作者 | 方文三

前言：目前，第三代半導體材料正處在一個快速發(fā)展的階段，各國企業(yè)都在積極布局，以期在未來的全球半導體產業(yè)競爭中占據有利地位。隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，第三代半導體材料有望在未來的電子器件市場中扮演越來越重要的角色。

AI發(fā)展與第三代半導體的互推關系

在AI技術的強勁推動下，第三代半導體產業(yè)正經歷著前所未有的發(fā)展加速度，同時，SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）這兩種材料也在AI領域中逐漸嶄露頭角。

SiC和GaN以其獨特的物理性質，適合制造高溫、高頻、抗輻射以及大功率的電子元器件，極大地提升了系統(tǒng)整體的效率。

隨著AI技術在功能性與功耗上需求的不斷提高，SiC和GaN的應用優(yōu)勢日益凸顯。

特別值得一提的是，隨著AI技術的蓬勃發(fā)展，數(shù)據中心對電力的需求呈現(xiàn)出爆炸性增長。

面對激增的用電量，數(shù)據中心運營商急需尋找創(chuàng)新的電力解決方案。

SiC和GaN功率器件以其卓越的效率表現(xiàn)，成為降低能源損耗、減少設備過熱現(xiàn)象的關鍵技術。

這不僅有助于減少散熱設備的投入，還能顯著降低系統(tǒng)成本。

因此，SiC和GaN已成為數(shù)據中心優(yōu)化能源效率的重要技術選擇。

預計SiC和GaN功率器件在數(shù)據中心電力系統(tǒng)中的應用將加速推進。

在產業(yè)化進展方面，英飛凌公司近日擴展了其SiC MOSFET產品線，推出了電壓低于650V的新產品，以滿足AI服務器電源日益增長的需求。

目前，SiC和GaN在AI服務器的應用展現(xiàn)出突破性的前景，這有望進一步推動包括AIGC在內的AI產業(yè)鏈的全面發(fā)展。

多方廠商來戰(zhàn)爭奪第三代半導體核心環(huán)節(jié)

目前，第三代半導體已成為全球戰(zhàn)略競爭的重要領域，備受各地區(qū)重點扶持。

在此背景下，多家頭部廠商如意法半導體、英飛凌、安世半導體、三安光電等紛紛加快在第三代半導體領域的布局，市場競爭日益激烈。

針對第三代半導體產能供應緊張的情況，各大廠商正積極應對。

其中，英飛凌計劃投資70億歐元在馬來西亞部署產能，預計今年8月啟用，并于2024年底開始生產SiC。

安世半導體亦投入2億美元用于開發(fā)SiC和GaN等下一代寬帶隙半導體，并在德國漢堡建立生產基礎設施。

Wolfspeed的Building 10 Materials工廠已達成8英寸晶圓的生產目標，預計至2024年底，其莫霍克谷SiC晶圓廠將提升晶圓開工利用率至約25%。

在國際方面，三星電子、SK Siltron、韓國東部高科（DB HiTek）以及無晶圓廠ABOV Semiconductor共同簽署了半導體業(yè)務協(xié)議（MOU），致力于推進“化合物功率半導體先進技術開發(fā)項目”。

該項目將首先聚焦GaN功率半導體的研發(fā)，各廠商均表示旨在將GaN業(yè)務商業(yè)化。

韓國加大對該產業(yè)的扶持力度，計劃從今年到2028年提供1385億韓元的資金支持，并提供技術支持以促進項目發(fā)展。

值得關注的是，三安光電與意法半導體決定聯(lián)手在中國重慶建設一個新的8英寸碳化硅器件合資制造廠，標志著雙方合作的深化。

該項目總投資約300億元人民幣，預計達產后將建成全國首條8吋碳化硅襯底和晶圓制造線；

具備年產48萬片8吋碳化硅襯底、車規(guī)級MOSFET功率芯片的生產能力，預計營收將達170億人民幣，有力推動重慶打造第三代化合物半導體之都。

此外，三安半導體在湖南的碳化硅半導體產業(yè)化項目亦取得顯著進展。

湖南三安項目后續(xù)擴產將主要生產8英寸SiC產品，目前8英寸SiC襯底已開始試產，SiC芯片預計于12月投產。

國內企業(yè)從去年起發(fā)展速度變快

第三代半導體材料行業(yè)涵蓋了多元化的產品與環(huán)節(jié)，其中在碳化硅襯底領域，行業(yè)內的領軍企業(yè)包括天岳先進、天科合達及河北網光等。

而在碳化硅外延領域，瀚天天成與普興電子等企業(yè)表現(xiàn)突出；

氮化鎵襯底領域則由納威科、天科合達、中鎵半導體與芯源基等企業(yè)占據領先地位；

碳化鎵外延領域則以中國電科、精湛半導體、江蘇能華等企業(yè)為代表。

當前，我國第三代半導體材料行業(yè)已初步形成五大重點發(fā)展區(qū)域，包括京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角及中西部，每個集群均展現(xiàn)出其獨特的發(fā)展特點。

從區(qū)域分布來看，第三代半導體材料行業(yè)的產業(yè)鏈企業(yè)在全國絕大多數(shù)省份均有布局。

其中，河南省的第三代半導體材料企業(yè)數(shù)量最為集中，山東、江蘇和甘肅等省份的企業(yè)數(shù)量也相對較多。

2023年，天岳先進在導電型碳化硅襯底產能及規(guī)?；芰Ψ矫娉掷m(xù)取得超預期成果。

其碳化硅半導體材料項目預計將于2026年實現(xiàn)全面達產，屆時6英寸導電型碳化硅襯底的年產能將達到30萬片。

同年5月，天科合達與英飛凌簽訂了長期供應協(xié)議，將為其提供用于制造碳化硅半導體產品的6英寸碳化硅襯底和晶錠，預計供應量將占據英飛凌長期需求量的兩位數(shù)份額。

2023年8月，天科合達的全資子公司江蘇天科合達碳化硅襯底二期擴產項目正式開工。

據悉，該項目將新增16萬片碳化硅襯底產能，并計劃于今年6月完成建設，8月竣工投產，屆時江蘇天科合達的總產能將達到23萬片。

去年12月22日，國盛電子南京外延材料產業(yè)基地項目成功下線了第一枚硅基氮化鎵（GaN on Si）外延片。

而在2023年11月，賀利氏宣布收購初創(chuàng)企業(yè)Zadient Technologies，正式進軍碳化硅粉料和碳化硅晶錠生長領域。

此外，百識電子自2019年8月成立以來，專注于生產碳化硅及氮化鎵相關外延片，涵蓋GaN on Silicon、GaN on Sic以及SiC on SiC等多個應用領域，服務于功率及射頻微波等領域。

去年10月末，特思迪完成了B輪融資，其研發(fā)的8英寸碳化硅全自動減薄設備已投入市場，而8英寸雙面拋光設備也已通過工藝測試并進入量產階段。

同時，中國一汽正積極加強碳化硅項目建設，其M220 SiC電驅已實現(xiàn)量產下線，M190-150（SiC）電驅生產準備建設項目亦在擬審批階段。

芯塔電子SiC模塊已實現(xiàn)大批交付，湖州功率模塊封裝產線總投資1億元，預計于2024年初正式通線，預計達產后將年產100萬套功率模塊，年產值預估達3億元。

冠嵐新材料亦簽約年產1600噸碳化硅襯底材料項目，其產品已獲國內外多家客戶認證。

此外，總投資50億的中順通利半導體功率器件項目亦已簽約，擬建設特種及車規(guī)級功率器件封裝測試生產線、集團企業(yè)總部集群等。

未來半導體產業(yè)的重要方向

從行業(yè)競爭格局的視角審視，美國、歐洲和日本的企業(yè)在SiC行業(yè)處于領先地位，而國內廠商則顯示出加速替代的趨勢。

在具體參與者方面，功率半導體和平臺企業(yè)貢獻顯著，如美國的Wolfspeed、II-VI、安森美，歐洲的ST意法和英飛凌，以及日本的羅姆、三菱、富士電機等，均為行業(yè)內的佼佼者。

從細分市場觀察，第三代半導體的市場集中度極高。其中，SIC功率器件市場，CREE、ROHM、Infineon、東芝、ST五家廠商占據全球80%的市場份額；

GaN功率器件市場，EPC、Transphorm、GaN system、Infineon五家廠商占據全球90%的市場份額；

而GaN射頻器件市場，日本住友、CREE、Qorvo五家廠商占據全球85%的市場份額。

據YOLE、億渡數(shù)據等權威機構發(fā)布的報告，2021年第三代半導體全球市場規(guī)模約為21.39億美元，預計至2027年，該市場將達到88.96億美元，年均復合增速（CAGR）高達26.81%。

特別是在新能源汽車、能源、通訊等領域，第三代半導體有望實現(xiàn)爆發(fā)式增長。

對于國內市場，根據前瞻產業(yè)研究院的數(shù)據，2020年我國第三代半導體產值已達到105億元，預計到2027年，產值有望達到700億元，年均復合增速高達32%，顯示出該產業(yè)的高景氣度和高技術含量。

預計至2027年，碳化硅器件中的功率器件市場規(guī)模將從2021年的10.90億美金增長至62.97億美金，復合年增長率約34%。

全球新能源汽車功率半導體市場規(guī)模預計在2025年達到72.7億美元，CAGR為43.6%，至2030年市場規(guī)模有望突破171.2億美元。

據TrendForce集邦咨詢研究，2023年全球SiC功率器件市場規(guī)模約為30.4億美元，預計至2028年將上升至91.7億美元，CAGR達25%；

而全球GaN功率器件市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金增長到2026年的13.3億美金，CAGR高達65%。

結尾：

頭部企業(yè)通過上述策略，不僅在技術、產能和市場布局上取得了優(yōu)勢，也為應對未來可能的市場變化做好了準備。

這場圍繞第三代半導體核心環(huán)節(jié)的爭奪，不僅是技術的較量，更是產業(yè)鏈整合能力和市場洞察力的比拼。

廠商們需要在材料研發(fā)、器件設計、制造工藝、封裝測試等多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新，才能在競爭中脫穎而出。

部分資料參考：全球半導體觀察：《搶奪賽位，第三代半導體戰(zhàn)局激烈》，瞻研究：《洞察2024：中國第三代半導體材料行業(yè)競爭格局及市場份額》，上海長三角產業(yè)賦能研究院：《第三代半導體產業(yè)競爭格局、國產化發(fā)展趨勢》，科技導報：《第三代半導體發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望》，半導體行業(yè)觀察：《第三代半導體，巔峰對決》，集成芯思路：《第三代半導體行業(yè)加速發(fā)展，新能源產業(yè)鏈為增長驅動核心競爭力》