hziam：2022年第三代半导体行业研究报告（37页）.pdf

1、第三代半导体行业研究报告1目录一、行业概况.2二、第三代半导体简介.3（一）半导体材料的发展历程.3（二）第三代半导体的主要特性.4三、第三代半导体主要材料.6（一）碳化硅性能.6（二）氮化镓性能.7（三）碳化硅与氮化镓比较.7四、第三代半导体产业链.8（一）碳化硅产业链.8（二）氮化镓产业链.10（三）主要制备工艺.10（四）主要器件产品.13（五）主要技术问题.14五、第三代半导体产业政策.16六、第三代半导体下游应用市场.18（一）电力电子器件.20（二）射频器件.24七、第三代半导体主要企业.25（一）碳化硅市场格局.25（二）氮化镓市场格局.28（三）产业链企业简介.29（四）第三代

2、半导体价格趋势.33八、我国第三代半导体产业发展趋势.342一一、行业概况行业概况近年来，以碳化硅和氮化镓为代表的第三代宽禁带功率半导体迅猛发展，是目前全球战略竞争新的制高点，也已成为中国功率电子行业的研发和产业化应用的重点，是我们国家的重点扶持行业。随着节能减排、新能源发电、智能电网和无线通信等领域的快速发展，电源和控制器行业对功率半导体器件的性能指标和可靠性的要求日益提高，要求器件有更高的工作电压、更大的电流承载能力、更高的工作频率、更高的效率、更高的工作温度、更强的散热能力和更高的可靠性。经过半个多世纪的发展，基于硅材料的功率半导体器件的性能已经接近其物理极限，硅基半导体的性能已无法完全

3、满足 5G 通信和高效新能源汽车等电动化交通以及航天、军工等的需求，SiC 和GaN 等第三代宽禁带功率半导体的优势被放大。且最近几年，随着材料科学技术的快速发展，SiC 和 GaN 等宽禁带半导体材料的关键技术问题得到了根本性质的突破，故在 5G 和新能源汽车等新市场需求的驱动下，第三代宽禁带功率半导体材料有望迎来加速发展。技术领先国家和国际大型企业纷纷投入到 SiC 和 GaN 的研发和产业化中，产业链覆盖材料、器件、模块和应用等各个环节。第三代宽禁带功率半导体对电动化交通、工业伺服和电力行业的装备和产品升级换代产生了重大且深远的影响。目前，中国已经把大力支持发展第三代宽禁带功率半导体产业

4、写入国家“十四五”和中长期发展规划中，计划在教育、科研、开发、融资、应用等各方面，大力支持第三代宽禁带功率半导体产业的发展，以期实现产业与世界同步和自主可控。抓住第三代宽禁带功率半导体的战略机遇期，实现半导体材料、器件、封装模块和系统开发的自主可控，对保障我国工业体系自主可控和可持续发展至关重要。3二二、第三代半导体简介第三代半导体简介（一）半导体材料的发展历程在整个半导体产业链中，半导体材料处于上游，中游为各类半导体元件，下游应用包括电子、通信、新能源等行业。半导体芯片半导体芯片结构分为衬底、外延和器件结构。结构分为衬底、外延和器件结构。衬底通常起支撑作用，外延为器件所需的特定薄膜，器件结构

5、即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构。第三代半导体中的“代”主要指的就是半导体衬底材料的变化。图 1：半导体产业链按发展历程进行划分，半导体衬底材料可分为三类：第一代半导体材料第一代半导体材料以硅（Si）、锗（Ge）为代表。其中锗最先被研究且应用，但由于其造价较高（比白银稍贵），稳定性较差，主要应用于部分发光二极管、太阳能电池中。20 世纪 50 年代起，以硅 Si 为代表的第一代半导体材料制成的二极管和晶体管取代了电子管，用于电脑 CPU、GPU、内存、手机的 SoC（系统级芯片）等器件，引发以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展。该类材料产业链较为成熟，结构简单，自然界储备

6、量大，制备相对容易，技术储备完善且制作成本较低，被广泛应用半导体的各个领域，其中以处理信息的大规模集成电路最为主要，另外也应用于部分功率分立器件（中低压，中低频等，硅基 IGBT 可应用在高压领域）；以硅基半导体材料开创了功率半导体元器件金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等为代表的固态电子时代。4第二代半导体材料第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表。20 世纪 90 年代开始，随着半导体产业的发展，硅材料的物理瓶颈日益突出，以砷化镓 GaAs 为代表的第二代半导体材料崭露头角，相关器件制备技术逐渐成熟，使半导体材料进入光电子领