作者：冯丽君    责编：黄宇

　　摩尔定律已逼近物理极限。“卷只是”就换赛道，宽禁带半导体成为后摩尔时期半导体进行的“蹊径”之一，而在这一范畴，国家内部公司有望实现弯道超车。

　　宽禁带半导体是指禁带宽度在2.3eV及以上的半导体资料，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表，也称“第三代半导体”。采纳SiC、GaN资料制备的半导体器件不但能在更高的温度下稳固运转，适用于高电压、高频次情景，还能以不多的电能消耗，得到更高的运转能力。

　　硅基氮化镓（GaN on Si）功率器件公司英诺赛科董事长骆薇薇近日在2022年ISES China峰会上显示，宽禁带半导体不隶属领先进步工艺，对设施的依赖会小一丝，其涉及的好多设施日前根本上可行在国家内部得到，焦点设施后期也可行实现自助可控。“这是一种新赛道，咱们有机会得到突破。”

　　宽禁带半导体：换道超车要紧范畴

　　硅（Si）资料的潜力已渐渐开发殆尽。比较于硅，SiC具备其10倍的击穿电场强度、3倍的禁带宽度、2倍的极限事业温度和超越2倍的饱和电子漂移速率。SiC还具备3倍的热导率，这意指着3倍于Si的冷却能力。而GaN则具有比SiC更宽的禁带宽度、击穿电场强度及饱和电子漂移速率。

　　日前Si还是半导体资料主流，占比95%。Yole预测，第三代半导体渗透率将一年年上升，SiC渗透率在2023年有望达到3.75%，GaN渗透率在2023年达到1.0%。

　　依据CASA数据，2020年我们国家第三代半导体全体产值超7100亿元。此中，SiC、GaN电力电子产值范围达44.7亿元，同比增添54%；GaN微波射频产值达到60.8亿元，同比增添80.3%。

　　获悉，全体来看，宽禁带半导体国家内部和国外的技艺代差其实不大。“SiC资料方面，世界上6英寸是主流，8英寸最初中试，国家内部6英寸刚刚范围量产，8英寸处于样品研发阶段；SiC器件方面，国家内部中低功率的SiC MOSFET处于小批量供货阶段，在高耐压、高厚膜外延、极其动态可靠性等方面功能低于世界水准，同一时间大范围生产能力与意法半导体、CREE等相比仍是有必定差距。”某涉及第三代半导体营业的到市场企业里面高管叮嘱第一财经，GaN方面，国家内部公司与世界龙头在资料和器件部分要害目标方面根本同步，但器件在动态特性、长久可靠性、缺陷操控等方面与世界水准有必定差距。

　　赛迪顾问新资料资产探讨中心首席剖析师李龙近日在2022全球半导体大会上显示，第三代半导体产业全体来看还处于进行早期阶段，全部一种玩家若能实现技艺突破，则可行改变日前的市场格局，第三代半导体也因而成为了相干公司换道超车的要紧范畴。

　　SiC器件第一大利用市场在新燃料车子

　　SiC资产链大致可行分为衬底、外延、器件三大步骤，器件包括设置、生产和封测。

　　SiC器件不可干脆制作于衬底上，需先用化学气相沉积法在衬底外表生成所需薄膜资料，造成外延片，再进一步制成器件。从技艺难度来看，衬底步骤技艺难度第一大，其次是器件步骤。衬底同一时间也是本钱占比最高的步骤，占据47%。

　　衬底技艺难度大起首缘于良率低。碳化硅的晶型高达200多个，要生成所需的单一晶型（主流为4H晶型），须要操控非常精准。另一方面，SiC衬底莫氏硬度达9.2，隶属高硬度脆性资料，加工进程中易开裂，加工达成后的衬底易存留翘曲等品质难题。

　　天岳领先进步（688234.SH）招股书显现，2018-2020年和2021年上半年，企业的晶棒良率区别为41%、38.57%、50.73%和49.90%，衬底良率区别为72.61%、75.15%、70.44%和75.47%，概括良率全新约为37.7%。

　　制备要求苛刻也提升了衬底制备的门槛。制造SiC晶棒须要2500℃高温，而硅晶只要1500℃，因而SiC晶棒须要特殊的单晶炉，还须要精准操控温度；SiC晶棒的制造周期为7至10天，长度约2厘米，而硅晶棒只要要3~4天即可长成，长度可达2m。

　　“晶体生长是SiC技艺难度第一大的步骤。”上述到市场企业高管叮嘱第一财经，增添晶圆大小，提升长晶与加工步骤的良率是下降本钱的有用方法；长晶炉热场设置、晶体生长与加工工艺改良等则能有用提升良率。

　　“从全个资产链来看，日前国家内部在SiC衬底这一块相比老练，尽管在良率、大小等方面跟海外另有少许差距，但可行确保全个供给链的完整性。”中电科55所化合物产物部副主任刘柱显示，从外延到工艺生产，再到终归的封测，我们国家具有完整的能力，日前国产产物可行掩盖到3mm波段之下。

　　SiC利用范畴最重要的分为射频器件（5G、国防等）和功率器件（新燃料等）。此中新燃料车子是SiC器件第一大的利用市场，据Yole预测，其2025年份额将超越50%。海通证券以为，随着SiC零部件在电动车中不停替代渗透，单车SiC价格量也将一步步增添。

　　从供需方面看，业内人员依据少许市场部门的调研和归纳总结，以为2025年全世界SiC衬底产量总共282万片，此中华夏89万片，华夏以外的地域193万片，而保守概况下要求量为365万片，乐天概况下728万片。这意指着届时SiC将供不应求。

　　“日前SiC、GaN器件大范围营运的第一大阻碍仍是产物性价比。”上述高管对第一财经显示，SiC二极管曾经范围营运，SiC MOS器件国家内部部分公司实现技艺突破，在大范围生产能力方面还须要持续改良。

　　从资产链方位看，日前国家内部布置SiC的到市场企业可大致分为五类：1）专注衬底资料，如国家内部半绝缘型SiC衬底龙头天岳领先进步，导电型衬底市占率国家内部第一的天科合达；2）器件端IDM，如华润微（688396.SH）、斯达半导（603290.SH）、闻泰科技（600745.SH）等；3）资料到器件一体化布置，如三安光电；4）芯片设置厂家，如新洁能（605111.SH）；5）上游设施厂家等，如露笑科技（002617.SZ）布置设施和资料，中微企业（688012.SH）布置外延设施。

　　此中，三安光电的SiC营业由湖南三安半导体达成，总投资160亿元，规划年配套产能36万片6英寸SiC晶圆，涵盖SiC全资产链，包括长晶、衬底、外延、芯片生产和封装测试。2021年6月份一期曾经建造达成，二期估计在2024年达成。

　　国家内部GaN资产链提速布置

　　GaN资料具有多重功能优势。起首，GaN可行进一步提升开关频次，这意指着可行降低体系资料的空间和面积，其次，GaN的高饱和电子浓度可行大幅下降导频损失，实现小大小的功率器件设置。

　　“用650V的GaN器件和SiC器件对照，前者空间约1/2甚而更小。”英诺赛科（珠海）科技局限企业顶级副总裁孙毅显示，氮化镓是解决未来进行矛盾的最好方案。

　　GaN在快充范畴的利用曾经被声明。依据Yole，2021年GaN功率器件下游利用中，花费电子占比63.2%，以花费类快充利用为主。

　　只是，源于技艺制约，当前GaN器件仍难以实此刻10KW、1200V以上的大功率情景利用。以新燃料车子为例，GaN器件当前多用于DCDC、OBC等小功率情景，难以在电机操控器实现利用。因而，SiC MOSFET主攻高压范畴，GaN MOSFET主攻高频范畴。

　　GaN MOSFET凭借其超高频次的特性在5G射频范畴广大利用。刘柱显示，通过三十好几年的进行，日前我们国家全体GaN射频器件的水准跟海外根本上维持同步进行，甚而在某些新的技艺或新设置方面优先。

　　“GaN电力电子产物在快充范畴曾经范围利用，然后须要进一步提升事业电压及可靠性、须要持续往高功率密度、高频与高集成方向进行，并进一步拓展利用范畴。”上述高管直言。

　　GaN资产链玩家的分类与SiC相似，国外公司在GaN功率半导体技艺及产能上较为优先，包括英飞凌、Qorvo等。

　　国家内部GaN资产链也在提速布置中。国家内部公司在衬底、外延、设置、生产等范畴均已布置，包括GaN衬底生产商苏州纳维、东莞中镓；外延生产商晶湛半导体、江苏能华；设置公司安谱隆、海思半导体；生产公司三安集成、海威华芯等。

　　本文不组成全部投资提议，投资者据此操作，一切后果自负。市场有风险，投资需谨慎。