲建議，探索構(gòu)建第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，摸索“平臺(tái)+孵化器+基金+基地”以及大中小企業(yè)融通發(fā)展的新模式，加強(qiáng)精準(zhǔn)的國(guó)際與區(qū)域深度合作，共同努力使全鏈條進(jìn)入世界先進(jìn)行列。

展望中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的未來(lái)，吳玲預(yù)計(jì)，到2025年，5G通信基站所需GaN射頻器件的國(guó)產(chǎn)化率將達(dá)到80%;第三代半導(dǎo)體功率器件將在高速列車、新能源汽車、工業(yè)電機(jī)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用；Mini/Micro LED、深紫外等材料及芯片產(chǎn)業(yè)化可實(shí)現(xiàn)在健康醫(yī)療、公共安全、信息交互等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。到2030年，國(guó)內(nèi)將形成1~3家世界級(jí)龍頭企業(yè)，帶動(dòng)產(chǎn)值超過(guò)3萬(wàn)億元，年節(jié)電萬(wàn)億度。