近日，意法半導(dǎo)體發(fā)布最新一代碳化硅(SiC)功率器件，并堅(jiān)定將持續(xù)長(zhǎng)期投資SiC市場(chǎng)。具備節(jié)能潛能的 SiC 功率 MOSFET，非常適合電動(dòng)汽車(chē)和工業(yè)應(yīng)用。新一代SiC 器件專(zhuān)為適用 800V驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的高端汽車(chē)應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，包括電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電機(jī)逆變器、車(chē)載充電機(jī)、DC/DC變換器和電子空調(diào)壓縮機(jī)，可加快充電速度、減輕電動(dòng)汽車(chē)重量，并獲得更長(zhǎng)的續(xù)航里程。這款產(chǎn)品還適合工業(yè)應(yīng)用，可提高驅(qū)動(dòng)電機(jī)、可再生能源轉(zhuǎn)換器和儲(chǔ)能系統(tǒng)、電信電源、數(shù)據(jù)中心電源等應(yīng)用的能效。

意法半導(dǎo)體大力投入的碳化硅材料，具備耐高壓、耐高溫、高頻、抗輻射等優(yōu)良電氣特性，突破硅基半導(dǎo)體材料物理限制，是第三代半導(dǎo)體核心材料。

第三代半導(dǎo)體一般指禁帶寬度大于 2.2eV 的半導(dǎo)體材料，也稱(chēng)為寬禁帶半導(dǎo)體材料。

碳化硅（SiC）材料的禁帶寬度大約為硅材料的三倍，且極限溫度遠(yuǎn)超硅材料，這些物理特性使得碳化硅材料更好地應(yīng)用于高壓、高溫環(huán)境。此外，相比于硅基器件，同性能的碳化硅器件尺寸更小、重量更輕、能量損耗更少。在高溫、高壓、高頻領(lǐng)域，碳化硅將逐步替代硅器件，如 5G 通訊基站、軌道交通、特高壓輸電、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域。

氮化鎵（GaN）作為第三代半導(dǎo)體具有寬帶隙（3.4 eV）、擊穿場(chǎng)強(qiáng)大（3.3 MW / cm）、電子飽和漂移速度高（2.7 * 107 cm / s）等物理結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。在以往的半導(dǎo)體材料中，Si 是目前集成 電路及半導(dǎo)體器件的主要材料，但其帶隙窄，擊穿電壓低，在高頻高功率器件的應(yīng)用上效果不佳。以 GaAs 代表的第二代半導(dǎo)體材料由于電子遷移速率高，抗輻射等優(yōu)點(diǎn)在微波通信領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，是目前通信用半導(dǎo)體材料的基礎(chǔ)。而 GaN 相較前兩代半導(dǎo)體材料具有更大的禁帶寬度和擊穿電壓，同時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性高，能夠耐高溫、耐腐蝕，因此在光電器件以及高頻高功率電子器件應(yīng)用上具有廣闊的前景。

01 下游應(yīng)用迭起+綠色能源需求+后摩爾時(shí)代驅(qū)動(dòng)第三代半導(dǎo)體大發(fā)展

下游應(yīng)用迭起，第三代半導(dǎo)體因物理性能優(yōu)異競(jìng)爭(zhēng)力極強(qiáng)

新能源汽車(chē)等帶動(dòng)第三代半導(dǎo)體在大功率電力電子器件起量。快充裝置、輸變電 系統(tǒng)、軌道交通、電動(dòng)汽車(chē)和充電樁等都需要大功率、高效率的電力電子器件。以新能源汽車(chē)為例，采用碳化硅器件可延長(zhǎng)電動(dòng)車(chē)的行駛里程、縮短電動(dòng)車(chē)的充電時(shí)間以及擴(kuò)大電池容量等，越來(lái)越多的新能源汽車(chē)企業(yè)布局碳化硅器件使用。。

AIoT 時(shí)代驅(qū)動(dòng)的光電器件大發(fā)展。在 AIoT 時(shí)代，智慧化產(chǎn)品滲透率更加迅速提升，智能家居照明市場(chǎng)將迎來(lái)機(jī)遇。第三代半導(dǎo)體尤其在短波長(zhǎng)光電器件方面有很明顯的優(yōu)勢(shì)。

5G 時(shí)代驅(qū)動(dòng) GaN 射頻器件快速發(fā)展。相比于砷化鎵和硅等半導(dǎo)體材料，在微波毫米波段的第三代半導(dǎo)體器件工作效率和輸出功率明顯高，適合做射頻功率器件。民用射頻器件主要用在移動(dòng)通信方面，包括現(xiàn)在的 4G、5G 和未來(lái)的 6G 通信。例如，國(guó)內(nèi)新裝的 4G 和 5G 移動(dòng)通信的基站幾乎全用氮化鎵器件。尤其是 5G 基站采用 MIMO 收發(fā)體制，每個(gè)基站 64 路收發(fā)，耗電量是 4G 基站的 3 倍以上，而且基站的密集度還要高于 4G 基站，不用高效率的氮化鎵器件幾乎是不可能的。

保證能源安全，第三代半導(dǎo)體助力 “碳達(dá)峰 、碳中和 ”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

第三代半導(dǎo)體材料和技術(shù)對(duì)于建成可循環(huán)的高效、高可靠性的能源網(wǎng)絡(luò)起到至關(guān)重要的作用，可助力實(shí)現(xiàn)光伏、風(fēng)電 （電能生產(chǎn)），直流特高壓輸電（電能傳輸），新能源汽車(chē)、工業(yè)電源、機(jī)車(chē)牽引、消費(fèi)電源（電能使用）等領(lǐng)域的電能高效轉(zhuǎn)換，推動(dòng)能源綠色低碳發(fā)展。

當(dāng)前能源技術(shù)革命已經(jīng)從電力高端裝備的發(fā)展逐步向由材料革命的發(fā)展來(lái)帶動(dòng)和引領(lǐng)，第三代半導(dǎo)體有望成為綠色經(jīng)濟(jì)的中流砥柱。實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的關(guān)鍵在于加快推進(jìn)能源開(kāi)發(fā)清潔替代和能源消費(fèi)電能替代。

SiC 助力汽車(chē)降低 5 倍能力損耗。以第三代半導(dǎo)體的典型應(yīng)用場(chǎng)景 —— 新能源汽車(chē)為例，據(jù)福特汽車(chē)公開(kāi)信息，相比于傳統(tǒng)硅芯片（如 IGBT）驅(qū)動(dòng)的新能源汽車(chē)，由第三代半導(dǎo)體材料制成芯片驅(qū)動(dòng)的新能源汽車(chē)，可以將能量損耗降低 5 倍左右。

SiC 提高電機(jī)逆變器效率 4%，整車(chē)?yán)m(xù)航里程約 7%。碳化硅技術(shù)的應(yīng)用與整車(chē)?yán)m(xù)航里程的提升有著緊密的聯(lián)系，第三代半導(dǎo)體材料在提高能效、電源系統(tǒng)小型化、提高耐壓等方面的性能已經(jīng)達(dá)到了硅器件無(wú)法企及的高度。小鵬汽車(chē)動(dòng)力總成中心 IPU 硬件高級(jí)專(zhuān)家陳宏表示，采用碳化硅技術(shù)后，電機(jī)逆變器效率能夠提升約 4%，整車(chē)?yán)m(xù)航里程將增加約 7%。

SiC 賦能光伏發(fā)電，增加太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率。碳化硅具備的材料優(yōu)勢(shì)與硅器件相比，可以以更高的電壓、頻率和電流來(lái)開(kāi)關(guān)，同時(shí)更高效地管理熱量累積，在功率升壓電路中使太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的效率更高。據(jù)國(guó)際能源署 IEA 估計(jì)，如果到 2024 年，假如僅 2% 的分布式太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)部署了碳化硅，其額外可產(chǎn)生的發(fā)電量將多達(dá) 10GW。

GaN 和 SiC 是太陽(yáng)能逆變器的關(guān)鍵。據(jù) Lux Research 研究，由氮化鎵和碳化硅制成的分布式電力電子系統(tǒng)可以將太陽(yáng)能微型和串狀逆變器的效率提高 98%以上，二極管的能量增益超過(guò) 1.5%，而晶體管的能量增益超過(guò) 4%。氮化鎵和碳化硅還可以通過(guò)降低無(wú)源元件的故障率、減少占地面積和節(jié)省安裝成本等方式間接節(jié)約成本。此外，他們優(yōu)異的熱導(dǎo)率減少了逆變器中散熱器的尺寸，進(jìn)而降低材料成本。

超高壓 SiC 器件在智能電網(wǎng)固態(tài)變壓器中的應(yīng)用有利于智能電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。在電力網(wǎng)絡(luò)中，碳化硅器件因其耐高壓和耐高溫的物理特性，可以更好地適應(yīng)于智能電網(wǎng)的固態(tài)變壓器的材料需求，簡(jiǎn)化固態(tài)變壓器的電路結(jié)構(gòu)，減小散熱器空間，并通過(guò)提升開(kāi)關(guān)頻率來(lái)提高單位功率密度。

GaN FET 在汽車(chē)和工業(yè)領(lǐng)域獨(dú)具優(yōu)勢(shì), 助力減少碳排放。GaN FET 有較高功率密度和效率，并可以大幅減少電源磁性器件的尺寸、延長(zhǎng)電池續(xù)航、提升系統(tǒng)可靠性、降低設(shè)計(jì)成本。

GaN 功率器件在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用可以大幅降低數(shù)據(jù)中心的能耗，幫助減少 30-40%的能源浪費(fèi)。據(jù)元拓高科官網(wǎng)，若全球采用硅芯片器件的數(shù)據(jù)中心都升級(jí)為氮化鎵功率芯片器件，那么全球的數(shù)據(jù)中心將減少 30-40%的能源浪費(fèi)，相當(dāng)于節(jié)省了 100 兆瓦時(shí)太陽(yáng) 能和減少 1.25 億噸二氧化碳排放量。

后摩爾時(shí)代來(lái)臨，第三代半導(dǎo)體為代表的核心材料是芯片性能提升的基石

后摩爾時(shí)代來(lái)臨，新材料新架構(gòu)的創(chuàng)新支撐各類(lèi)新應(yīng)用蓬勃發(fā)展。以 SiC、GaN 為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料工藝成為芯片研發(fā)的主旋律。SiC、GaN 擁有高的擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度、高工作溫度、低器件導(dǎo)通電阻、高電子密度等優(yōu)勢(shì)，在后摩爾時(shí)代極具潛力。同時(shí)，化合物半導(dǎo)體與硅器件高度結(jié)合，在硅襯底上生長(zhǎng)化合物，是后摩爾時(shí)代的一個(gè)非常有意義、極具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。

第三代半導(dǎo)體制備成本與傳統(tǒng)產(chǎn)品價(jià)差持續(xù)縮小，產(chǎn)業(yè)鏈龍頭效應(yīng)初顯

第三代半導(dǎo)體襯底成本相對(duì)較高，SiC 功率器件用外延片主要生長(zhǎng)在 SiC 單晶襯底上，制備技術(shù)門(mén)檻較高；而GaN 器件根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域，采用不同襯底材料，主要在包括藍(lán)寶石、GaN、Si、SiC等襯底上生長(zhǎng) GaN 厚膜，價(jià)格較為昂貴，但綜合成本優(yōu)勢(shì)大于傳統(tǒng)硅基，與傳統(tǒng)產(chǎn)品價(jià)差持續(xù)縮小。未來(lái)隨著全球半導(dǎo)體廠商加速研發(fā)及擴(kuò)產(chǎn)，產(chǎn)線良率將逐步提高，從而提高晶圓利用率，將會(huì)有效降低器件成本。

▲圖5????GaN/SiC 不同襯底應(yīng)用情況

SiC 產(chǎn)業(yè)鏈主要包含粉體、單晶材料、外延材料、芯片制備、功率器件、模塊封裝和應(yīng)用等環(huán)節(jié)。從產(chǎn)業(yè)鏈格局來(lái)看，美國(guó)僅科銳一家公司的 SiC 晶圓產(chǎn)量就占據(jù)全球 60%以上，日本和歐洲緊隨其后。日本在 SiC 半導(dǎo)體設(shè)備和功率模塊方面優(yōu)勢(shì)較大，比較典型的企業(yè)包括富士電機(jī)、三菱電機(jī)、昭和電工、羅姆半導(dǎo)體等。歐洲在 SiC 襯底、外延片等方面優(yōu)勢(shì)較大，典型的公司包括瑞典的 Norstel、德國(guó)的英飛凌和瑞士的意法半導(dǎo)體。與國(guó)外企業(yè)相比，國(guó)內(nèi)企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力較弱，但在全產(chǎn)業(yè)鏈上都有所布局，且近年來(lái)的進(jìn)步十分迅速。

GaN 產(chǎn)業(yè)鏈包括上游襯底、中游外延片、下游器件模塊等環(huán)節(jié)。全球 GaN 射頻器件領(lǐng)域，住友電工和科銳是龍頭企業(yè)，市場(chǎng)占有率均超過(guò) 30%，其次為 Qorvo 和 MACOM。

02 產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能增長(zhǎng)，但供給仍然不足

我國(guó)產(chǎn)線陸續(xù)開(kāi)通，第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域 6 英寸 、8 英寸的晶圓漸成主流。截至 2020 年底，國(guó)內(nèi)約有 8 條 SiC 制造產(chǎn)線，10 條正在建設(shè)；7 條 GaNon-Si 產(chǎn)線，4 條正在建設(shè)。

供給側(cè)：我國(guó) 2020 年 SiC 導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能（折 合 6 英寸）約 18 萬(wàn)片，外延 22 萬(wàn)片，Si 基 GaN 外延約 28 萬(wàn)片。需求側(cè)：預(yù)計(jì) 2025 年我國(guó)僅新能源汽車(chē)板塊就需 75 萬(wàn)片等效 SiC 6 寸晶圓，快充市場(chǎng)需要 67 萬(wàn)片 GaN 相關(guān)晶圓，現(xiàn)有產(chǎn)能與需求差距較大，如不在 2025 年前加速擴(kuò)產(chǎn)，供給會(huì)持續(xù)緊缺。

當(dāng)前新能源汽車(chē)、 PD 快充、 5G 等下游應(yīng)用市場(chǎng)增長(zhǎng)超預(yù)期，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)品商業(yè)化供給無(wú)法滿足市場(chǎng)需求，尤其是 SiC 電力電子和 GaN 存在較大缺口。我國(guó)第三代半導(dǎo)體各環(huán)節(jié)國(guó)產(chǎn)化率較低，超過(guò)八成的產(chǎn)品依賴(lài)進(jìn)口。在這種情況下，希望國(guó)內(nèi)有實(shí)力的企業(yè)在謀劃擴(kuò)產(chǎn)、增加產(chǎn)能供給的同時(shí)，還要加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，提升產(chǎn)品性能、良率和可靠性，并加速降低成本。

物理性能優(yōu)勢(shì)+節(jié)能減排需求，SiC 應(yīng)用多點(diǎn)開(kāi)花

• SiC 在新能源汽車(chē)領(lǐng)域備受青睞，未來(lái)五年帶動(dòng) 60 億美元市場(chǎng)

• SiC 在充電基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)空間廣闊，將在直流充電樁帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)突破

• SiC 在光伏發(fā)電領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著，為系統(tǒng)的小型高效帶來(lái)可能

光電+射頻+電力電子起量，GaN 應(yīng)用場(chǎng)景廣闊

• 2022 年，預(yù)計(jì)GaN 下游市場(chǎng)超十億美元，電力電子、射頻、光電領(lǐng)域起量前夕

• GaN 在光電子領(lǐng)域占據(jù)主要市場(chǎng)，是制造 Micro-LED 芯片的優(yōu)選

• GaN 在電力電子市場(chǎng)深受認(rèn)可，消費(fèi)快充+汽車(chē)電子增長(zhǎng)空間廣闊

• GaN 在射頻領(lǐng)域市場(chǎng)潛能可觀，為 5G 時(shí)代功率放大器核心

• GaN 異質(zhì)外延方面產(chǎn)品線持續(xù)擴(kuò)充完善，Si 基 GaN、SiC 基 GaN 前景廣闊

03?產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局：美日歐三足鼎立，我國(guó)漸行漸近

隨著市場(chǎng)需求增強(qiáng)，美日歐龍頭企業(yè)展開(kāi)全面戰(zhàn)略部署，不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略制高點(diǎn)

2019 年，Cree 宣布投資 10 億 美元擴(kuò)大 SiC 產(chǎn)能，建造一座采用最先進(jìn)技術(shù)的自動(dòng)化 200mm SiC 生產(chǎn)工廠和一座材料超級(jí)工廠，實(shí)現(xiàn) SiC 晶圓制造產(chǎn)能和 SiC 材料生產(chǎn)的 30 倍增長(zhǎng)，以滿足 2024 年之前的 預(yù)期市場(chǎng)增長(zhǎng)。近日，科銳首席執(zhí)行官也再次確認(rèn)，其位于紐約州馬西鎮(zhèn)的碳化硅（SiC） 晶圓廠有望在 2022 年初投產(chǎn)，該廠于 2019 年開(kāi)始建設(shè)，為“世界上最大”的碳化硅晶 圓廠，將聚焦車(chē)規(guī)級(jí)產(chǎn)品，是科銳 10 億美元擴(kuò)大碳化硅產(chǎn)能計(jì)劃的一部分，也是該公司有史以來(lái)最大手筆的投資。同時(shí)，科銳宣布與意法半導(dǎo)體（ST）擴(kuò)大現(xiàn)有的多年長(zhǎng)期碳 化硅（SiC）晶圓供應(yīng)協(xié)議。根據(jù)新的供應(yīng)協(xié)議，科銳在未來(lái)幾年將向意法半導(dǎo)體提供 150 毫米碳化硅裸片和外延片。

美日歐均推進(jìn)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)項(xiàng)目，搶占技術(shù)制高點(diǎn)。2014 年初，美國(guó)宣布成立“下一代功率電子技術(shù)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心”，期望通過(guò)加強(qiáng)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，使美國(guó)占領(lǐng)下一代功率電子產(chǎn)業(yè)這個(gè)正出現(xiàn)的規(guī)模最大、發(fā)展最快的新興市場(chǎng)，并為美國(guó)創(chuàng)造出一大批高收入就業(yè)崗位。

日本建立了“下一代功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)聯(lián)盟”，由大阪大學(xué)牽頭，協(xié)同羅姆、三菱電機(jī)、松下電器等 18 家從事 SiC 和 GaN 材料、器件以及應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的知名企業(yè)、大學(xué)和研究中心，共同開(kāi)發(fā)適應(yīng) SiC 和 GaN 等下一代功率半導(dǎo)體特點(diǎn)的先進(jìn)封裝技術(shù)。

歐洲啟動(dòng)了產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目“LAST POWER”，由意法半導(dǎo)體公司牽頭，協(xié)同來(lái)自意大利、德國(guó)等六個(gè)歐洲國(guó)家的企業(yè)、大學(xué)和公共研究中心，聯(lián)合攻關(guān) SiC 和 GaN 的關(guān)鍵技術(shù)。項(xiàng)目通過(guò)研發(fā)高性價(jià)比且高可靠性的 SiC 和 GaN 功率電子技術(shù)，使歐洲躋身于世界高能效功率芯片研究與商用的最前沿。

SiC 美國(guó)優(yōu)勢(shì)顯著，歐洲產(chǎn)業(yè)鏈完備，日本在設(shè)備和模塊技術(shù)方面領(lǐng)先目前，碳化硅晶片產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)全球獨(dú)大的特點(diǎn)。以導(dǎo)電型產(chǎn)品為例， 2018 年美國(guó)占有全球碳化硅晶片產(chǎn)量的 70%以上，僅 CREE 公司就占據(jù)一半以上市場(chǎng)份額，剩余份額大部分被日本和歐洲的其他碳化硅企業(yè)占據(jù)。歐洲擁有完整的 SiC 襯底、外延、器件、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，日本是設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者。

GaN 國(guó)際產(chǎn)業(yè)格局初定，美日歐三足鼎立

當(dāng)前全球 GaN 產(chǎn)業(yè)處于由海外主導(dǎo)的寡頭市場(chǎng)。在電力電子領(lǐng)域，美國(guó)擁有較完整的 產(chǎn)業(yè)鏈，歐盟主要聚焦在外延環(huán)節(jié)，日本信越和富士電機(jī)等在襯底和外延占優(yōu)。在微波射頻領(lǐng)域，目前全球約有超過(guò) 30 家企業(yè)已經(jīng)從事 GaN 的研發(fā)生產(chǎn)，其中 10 家左右已實(shí)現(xiàn) GaN 的量產(chǎn)化和商業(yè)化。

海外群雄爭(zhēng)霸，占盡先導(dǎo)優(yōu)勢(shì)

1）CREE：寬禁帶半導(dǎo)體龍頭

SiC 領(lǐng)域最強(qiáng)者，8 英寸產(chǎn)線成功研發(fā)投建。CREE 公司成立于 1987 年，是集化合物半導(dǎo)體材料、功率器件、微波射頻器件、LED 照明解決方案于一體的知名制造商，研發(fā)并生產(chǎn)碳化硅、氮化鎵等第三代半導(dǎo)體襯底與器件。

4英寸、6 英寸 SiC 晶圓量產(chǎn)，8 寸晶圓成功投建。CREE 在碳化硅晶片制造產(chǎn)業(yè)中擁有晶圓尺寸的代際優(yōu)勢(shì)，不僅具備成熟的 6 英寸晶片制備技術(shù)及規(guī)?；a(chǎn)能，并成功研制并投資建設(shè) 8 英寸晶片產(chǎn)線。

2）英飛凌：SiC 領(lǐng)域領(lǐng)軍人，GaN 已投入量產(chǎn)

碳化硅領(lǐng)域領(lǐng)軍人，深耕行業(yè) 20 年。英飛凌 1992 年開(kāi)始研發(fā) SiC 功率器件，1998 年建立 2 英寸生產(chǎn)線，2001 年推出第一個(gè) SiC 產(chǎn)品。20 年來(lái)公司的碳化硅技術(shù)在不斷進(jìn)步，2006 年發(fā)布采用 MPS 技術(shù)的二極管，解決耐沖擊電流的痛點(diǎn)；2013 年推出第五代薄晶圓技術(shù)二極管，2014 — 2017 年先后發(fā)布 SiC JFET，第五代 1200V 二極管，6 英寸技術(shù)和 SiC 溝槽柵 MOSFET。2019 年以來(lái)，英飛凌推出 CoolSiC? MOSFET 系列，CoolSiC? 單管產(chǎn)品采用 TO 和 SMD 封裝，電壓等級(jí)為 650 V、1200 V 和 1700 V，額定導(dǎo)通電阻為 27 m?-1000 m?，適用于硬開(kāi)關(guān)和諧振開(kāi)關(guān)拓?fù)?，即使橋接拓?fù)渲嘘P(guān)斷電壓為零時(shí)，出色的寄生導(dǎo)通抗擾度也可在低動(dòng)態(tài)損耗方面樹(shù)立基準(zhǔn)，優(yōu)化開(kāi)關(guān)性能。

電源管理及射頻技術(shù)助英飛凌搶占新興市場(chǎng)先機(jī)。英飛凌作為全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體科技公司，在電源管理及射頻領(lǐng)域不斷革新，開(kāi)發(fā)高性能產(chǎn)品來(lái)滿足市場(chǎng)對(duì)高能效的需求。在整個(gè)功率器件（Power Device）市場(chǎng)，目前公司的硅產(chǎn)品包括低壓 MOS、高壓 MOS，以及 IGBT 等。英飛凌產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)包括：具備更高功率密度，可實(shí)現(xiàn)更加小巧、輕便的設(shè)計(jì)， 從而降低系統(tǒng)總成本和運(yùn)行成本，以及減少資本支出。

英飛凌 GaN 解決方案已投入量產(chǎn)。英飛凌推出的 GaN 解決方案 CoolGaN600V 增強(qiáng)型 HEMT 和 GaN 開(kāi)關(guān)管專(zhuān)用驅(qū)動(dòng) IC（GaN EiceDRIVER IC）產(chǎn)品具有優(yōu)越性。CoolGaN600V 增強(qiáng)型 HEMT 采用可靠的常閉概念，經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)通和關(guān)斷。它們可在開(kāi)關(guān)模式電源（SMPS）中實(shí)現(xiàn)高能效和高功率密度，其優(yōu)值系數(shù)（FOM）在當(dāng)前市場(chǎng)上的所有 600Ｖ器件中首屈一指，非常適用于服務(wù)器和電信設(shè)備中使用的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品。

3）意法半導(dǎo)體：與終端應(yīng)用企業(yè)形成強(qiáng)綁定，完善產(chǎn)業(yè)布局

意法半導(dǎo)體通過(guò)戰(zhàn)略收購(gòu)并購(gòu)加速布局 SiC 業(yè)務(wù)，提高產(chǎn)品良率和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。2019 年 12 月 2 日，意法半導(dǎo)體完成對(duì)瑞典碳化硅晶圓制造商 Norstel AB 的整體收購(gòu)，即擁有了第三代半導(dǎo)體的全球研發(fā)和制造能力，后期將繼續(xù)發(fā)展 150mm 碳化硅裸片和外延片生產(chǎn)業(yè)務(wù)，研發(fā) 200mm 晶圓以及更廣泛的寬禁帶材料。在全球碳化硅產(chǎn)能受限的大環(huán)境下，整體并購(gòu) Norstel 將有助于增強(qiáng) ST 內(nèi)部的 SiC 生態(tài)系統(tǒng)，提高生產(chǎn)靈活性，使 ST 能夠更好地控制晶片的良率和質(zhì)量改進(jìn)，并為碳化硅長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。

首批 200mm 碳化硅晶圓落地，意法半導(dǎo)體占據(jù) 8 寸 SiC 晶圓領(lǐng)先地位。2021 年 7 月 27 日，意法半導(dǎo)體宣布，ST 瑞典北雪平工廠制造出首批 200mm (8寸)碳化硅晶圓片，這些晶圓將用于生產(chǎn)下一代電力電子芯片的產(chǎn)品原型。SiC 晶圓升級(jí)到 200mm 標(biāo)志著 ST 面向汽車(chē)和工業(yè)客戶的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃取得重要的階段性成功，鞏固了 ST 在這一開(kāi)創(chuàng)性技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，提高了電力電子芯片的輕量化和能效。
2020 年 1 月 16 日，意法半導(dǎo)體與羅姆集團(tuán)旗下的 SiCrystal 公司簽署了一份碳化硅（SiC）晶圓長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議， SiCrystal 將向意法半導(dǎo)體提供總價(jià)超過(guò) 1.2 億美元的先進(jìn)的 150mm 碳化硅晶片，滿足時(shí)下市場(chǎng)對(duì)碳化硅功率器件日益增長(zhǎng)的需求，補(bǔ)充內(nèi)部產(chǎn)能缺口。

終端應(yīng)用企業(yè)合作趨勢(shì)明顯，完善產(chǎn)業(yè)布局。2019 年 9 月 10 日，意法半導(dǎo)體被雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟指定為高能效碳化硅技術(shù)合作伙伴，為聯(lián)盟即將推出的新一代電動(dòng)汽車(chē)的先進(jìn)車(chē)載充電器（OBC）提供功率電子器件，并計(jì)劃于 2021 年投入量產(chǎn)。

推出高性能 GaN 系列 面向汽車(chē)應(yīng)用、可靠性更高。2021 年 5 月，意法半導(dǎo)體宣布推出其新系列、智能集成的氮化鎵（GaN）解決方案 STi2GaN。隨著汽車(chē)行業(yè)不斷轉(zhuǎn)向電氣化平臺(tái)，STi2GaN 將采用創(chuàng)新獨(dú)特方式將電力與智能相結(jié)合，推出汽車(chē)行業(yè)所需的緊湊、高性能解決方案。該 STi2GaN 系列將單片功率級(jí)、GaN 技術(shù)的驅(qū)動(dòng)器和保護(hù)器以及用于特定應(yīng)用程序 IC（集成電路）與附加的處理和控制電路相結(jié)合，并通過(guò)新型無(wú)粘結(jié)封裝技術(shù)提供高魯棒性、可靠性和性能。

4）住友電工：全球第三代半導(dǎo)體射頻領(lǐng)域引領(lǐng)者

通過(guò)開(kāi)發(fā)獨(dú)有技術(shù)和對(duì)新業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn)，確立 5 大事業(yè)領(lǐng)域。在第三代半導(dǎo)體射頻領(lǐng)域具有壓倒性占市率。公司也是日本國(guó)內(nèi)唯一 GaAs 晶圓制造業(yè)者，目前除了已在美國(guó)產(chǎn)線量產(chǎn)之外，千葉縣產(chǎn)線也量產(chǎn)在即。

我國(guó)政策和市場(chǎng)雙輪推動(dòng)，國(guó)產(chǎn)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明

我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)起步較晚，在 GaN 單晶等基礎(chǔ)材料制備方面還存在一定代差。未來(lái)在大尺寸、 高質(zhì)量籽晶方面還需要進(jìn)一步破解。

國(guó)家政策持續(xù)向好，扶持力度不斷增強(qiáng)。近年來(lái)，國(guó)務(wù)院及工信部、科技部等多部門(mén)出臺(tái)了一系列扶持第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利好政策。多地區(qū)也已下發(fā)相關(guān)政策，大力扶持第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

目前，我國(guó)碳化硅產(chǎn)業(yè)研發(fā)實(shí)力提升，與先進(jìn)水平差距縮小，形成以 4 英寸主體、6 英寸為骨干、8 英寸為后繼的 SiC 襯底發(fā)展局面。多家國(guó)內(nèi)公司不斷推動(dòng)創(chuàng)新，中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展正當(dāng)時(shí)。

三安光電通過(guò)設(shè)立廈門(mén)三安光電全資子公司發(fā)力化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)，研發(fā)生產(chǎn)砷化鎵半導(dǎo)體芯片及氮化鎵高功率半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品，包含第二代（砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP））、第三代（碳化硅 （SiC）和氮化鎵（GaN））。在微波射頻領(lǐng)域，當(dāng)前已推出具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng) 力的 GaAs HBT、pHEMT 等面向射頻應(yīng)用的先進(jìn)制程工藝，已建成專(zhuān)業(yè)化、規(guī)?；?4 吋、6 吋化合物晶圓制造產(chǎn)線；在電力電子領(lǐng)域，推出高可靠性、高功率密度的 SiC 功率二極管及硅基氮化鎵功率器件；在光通訊領(lǐng)域，已具備生產(chǎn) DFB、VCSEL、 PD APD 等數(shù)通產(chǎn)品的能力，并面向 3D sensing，紅外 LiDAR 等消費(fèi)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)出高功率可見(jiàn)波段，紅外波段 VCSEL、及端面發(fā)光激光器（EEL）等產(chǎn)品。

聞泰科技積極布局第三代半導(dǎo)體，氮化鎵已通過(guò)車(chē)規(guī)認(rèn)證測(cè)試并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。子公司安世半導(dǎo)體在行業(yè)推出性能領(lǐng)先的第三代半導(dǎo)體氮化鎵功率器件 (GaN FET)，目標(biāo)市場(chǎng)包括電動(dòng)汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化和高端電源，特別是在插電式混合動(dòng)力汽車(chē)或純電動(dòng)汽車(chē)中，氮化鎵技術(shù)是其使用的牽引逆變器的首選技術(shù)。

斯達(dá)半導(dǎo)以 IGBT 技術(shù)為基礎(chǔ)，不斷突破和積累下一代以 SiC、GaN 器件為代表的寬禁帶功率半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵技術(shù)，大力發(fā)展車(chē)規(guī)級(jí)功率器件加碼布局碳化硅功率芯片，加速?lài)?guó)產(chǎn)替代提升核心競(jìng)爭(zhēng)力。

華潤(rùn)微旗下國(guó)內(nèi)首條 6 英寸商用 SiC 晶圓生產(chǎn)線量產(chǎn)，充分利用 IDM 模式優(yōu)勢(shì)和在功率器件領(lǐng)域長(zhǎng)期的技術(shù)積累開(kāi)展 SiC 功率器件研發(fā)，推出第一代 SiC 工業(yè)級(jí)肖特基二極管(1200V、650V)系列產(chǎn)品。

還有很多公司積極布局第三代半導(dǎo)體，如立昂微的 GaN 芯片產(chǎn)能爬坡，規(guī)?；a(chǎn)在即；士蘭微SiC 中試線實(shí)現(xiàn)通線；揚(yáng)杰科技不斷強(qiáng)化 SiC 功率器件等研發(fā)力度，力圖打造半導(dǎo)體功率器件全系列產(chǎn)品的一站式供應(yīng)奠；賽微電子的 SiC、GaN 外延技術(shù)領(lǐng)先，正由小規(guī)模試產(chǎn)轉(zhuǎn)向量產(chǎn)；捷捷微電與科研院所合作研發(fā)第三代半導(dǎo)體相關(guān)技術(shù)，不斷拓寬應(yīng)用領(lǐng)域。

寬禁帶半導(dǎo)體器件將是未來(lái)電力電子技術(shù)的重要價(jià)值增長(zhǎng)點(diǎn)，政策扶持、應(yīng)用推進(jìn)、資本追捧，以 SiC、GaN 為代表的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)前景廣闊。但我國(guó)在產(chǎn)業(yè)化方面進(jìn)度還較緩慢，技術(shù)亟待突破。當(dāng)前，第三代半導(dǎo)體在電力電子和射頻器件領(lǐng)域面臨重要窗口期，國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)巨頭尚未對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)形成完全壟斷，在政策和市場(chǎng)雙重推動(dòng)下，中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展正當(dāng)時(shí)。