美國總統宣布成立「下一代功率電子技術國家製造業創新中心」,期望通過加強第三代半導體技術的研發和產業化,使美國占領下一代功率電子產業這個正出現的規模最大、發展最快的新興市場,並為美國創造出一大批高收入就業崗位。
日本也建立了「下一代功率半導體封裝技術開發聯盟」,由大阪大學牽頭,協同羅姆、三菱電機、松下電器等18家從事SiC和GaN材料、器件以及應用技術開發及產業化的知名企業、大學和研究中心,共同開發適應SiC和GaN等下一代功率半導體特點的先進封裝技術。
歐洲則啟動了產學研項目「LASTPOWER」,由意法半導體公司牽頭,協同來自義大利、德國等六個歐洲國家的私營企業、大學和公共研究中心,聯合攻關SiC和GaN的關鍵技術。項目通過研發高性價比且高可靠性的SiC和GaN功率電子技術,使歐洲躋身於世界高能效功率晶片研究與商用的最前沿。
半導體是中國技術雄心的每個組成部分的基礎。因此,對於國產半導體來說,這場高科技戰役只能勝利。中國政府也將大力支持行業的發展,在2021至2025年期間,「舉全國之力」,在教育、科研、開發、融資、應用等各方面全力發展第三代半導體,以實現產業自主。
《2019-2021年中國半導體拉晶爐設備市場專題研究及投資可行性評估報告》數據指出,第三代半導體是以氮化鎵和碳化矽、氧化鋅、氧化鋁、金剛石等為代表的材料。相較前兩代產品性能優勢顯著,憑藉其高效率、高密度、高可靠性等優勢,在新能源汽車、通信以及家用電器等領域發揮重要作用,成為業內關注的新焦點。
中國半導體行業協會副理事長魏少軍在南京舉行的2020年世界半導體大會上表示,中國2020年晶片進口預計將連續第三年保持在3000億美元以上。
目前,我國發展第三代半導體面臨的機遇非常好,因為過去十年,在半導體照明的驅動下,氮化鎵無論是材料和器件成熟度都已經大大提高,但第三代半導體在電力電子器件、射頻器件方面還有很長的路要走,市場和產業剛剛啟動,還面臨巨大挑戰,必須共同努力。
國際上把碳化矽(SiC)、氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體材料稱之為第三代半導體材料。在高頻率應用領域,GaN具備優勢;在高鐵領域,可節能20%以上;在新能源汽車領域,可降低能耗20%,以下是第三代半導體行業發展趨勢分析。
與第一二代半導體材料相比,第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力。第三代半導體行業分析指出,美國第三代半導體保持全球獨大,擁有科銳、道康寧、II-VI、Dow Corning、Transphorm等世界頂尖企業,占有全球碳化矽70-80%產量。歐洲擁有完整的碳化矽沉底、外延、器件、應用產業鏈,獨有高端光刻機製造技術、擁有英飛凌、意法半導體、Siltronic、IQE等優勢製造商。
第三代半導體行業發展趨指出,中國第三代半導體行業近年來發展較快,已經進入廣泛產業化和收益階段,逐漸具備與國際巨頭齊頭並進和換道超車的基礎條件。主要企業有:中電科、天科合達、泰科天潤、山東天岳、東莞天域、深圳基本半導體、上海瞻芯電子、三安集成等。
康強電子、華天科技、潔美科技2020上半年報淨利潤最大增幅超50%。康強電子半年淨利潤為2700萬-3500萬元,同比增長53.59%-99.10%。對於業績增長的主要原因,公司表示,半導體行業持續回暖,公司製造業板塊主要產品產銷量及銷售收入較上年同期有較大幅度增長。
中電科總經理羅鎮球透露,台積電7nm工藝有超過140個產品在生產,同時,台積電還持續投入7nm+和6nm工藝。同時,到目前為止,台積電已經為全世界提供超過10億顆晶片。2021年,台積電最先進的3nm工藝產品可以出現在市場上,並於2022年實現大規模量產。
目前,我國半導體市場份額從5%提升到50%,成為全球的核心市場。根據第三代半導體行業發展趨勢數據,2019年全球半導體市場銷售額為3352億美元,同比下降了0.2%。而相對應的是我國半導體市場依舊保持較高景氣度,半導體市場規模達到1649億美元,同比增長6.1%,成為全球為數不多的仍能保持增長的區域市場。
未來我國第三代半導體將呈現高性能,高增長,高集中度的發展趨勢:
1、下游新興行業增量顯著:下游以汽車電子為代表的新興應用增速進一步加快,新能源汽車中的電子元器件增量預計達50億元;
2、自給率仍然偏低,替代空間巨大,目前自給率不足 20%,假設自給率提升到50%,國內至少仍有50億美元的市場空間增量。
預計在國家大力支持、國產晶片進口替代,以及人工智慧、無人駕駛、可穿戴設備等新興產業帶來需求增長這三大因素推動下,我國將有望集中優勢力量一舉在第三代半導體行業實現彎道超車,占位領跑,以上便是第三代半導體行業發展趨勢分析所有內容了。
在巨大優勢和光明前景的刺激下,全球各國均在加大馬力布局第三代半導體領域,預計2020年SiC電力電子市場規模在2.1億-2.4億美元之間,複合增速達44%,以下是第三代半導體行業現狀分析。
美、日、歐等各國對第三代半導體進行了積極的戰略部署,英飛凌、羅姆、德儀半導體、意法半導體等國際廠商也紛紛開始在第三代半導體上有所動作,使得第三代半導體材料引發全球矚目,並成為半導體技術研究前沿和產業競爭焦點。第三代半導體行業分析指出,加之,台積電、世界先進、穩懋、X-Fab、漢磊及環宇等一眾台系代工廠參與到第三代半導體的發展,逐漸將第三代半導體推上了C位。
我國原材料的質量、製備問題亟待破解。此外,湖南大學應用物理系副教授曾健平也表示,我國對SiC晶元的製備尚為空缺,大多數設備靠國外進口。國內開展SiC、GaN材料和器件方面的研究工作比較晚,與國外相比水平較低,阻礙國內第三代半導體研究進展的重要因素是原始創新問題。第三代半導體行業現狀分析指出,國內新材料領域的科研院所和相關生產企業大都急功近利,難以容忍長期「只投入,不產出」的現狀。
華為旗下的哈勃科技投資有限公司在2019年8月份投資了山東天岳先進材料科技有限公司,持股10%,而山東天岳是我國第三代半導體材料碳化矽龍頭企業。相對於傳統的矽材料,碳化矽的禁帶寬度是矽的3 倍;導熱率為矽的4-5倍;擊穿電壓為矽的8倍;電子飽和漂移速率為矽的2倍,因此,碳化矽特別適於製造耐高溫、耐高壓,耐大電流的高頻大功率的器件。
台積電(南京)有限公司總經理羅鎮球透露,目前台積電7nm工藝有超過140個產品在生產,同時,台積電還持續投入7nm+和6nm工藝。同時,到目前為止,台積電已經為全世界提供超過10億顆晶片。2020年,台積電最先進的3nm工藝產品可以出現在市場上,並於2022年實現大規模量產。
從全國各省市最新公布的5G基站建設計劃來看,據第三代半導體行業現狀分析統計,已有29個省市公布了2020年5G基站建設計劃。廣東5G大提速,2020年建設6萬座5G基站。從廣東省政府新聞辦舉行第49場疫情防控新聞發布會,省工業和信息化廳副廳長楊鵬飛表示,2020年將全面加速5G網絡建設,爭取年內建設6萬座5G基站,全省5G用戶數量達到2000萬。第三代半導體行業現狀分析預計,到2022年以5G基站和數據中心為代表的新型信息基礎設施投資會超過500億元。
總的來說,第三代半導體產業從來不是完全由市場決定的,都是以企業為主,我國的第三代半導體產業還不具有很強競爭力,第三代半導體企業還需要跟歐美、日韓的企業學習,還有很長的路要走。國家正在規劃將大力支持發展第三代半導體產業寫入「十四五」規劃之中,計劃在2021到2025年的五年之內,在教育、科研、開發、融資、應用等等各個方面對第三代半導體發展提供廣泛支持。下一個五年的經濟戰略包括向無線網絡到人工智慧等技術領域投入約1.4萬億美元,以上便是第三代半導體行業現狀分析所有內容了。