未来第三代半导体将在半导体行业占据C位

导读：汽车电子、5G技术、新能源汽车、轨道交通等产业的快速发展，提高了电子技术对高温、高功率、高压、高频的器件需求，于是第三代半导体应运而生。第三代半导体主要包括碳化硅（SiC）、氮化铝（AlN）、氮化镓（GaN）、金刚石、氧化锌（ZnO），其中，发展较为成熟的是SiC和GaN。美、日、欧等各国对此进行了积极的战略部署，英飞凌、罗姆、德仪半导体、意法半导体等国际厂商也纷纷开始在第三代半导体上有所动作，使得第三代半导体材料引发全球瞩目，并成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点。加之，台积电、世界先进、稳懋、X-Fab、汉磊及环宇等一众台系代工厂参与到第三代半导体的发展，逐渐将第三代半导体推上了C位。

政策分析

2015年5月，国务院印发了《中国制造2025》。其中，4次提到了以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体功率器件。

2018年7月，国内首个《第三代半导体电力电子技术路线图》正式发布。路线图主要从衬底/外延/器件、封装/模块、SiC应用、GaN应用等四个方面展开论述，提出了中国发展第三代半导体电力电子技术的路径建议和对未来产业发展的预测。

到目前为止，国内已有四条4/6英寸SiC生产/中试线和三条GaN生产/中试线相继投入使用，并在建多个与第三代半导体相关的研发中试平台。国产化的单晶衬底、外延片所占市场份额不断扩大，国产化的SiC二极管和Mosfet开始进入市场，国产GaN微波和射频器件在国防和通讯领域发挥主导作用。

碳化硅

根据Yole于2018年发布的《功率碳化硅（SiC）材料、器件和应用-2018版》报告预测，到2023年SiC功率市场总值将超过14亿美元，2017年至2023年的复合年增长率（CAGR）将达到29%。

从产业链角度看，碳化硅包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节，但目前全球碳化硅市场基本被在国外企业所垄断。其中，尤以美国、欧洲、日本为大。美国居于领导地位，占有全球SiC产量的70%-80%；欧洲拥有完整的SiC衬底、外延、器件以及应用产业链；日本则是设备和模块开发方面的绝对领先者。

那么国内碳化硅发展如何？

单晶衬底方面，国内衬底以4英寸为主，目前，已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。据CASA数据，山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成6英寸衬底的研发，中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

山东天岳

2017年，山东天岳自主开发了全新的高纯半绝缘衬底材料，目前量产产品以4英寸为主，此外其4H导电型碳化硅衬底材料产品主要有2英寸、3英寸、4英寸及6英寸。山东天岳还独立自主开发了6英寸N型碳化硅衬底材料。

2018年11月13日，天岳碳化硅材料项目开工活动在长沙浏阳高新区举行，该项目的落实标志着国内最大的第三代半导体碳化硅材料项目及成套工艺生产线正式开建。据悉，天岳碳化硅材料项目由山东天岳晶体材料有限公司开发建设，总投资30亿元，项目分两期建设，一期占地156亩，主要生产碳化硅导电衬底，预计年产值可达13亿元；二期主要生产功能器件，包括电力器件封装、模块及装置，新能源汽车及充电站装置、轨道交通牵引变流器、太阳光伏逆变器等，预计年产值达50亿-60亿元，税收可达5亿-7亿元。

天科合达

截止至2018年7月，,天科合达已研发出4项产品:4英寸碳化硅晶片生产(6英寸未量产,准备当中)；碳化硅单晶生长设备；碳化硅晶体切割、晶片加工及清晰返抛服务；碳化硅宝石晶体。

天科合达总经理杨健说:“现在,天科合达总共100多台炉子,一年能产2万片4寸导电碳化硅晶片。我们的产能离市场需求还有距离,我们现在的4个大客户需求在20万片。天科合达正在继续扩充产能,计划扩充3倍。2018年10月，天科合达在徐州经开区投资的碳化硅晶片项目正式签约。

河北同光

河北同光主要产品包括4英寸和6英寸导电型、半绝缘碳化硅衬底，其中4英寸衬底已达到世界先进水平。

2017年10月，同光联合清华大学、北京大学宽禁带半导体研究中心、中国科学院半导体研究所、河北大学共同搭建了“第三代半导体材料检测平台”，推动了国内第三代半导体产业的发展。

中科节能

2017年7月，中科节能与青岛莱西市、国宏中晶签订合作协议，投资建设碳化硅长晶生产线项目。该项目总投资10亿元，项目分两期建设，一期投资约5亿元，预计2019年6月建成投产，建成后可年产5万片4英寸N型碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片；二期投资约5亿元，建成后可年产5万片6英寸N型碳化硅晶体衬底片和5千片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片。

Norstel

Norstel成立于2005年2月，是从硅晶圆片制造商Okmetic Oyj分离出来的企业。位于瑞典Norrk?ping 的工厂建成于2006年。Norstel采用用高温化学气相沉积(HTCVD)专利技术，生产高质量大尺寸的SiC衬底和外延片。

外延片方面，国内瀚天天成、东莞天域半导体、国民技术子公司国民天成均可供应4-6英寸外延片，中电科13所、55所亦均有内部供应的外延片生产部门。

瀚天天成

瀚天天成是国内一家专注于碳化硅外延晶片的中美合资高新技术企业。公司已经形成三英寸四英寸以及六英寸的完整碳化硅半导体外延晶片生产线，并满足600V、1200V、1700V器件制作的需求。公司也是国内第一家提供商业化6英寸碳化硅外延片的供应商。

东莞天域

东莞市天域半导体科技有限公司（TYSiC)成立于2009年1月7日,是我国首家专业从事第三代半导体碳化硅外延片研发、生产和销售的高新技术企业。目前公司已引进四台世界一流的SiC-CVD及配套检测设备，生长技术已达到国际先进水平。

2012年天域半导体已实现年产超2万片3英寸、4英寸碳化硅外延晶片的产业化能力，目前可提供6英寸碳化硅外延晶片以及各种单极、双极型SiC功率器件等产品。

国民技术

2017年8月15日，国民技术发布公告，公司全资子公司国民投资与成都邛崃市政府签署投资协议书，拟以不少于80亿元投建“国民天成化合物半导体生态产业园”，项目预计三年初具规模，五年实现产能。公司另拟通过国民投资出资5000万元，与陈亚平技术团队等合作设立成都国民天成化合物半导体有限公司，建设和运营6英寸第二代和第三代半导体集成电路外延片项目，项目首期投资4.5亿元。

器件/模块/IDM方面，我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺，还没有厂商涉及于此。但是在模块、器件制造环节我国已出现了一批优秀的企业，包括三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体等。

三安集成

2018年12月，三安光电子公司厦门三安集成电路宣布推出6英寸SiC晶圆代工制程。商业版本的6英寸SiC晶圆制造技术的全部工艺鉴定试验已完成并加入到三安集成电路的代工服务组合中。