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据权威消息人士透露,我国计划把大力支持发展第三代半导体产业,写入正在制定中的“十四五”规划,计划在2021-2025年期间,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面,大力支持发展第三代半导体产业,以期实现产业独立自主。


当前,以碳化硅为代表的第三代半导体已逐渐受到国内外市场重视,不少半导体厂商已率先入局。不过,量产端面临多重挑战下,第三代半导体材料占比仍然较低。未来政策导入有望加速我国第三代半导体产业发展,以期进一步把握主动。



第三代半导体市场景气向上



华创证券认为,随着物联网、大数据和人工智能驱动的新计算时代的发展,对半导体器件的需求日益增长,对器件可靠性与性能指标的要求也更加严苛。第三代半导体开始逐渐受到市场的重视,国际上已形成完整的覆盖材料、器件、模块和应用等环节的产业链。

与此同时,化合物半导体材料也有着战略意义。作为重要的上游材料,化合物半导体不仅应用于军用领域,还对大功率高速交通起着重要支撑作用,被各国视作战略物资。当前,美国、日本、欧盟都致力于在该领域建立技术优势。

受益于材料自身优势,以及5G和新能源汽车等应用拉动,市场预估第三代半导体材料在今年就会起量。中美贸易摩擦和疫情影响下,市场重估行情。

TrendForce集邦咨询旗下拓墣产业研究院指出,氮化镓的射频器件受到不小震荡。氮化镓器件仍处于开发阶段,目前主要应用于基站射频技术,预计2020年营收则呈现小幅增长。

功率器件方面,虽然受大环境影响,但其已是化合物半导体的发展重点,成长动能依旧显著。碳化硅材料因衬底生产难度大,功率器件成长幅度受限,后续有待衬底技术持续精进;氮化镓功率器件技术发展则相对成熟,虽大环境不佳导致成长放缓,但向上幅度仍明显。


国内外厂商争取卡位时间



全球范围内,半导体大厂纷纷布局,IDM厂商意法半导体购并NorstelAB以及法国Exagan、英飞凌收购Siltectra,以及日商ROHM收购SiCrystal等事件都颇受业界关注。

国内方面,不少厂商围绕第三代半导体材料争取卡位时间。

海特高新子公司海威华芯建立了国内第一条6英寸砷化镓/氮化镓半导体晶圆生产线。据称,其技术指标达到国外同行业先进水平,部分产品已经实现量产。赛微电子涉及第三代半导体业务,主要包括GaN(氮化镓)材料的生长与器件的设计。

三安光电在长沙设立子公司湖南三安从事碳化硅等化合物第三代半导体的研发及产业化项目,目前项目正处于建设阶段。聚灿光电目前产品涉及氮化镓的研发和生产,外延片的技术就是研发氮化镓材料的生长技术,芯片的技术就是研发氮化镓芯片的制作技术。

今年8月,露笑科技投资100亿建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园。露笑科技与合肥市长丰县人民政府签署战略合作框架协议,包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目,包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计100亿元。


量产仍是最大挑战



目前,第三代半导体材料的比重仍然相当低。全球以硅为基础的半导体材料市场约4500亿美元,第三代半导体仅占10亿美元。

业内人士指出,量产端的困难仍是业界的最大挑战。

目前,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)较为成熟,并称为第三代半导体材料的双雄。氧化锌、金刚石、氮化铝等材料的研究则仍处于起步阶段。不过,即使是成熟度最高的碳化硅和氮化镓,也在量产环节面临诸多困难。

氮化镓的难度主要在于在晶格。当前,氮化镓发展瓶颈段仍在基板段,成本昂贵且供应量不足,主要是因为氮化镓长在硅上的晶格不匹配,困难度高。

对于碳化硅,长晶的源头晶种来源纯度要求高、取得困难,另外,长晶的时间相当长且长晶过程监测温度和制程的难度高。碳化硅长一根晶棒需时2周,成果可能仅3公分,也加大了量产的难度。

拓墣产业研究院认为,在化合物半导体领域,虽然中国厂商相比国际厂商仍有技术差距,但随着国家加大支持以及厂商的不断布局,技术差距将不断缩小。分析师强调,当前唯有真实掌握市场需求,厂商才有机会在竞争当中成长及获利。

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