第三代半導體“十問十答” - 工程師

※ [本文轉錄自 Stock 看板 #1VLQeqv5 ]

作者: subpop (尚未通過身分認證) 看板: Stock
標題: [新聞] 第三代半導體“十問十答”
時間: Mon Sep 7 11:34:10 2020

1.原文連結：
https://reurl.cc/R1rdOe

2.原文內容：
十問十答：什麼是第三代半導體？
摘要：第三代半導體是5G時代的主要材料，在中國有其應用市場，且設備要求相對較低，
投資額小，在資本的推動下可以全國遍地開花，未來很大可能會誕生幾家國內的第三代半
導體公司。

一、什麼是第三代半導體？
第三代是指半導體材料的變化，從第一代、第二代過渡到第三代。

第一代半導體材料是以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，目前大部分半導體是基於硅基的。

第二代半導體材料是以砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）為代表，是4G時代的大部分通信
設備的材料。

第三代半導體材料以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）、金剛石為四大代
表，是5G時代的主要材料。

二、第三代半導體的性能優勢？
禁帶寬度大、擊穿電場強度高、包和電子遷移率高、熱導電率大、介電常數小、抗輻射能
力強。

通俗的講，第三代半導體性能優勢：耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻射、導電性能強、工
作速度快、工作損耗低。

三、第三代半導體主要用途？
從材料分類看，第三代半導體材料主要有四類，主要用途如下：

1. 一是III 族氮化物，典型代表GaN，在軍事領域GaN基微波功率器用於雷達、電子對抗
、導彈和無線通信通；在民用商業領域用於基站、衛星通信、有線電視、手機充電器等小
家電。

2. 二是SiC，民用領域電動汽車、消費電子、新能源、軌道交通等領域的直流、交流輸變
電、溫度檢測控制等。例如三菱電機在逆變器用用碳化硅開發出世界最小馬達。2015年豐
田汽車用碳化硅MOSFET的凱美瑞試驗車，逆變器開關損耗降低30%。軍用領域用於噴氣發
動機、坦克發動機、艦艇發動機、風洞、航天器外殼的溫度、壓力測試等。

3.三是寬禁帶氧化物，典型代表氧化鋅ZnO，用於壓力傳感器、記憶存儲器、柔性電子器
件，目前技術和應用不成熟，主要產品有發光二極管、激光、納米發電機、納米線晶體管
、紫外探測器等。

4. 四是金剛石，用於光電子、生物醫學、航空航天、核能等領域的大功率紅外激光器探
測器，技術和應用還在開發中。

從應用領域看，第三代半導體主要有三個應用方向：光電子、電力電子、微波射頻。

1.光電子——激光顯示、環境監測、紫外光源、半導體照明、可見光通信、醫療健康。

2.電力電子——工業機電、新能源並網、軌道交通、電動汽車、智能電網、消費電子。

3.微波射頻——遙感、雷達、衛星通訊、移動基站。

四、第三代半導體市場規模？
根據Omdia的《 2020年SiC和GaN功率半導體報告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半導
體的銷售收入預計8.54億美元。未來十年的年均兩位數增長率，到2029年將超過50億美元
。

根據Yole數據，到2024年SiC功率半導體市場規模將增長至20億美元，其中，汽車市場佔
SiC功率半導體市場比重到2024年預計將達50%。

五、第三代半導體投資額度？
因為第三代半導體工藝產線對工藝尺寸要求不高，從而對設備要求低，所以第三代半導體
工廠的投資額度大約只有第一代硅基半導體的五分之一。

例如在江西九江2019年3月簽約落地的泰科天潤6吋、年產能6萬片/年的碳化硅電力電子器
件生產線總投資額只有10億元。

2019年12月在浙江寧波落地的華大半導體寬禁帶項目，總投資10.5億元，計畫年產能8萬
片4~6英吋碳化硅沉底及外延片、碳化硅基氮化鎵外延片。

六、為什麼說第三代半導體是中國大陸半導體的希望？
第一，第三代半導體相比較第一代第二代半導體處於發展初期，國內和國際巨頭基本處於
同一起跑線。

第二，中國有第三代半導體的應用市場，我們可以根據市場定義產品，而不是像以前跟著
國際巨頭做國產化替代。

第三，第三代半導體難點不在設備、不在邏輯電路設計，而在於工藝，工藝開發具有偶然
性，相比較邏輯芯片難度降低。

第四，對設備要求相對較低，投資額小，國內可以有很多玩家。在資本的推動下，可以全
國遍地開花，最終走出來幾家第三代半導體公司的概率很大。

七、碳化硅產業的全球競爭格局？
1.美國保持全球獨大，擁有科銳、道康寧、II-VI、Dow Corning、Transphorm等世界頂尖
企業，佔有全球碳化硅70~80%產量。

2. 歐洲擁有完整的碳化硅沉底、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。

3. 韓國重點研發和生產高純度SiC粉末、高質量SiC外延材料以及硅基SiC和GaN功率器件
。

4. 日本技術力量雄厚，產業鏈完整，是設備和模塊開發的領先者，擁有松下、羅姆半導
體、住友電氣、三菱化工、瑞薩、富士電機等知名廠商。

5. 中國發展較快，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。

八、碳化硅的國內區域發展情況
1.長三角地區佔63%份額，主要以GaN材料為主，側重電力電子和微波射頻領域。

2. 京津冀地區佔6%，研發實力全國最強，並且具有較強的SiC研究基礎和產業鏈基礎。

3. 閩三角地區佔5%，擁有以三安光電為代表的第三代半導體龍頭企業，有效代工上游材
料企業發展。

4. 珠三角地區佔2%，在半導體照明領域全國領先，是我國第三代半導體產業的南方基地
，擁有“寬禁帶半導體材料、功率器件及應用技術創新中心”。

5. 中西部地區佔14%，科研實力、軍工應用產業鏈較全，已經湧現出一些第三代半導體企
業。

九、第三代半導體相關上市公司？
a) 華潤微電子：

1.氮化鎵——在研項目“硅基氮化鎵功率器件設計及工藝技術研發”，預計總投入2.43億
元，已經投入1082萬元。目標是完成650V硅基氮化鎵器件的研發，建立相應的材料生產、
產品設計、晶圓製造和封裝測試能力，產品應用於智能手機充電器、電動汽車充電器、電
腦適配器等領域。

2.碳化硅——擁有國內首條6英吋商用SiC晶圓生產線正式量產，2020年7月4日，上海慕尼
黑電子展期間，華潤微電子功率器件事業群正式向市場投入1200V和650V工業級SiC肖特基
二極管系列產品，產品可廣泛應用於太陽能、UPS、充電樁、儲能和車載電源等領域。另
外，公司通過華潤微電子控股有限公司與國內領先的碳化硅外延晶片企業-瀚天天成電子
科技（廈門）有限公司達成《增資擴股協議》，增資後公司持有瀚天天成3.2418%的股權
，通過資本合作和業務合作積極帶動SiC業務的發展和佈局。

b)三安光電：

1.氮化鎵業務：由全資子公司三安集成運營，2020H1收入3.75億元，同比增長680.48%。
砷化鎵射頻出貨客戶累計將近100家、氮化鎵射頻產品重要客戶產能正逐步爬坡。

2.碳化硅業務：公司在長沙設立子公司湖南三安從事碳化硅等化合物第三代半導體的研發
及產業化項目，項目正處於建設階段。

c) 士蘭微：

1.在工藝技術平台研發方面，公司依託於已穩定運行的5、6、8英吋芯片生產線和正在建
設的12英吋芯片生產線和先進化合物芯片生產線（2020半年報）。

2.在化合物功率半導體器件的研發上繼續加大投入，盡快推出硅基GaN功率器件以及完整
的應用系統；同時加快SiC功率器件產線的建設。（2019年年報）。

3.參股61.18%杭州士蘭明芯片科技公司，2020上半年收入1.14億元，淨利潤虧損3809萬元
，主業經營範圍為設計、製造：發光半導體器件、化合物半導體器件以及半導體照明設備
；銷售自產產品；貨物進出口。

d) 揚傑科技：

1.面向未來功率器件的中高端領域，儲備硅基氮化鎵技術和人才。完成了高壓碳化硅產品
的開發設計（2019年年報）。

2.公司產品包含碳化硅SBD、碳化硅JBS等（2020上半年報）。

十、怎麼去選擇投資標的？
首先，從事第三代化合物半導體最好的商業模式是IDM模式，推薦關注士蘭微、揚傑科技
。

其次，從工藝看，最受益的是半導體代工廠，推薦關注華潤微電子。

最後，由於第三代半導體處於發展初期，很多優秀公司暫未上市。相關上市公司大多數處
於研發階段，或者產品處於推廣初期，對上市公司收入貢獻很小。目前二級市場適合從概
念股的角度選擇投資標的。

風險提示
第三代半導體產業發展不及預期，相關上市公司概念炒作。

本文作者：何立中，來源：國信證券，原文標題《【國信半導體】第三代半導體“十問十
答”（專題24）》

3.心得/評論：

GG應該還是在第一代吧?



--