半导体材料是一类具有半导体性能ღღ◈、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料ღღ◈。半导体材料是半导体产业链上游的重要组成部分ღღ◈,在集成电路ღღ◈、分立器件等半导产品生产制造过程中起关键作用ღღ◈。
第三代半导体材料是继以硅(Si)和砷化镓(GaAs)为代表的第一代和第二代半导体材料之后ღღ◈,迅速发展起来的宽禁带半导体材料ღღ◈。具体是指Eg(带隙宽度)2.3eV的宽禁带半导体材料最新丝路传说私服ღღ◈,主要包括碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈,主要应用于新能源车ღღ◈、光伏尊龙凯时官方网站ღღ◈。ღღ◈、风电ღღ◈、5G通信等领域Z6尊龙·凯时ღღ◈,ღღ◈。
从现阶段发展来看ღღ◈,GaN材料更适合1000V以下电压等级最新丝路传说私服ღღ◈、高开关频率的器件;相比之下ღღ◈,SiC材料及器件能用在10kV以下应用场景ღღ◈,更适合制作高压大功率电力电子装置ღღ◈,且目前SiC功率器件商业化落地速度极快ღღ◈。
第三代半导体材料产业链与前两代半导体材料的产业链相类似ღღ◈,一般分为上游原料供应ღღ◈、中游材料制造和下游应用ღღ◈。
其中ღღ◈,在上游供应方面ღღ◈,碳化硅的原料包括石英矿ღღ◈、石油焦ღღ◈,氮化镓的原料主要从硝酸盐ღღ◈、金属镓中获取;在中游制造方面ღღ◈,最主要的工序即衬底和外延生长中国尊龙凯时ღღ◈。ღღ◈,这是材料技术的关键点所在;在下游应用方面ღღ◈,第三代半导体材料一般用于器件/模块的制造ღღ◈,最终形成半导体产品应用于各个领域ღღ◈。
从产业链主要参与企业来看ღღ◈,从事碳化硅衬底片的国内厂商主要有天岳先进ღღ◈、天科合达ღღ◈、河北网光尊龙凯时人生就是博ღღ◈,ღღ◈、世纪金光等;从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和普兴电子等;从事碳化硅功率器件的厂商较多ღღ◈,派恩杰ღღ◈、基本半导体ღღ◈、长飞先进ღღ◈、三安光电长电科技等ღღ◈。
尽管碳化硅被更多地作为衬底材料(相较于氮化镓)ღღ◈,国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业ღღ◈,主要有纳威科ღღ◈、天科合达尊龙凯时ღღ◈,ღღ◈、中镓半导体ღღ◈、芯源基等;从事氮化镓外延片的国内厂商主要有中国电科尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈、精湛半导体ღღ◈、江苏能华ღღ◈、华功半导体等;从事氮化镓器件制造的厂商主要有中兴微ღღ◈、海思半导体ღღ◈、士兰微三安光电等ღღ◈。
中国第三代半导体兴起的时间较短ღღ◈,2013年ღღ◈,科技部863计划首次将第三代半导体产业列为国家战略发展产业ღღ◈。
2016年是第三代半导体发展元年ღღ◈,国务院国家新产业发展小组将第三半导体产业列为发展重点ღღ◈,国内企业扩大第三半导体研发项目投资ღღ◈,行业进入快速发展期ღღ◈。
2018年1月最新丝路传说私服尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈,中车时代电气建成国内第一条6英寸碳化硅生产线年ღღ◈,泰科天润建成了国内第一条碳化硅器件生产线月ღღ◈,三安集成已建成了国内第一条6英寸氮化镓(GaN)ღღ◈、砷化镓(GaAs)外延芯片产线月ღღ◈,华润微宣布国内首条6英寸商用SiC晶圆生产线年ღღ◈,第三代半导体产业被写入“十四五”规划ღღ◈,行业被推向风口ღღ◈。
在电动汽车等应用拉动下ღღ◈,国内SiC产能高速增长ღღ◈。2022年ღღ◈,SiC衬底产能达到94万片/年(折合6英寸)ღღ◈,相较于2021年增加30.6%;外延产能达到84万片/年(折合6英寸)ღღ◈,相较于2021年增加58.5%;芯片/器件产能达到96万片/年ღღ◈,相较于2021年增加62.7%ღღ◈。结合部分企业2023年年报情况ღღ◈,初步统计2023年SiC衬底ღღ◈、外延和芯片/器件产能分别为113万片/年尊龙凯时人生就是博官网登录ღღ◈、118万片/年和144万片/年ღღ◈。
2022年ღღ◈,GaN产能增加31%ღღ◈。2022年ღღ◈,国内GaN外延产能达到100.2万片/年(折合4英寸)ღღ◈,相较于2021年增加40.7%ღღ◈,初步统计2023年产能在125万片/年左右;芯片/器件2022年产能达到76万片/年ღღ◈,相较于2021年增加31%ღღ◈,初步统计2023年产能达82万片/年ღღ◈。
随着“碳达峰ღღ◈、碳中和”战略的推进实施ღღ◈,绿色ღღ◈、低碳ღღ◈、清洁能源等技术将加速应用ღღ◈,第三代半导体材料作为实现高效电能转换技术的重要支撑获得快速发展ღღ◈。
根据CASA公布的数据ღღ◈,2022年我国第三代半导体功率电子和微波射频两个领域实现总产值 141.7亿元ღღ◈,较2021年增长11.7%ღღ◈。其中ღღ◈,SiCღღ◈、GaN功率电子产值规模达 74.3亿元ღღ◈,同比增长28.33%最新丝路传说私服尊龙凯时人生就是博·官方尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈,衬底材料约5亿元ღღ◈,外延约5.8亿元ღღ◈,器件及模组约11.6亿元ღღ◈,装置约51.9亿元ღღ◈,其中衬底环节增速最快ღღ◈,达到35%ღღ◈。GaN微波射频产值达到67.4亿元ღღ◈,较上年持平ღღ◈,其中衬底约9.9亿元ღღ◈,外延3.9亿元ღღ◈,器件及模组11亿元ღღ◈,装置约 42.6亿元最新丝路传说私服ღღ◈。
经初步核算ღღ◈,2023年我国SiCღღ◈、GaN电力电子产值规模达85.4亿元ღღ◈,GaN微波射频产值达70亿元ღღ◈,我国第三代半导体产业电力电子和射频电子两个领域实现市场规模155亿元ღღ◈。
当前ღღ◈,我国第三代半导体材料初步形成了京津冀鲁ღღ◈、长三角ღღ◈、珠三角ღღ◈、闽三角ღღ◈、中西部等五大重点发展区域ღღ◈,各个集群有其各自的特点ღღ◈。
从我国第三代半导体材料行业区域分布来看ღღ◈,第三代半导体材料行业产业链企业在全国绝大多数省份均有分布ღღ◈。其中河南省第三代半导体材料企业数量分布最多ღღ◈,同时山东ღღ◈、江苏和甘肃等省份企业数量也相对集中ღღ◈。
经过初期的发展ღღ◈,第三代半导体迅速在新能源汽车ღღ◈、5G基站ღღ◈、PD快充等领域应用ღღ◈,市场规模增长迅速ღღ◈。同时ღღ◈,行业内的竞争也逐渐加剧ღღ◈。为了迎合市场需求ღღ◈,抢占市场地位ღღ◈,国内主流半导体企业均加强在第三代半导体产业的布局ღღ◈,扩充第三代半导体的产能ღღ◈。其中ღღ◈,代表性的主流企业有三安光电ღღ◈、华润微士兰微等尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈。
未来ღღ◈,在市场规模趋势方面ღღ◈,我国第三代半导体行业将持续保持高速增长;在细分产品发展趋势方面ღღ◈,SiC需求将会增长ღღ◈,GaN应用场景将进一步拓展;在技术发展趋势方面ღღ◈,大尺寸Si基GaN外延等问题将会有所进展ღღ◈。
近五年ღღ◈,第三代半导体材料电力电子市场复合增长率约40%ღღ◈,GaN微波射频市场复合增长率约48%ღღ◈。由于近年来下游需求市场的飞速增长ღღ◈,加上新一代信息技术的应用升级ღღ◈,中国第三代半导体材料拥有广阔的市场前景ღღ◈。电力电子市场在新能源汽车尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈、光伏ღღ◈、数据中心ღღ◈、快充等需求带动下将持续保持较高增速ღღ◈,微波射频市场将伴随5G宏基站建设而稳步增长ღღ◈。预计到2029年ღღ◈,中国SiCღღ◈、GaN电力电子器件应用市场规模有望突破600亿元ღღ◈,年复合增长率为35%;GaN射频器应用市场规模或将突破250亿元尊龙凯时人生就是博·官方ღღ◈,年复合增长率为20%;中国第三代半导体材料整体市场规模或达到855亿元ღღ◈,年均复合增长率约30%ღღ◈。
更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》ღღ◈。
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