21世紀經濟報道記者倪雨晴 深圳報道“現在越來(lai)越多的企業在布局第三代半導(dao)體公司(si)，購置(zhi)相關(guan)設備(bei)都比較緊(jin)張。”近日(ri)，一家LED供(gong)應鏈(lian)人士(shi)向21世(shi)紀經濟報道記者表示。

盡管設備搶手和供應(ying)鏈短(duan)缺大環境有關，但是第三代半(ban)導(dao)(dao)體（也(ye)稱(cheng)寬(kuan)禁帶半(ban)導(dao)(dao)體）市場的火(huo)熱可見一斑。在日前集邦咨詢(xun)化合(he)物(wu)半(ban)導(dao)(dao)體新應(ying)用前瞻分析(xi)會上，集邦咨詢(xun)化合(he)物(wu)半(ban)導(dao)(dao)體分析(xi)師龔(gong)瑞驕表示：“據我們統計，去年整(zheng)個寬(kuan)禁帶半(ban)導(dao)(dao)體（功率(lv)和射頻部分）的投(tou)資(zi)規模達(da)到了709億(yi)，比上一年翻了一倍多。”

同時，第三(san)代半導體(ti)應用需求也(ye)在增長，隨著碳化(hua)硅（SiC）進入新能源(yuan)汽車產業(ye)鏈、氮化(hua)鎵（GaN）在快充上的規模化(hua)應用，第三(san)代半導體(ti)逐(zhu)步進入消費端和(he)工業(ye)端，在功率半導體(ti)領(ling)域嶄露頭角。

值得(de)一(yi)提(ti)的(de)是，碳中(zhong)(zhong)和相關政策(ce)正持續對(dui)第三代(dai)半導(dao)體發(fa)展帶來東風(feng)，由于(yu)碳化硅(gui)和氮(dan)化鎵(jia)都(dou)有助于(yu)提(ti)升能(neng)效，企(qi)業的(de)投入意愿也在(zai)增強。12月8日(ri)，國家發(fa)改委等四部門印發(fa)的(de)新方案提(ti)出，到2025年(nian)，數據(ju)中(zhong)(zhong)心和5G基(ji)本形成綠色集(ji)約的(de)一(yi)體化運行格局(ju)。根據(ju)天風(feng)證(zheng)券的(de)測算，若(ruo)全球采用硅(gui)芯片器(qi)件的(de)數據(ju)中(zhong)(zhong)心都(dou)升級為氮(dan)化鎵(jia)功率芯片器(qi)件，將減(jian)少30%-40%的(de)能(neng)源浪費。而氮(dan)化鎵(jia)目前已經在(zai)5G基(ji)站中(zhong)(zhong)使用，并(bing)且不少企(qi)業正在(zai)布局(ju)數據(ju)中(zhong)(zhong)心的(de)氮(dan)化鎵(jia)電(dian)源產(chan)品。

眼下，第三代半導(dao)體正迎(ying)來黃金發展(zhan)期，但同(tong)時也需(xu)要(yao)注意，產業(ye)仍處在初級階段，整(zheng)體規模較小，眾多企業(ye)涌入，更(geng)要(yao)關注實際(ji)的市場(chang)需(xu)求。

國內探索“直道超車”  未來5年進入整合期

從產業鏈看(kan)，第三代(dai)半(ban)導(dao)(dao)體(ti)主(zhu)要有襯底、外延、設計、制造、封測、應用等(deng)環節，目前(qian)國(guo)外的半(ban)導(dao)(dao)體(ti)公司仍占據核心地(di)位，而(er)面對(dui)確定(ding)的市場(chang)前(qian)景(jing)，國(guo)內的企業也蜂擁而(er)至。

其中，LED產業集群是一支重要力量，因為在照明、顯示等光電器件中，原本就需要使用氮化鎵等材料，所以三安光電、華燦光電等企業已經具備材料和工藝的基礎、以及相關生產的經驗，這是他們的優勢。當然光電器(qi)件和功率IC之(zhi)間的工藝差異(yi)明顯，IC技術難度升級，產線拓展也存在著挑戰。

對于氮(dan)化鎵的(de)布局，華(hua)燦(can)光(guang)電(dian)副總裁王江波向21世紀經(jing)濟報(bao)道記者表(biao)示：“2020年華(hua)燦(can)光(guang)電(dian)募集約(yue)3億元投(tou)向GaN電(dian)力(li)電(dian)子器件領域。電(dian)子電(dian)力(li)器件與公司深耕的(de)光(guang)電(dian)領域應用市場(chang)有所不同，但材料(liao)體(ti)系相(xiang)似(si)，工藝(yi)制備方(fang)面有一定相(xiang)通(tong)(tong)之處，電(dian)力(li)電(dian)子器件產(chan)品(pin)工藝(yi)段更為復雜，線寬控制和設備的(de)要(yao)求更高。目前6英寸(cun)硅基(ji)GaN 電(dian)力(li)電(dian)子器件工藝(yi)已通(tong)(tong)線，預計2022年推出(chu)650V cascode產(chan)品(pin)，2023年具備批量(liang)生產(chan)和代工能力(li)。”

在(zai)未來的(de)產品規劃上，王(wang)江波表示(shi)，華燦光電不僅僅針對快充領域(yu)，也會(hui)面向數據中心，電動汽車、通訊等領域(yu)布局。

對于華燦光電而(er)言，切(qie)入第三代半導體一(yi)(yi)方面是產(chan)業的橫向(xiang)拓(tuo)展(zhan)，另一(yi)(yi)方面也符(fu)合公司探索高端化的路線；再看三安(an)光電，版圖更加完(wan)善，除了(le)氮化鎵產(chan)線，今年長(chang)沙的碳(tan)化硅全產(chan)業鏈(lian)生產(chan)線一(yi)(yi)期(qi)投產(chan)。

LED之外，擁有功率半導體經驗的企業們也在加速布局，比如聞泰(tai)科技(ji)，在氮化(hua)鎵(jia)功率器件(jian)領(ling)(ling)域頻頻落子并出貨，旗下安世(shi)半導體也(ye)和汽車企業進行合作。國內(nei)功率半導體龍頭(tou)華潤微積(ji)極布(bu)局第(di)三(san)代(dai)半導體，已有碳化(hua)硅產(chan)品量產(chan)，也(ye)研發(fa)了氮化(hua)鎵(jia)器件(jian)。制造(zao)領(ling)(ling)域，以北方(fang)華創(chuang)、中微為代(dai)表的設備(bei)廠(chang)商也(ye)迎來第(di)三(san)代(dai)半導體的增(zeng)量市場。

同時(shi)，諸多專注(zhu)于做第三代半導體(ti)的(de)國(guo)內公司也在(zai)(zai)成(cheng)長(chang)中(zhong)，比如氮化(hua)鎵(jia)功率(lv)芯片領(ling)域迅速(su)增長(chang)的(de)英諾賽科(ke)(ke)；碳化(hua)硅領(ling)域的(de)基本半導體(ti)、天(tian)科(ke)(ke)合達、天(tian)岳先進、同光晶體(ti)等等，并(bing)且聚焦在(zai)(zai)襯底環節的(de)企業尤其多。

和國外相比，國內企業仍存在差距，龔瑞驕告訴記者：“第一個是碳化硅的襯底，海外目前是6英寸轉8英寸，國內現在是4英寸轉6英寸，有很大差距；另一個海外商用碳化硅使用了MOS管，而國內還在使用二極管。”

有(you)業內人士指出，碳化(hua)(hua)硅在中國(guo)(guo)100多個(ge)項(xiang)目(mu)，幾乎沒有(you)做車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)的(de)，因為(wei)行(xing)業門檻很高，車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)和工(gong)(gong)業級(ji)(ji)(ji)、消費(fei)(fei)級(ji)(ji)(ji)相比，做可(ke)靠性實驗的(de)時(shi)間完(wan)全(quan)不一(yi)樣，不是一(yi)個(ge)數(shu)量級(ji)(ji)(ji)，其(qi)表示：“消費(fei)(fei)級(ji)(ji)(ji)只需要(yao)(yao)幾十(shi)小時(shi)，工(gong)(gong)業級(ji)(ji)(ji)要(yao)(yao)幾百小時(shi)，而(er)車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)要(yao)(yao)幾千小時(shi)，因為(wei)坐上車(che)，最重要(yao)(yao)的(de)是安全(quan)，一(yi)個(ge)車(che)廠要(yao)(yao)采(cai)(cai)用一(yi)個(ge)車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)的(de)器(qi)(qi)件沒有(you)三五年是不行(xing)的(de)。雖然國(guo)(guo)內的(de)汽(qi)車(che)廠也(ye)有(you)跟(gen)一(yi)些企業合作，但是要(yao)(yao)長(chang)期合作，國(guo)(guo)內的(de)車(che)廠采(cai)(cai)用的(de)車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)的(de)進口的(de)器(qi)(qi)件、芯片都(dou)存在供應緊張(zhang)的(de)問題。現在國(guo)(guo)內車(che)廠的(de)國(guo)(guo)產化(hua)(hua)有(you)巨大的(de)空間，我們首先要(yao)(yao)和國(guo)(guo)外的(de)車(che)規(gui)(gui)級(ji)(ji)(ji)芯片、器(qi)(qi)件首先做到同等水平，在此(ci)基礎(chu)上再去發展(zhan)新的(de)創新。”

在(zai)近年(nian)(nian)的(de)(de)科技博弈中，國(guo)內(nei)(nei)對半(ban)導體產(chan)業關注空(kong)前，第(di)三代(dai)半(ban)導體也(ye)被視為(wei)彎道(dao)超(chao)車(che)(che)(che)的(de)(de)一(yi)個方向，對此(ci)，上述業內(nei)(nei)人士談道(dao)：“其(qi)實在(zai)彎道(dao)的(de)(de)時(shi)候(hou)跑(pao)快了(le)容易摔跤，正確(que)的(de)(de)做(zuo)法是(shi)在(zai)直(zhi)線(xian)(xian)的(de)(de)時(shi)候(hou)超(chao)車(che)(che)(che)。現在(zai)國(guo)內(nei)(nei)是(shi)遍地的(de)(de)游擊(ji)隊，要(yao)直(zhi)線(xian)(xian)超(chao)車(che)(che)(che)就要(yao)打造軍團(tuan)，海外也(ye)是(shi)這么一(yi)個過(guo)(guo)程，有了(le)資(zi)本(ben)的(de)(de)支持(chi)，可以把這些游擊(ji)隊整合起來，去實現直(zhi)線(xian)(xian)超(chao)車(che)(che)(che)。所以未(wei)來5年(nian)(nian)，我預(yu)測是(shi)一(yi)個整合的(de)(de)過(guo)(guo)程。”

碳化硅整合 氮化鎵起步

雖然(ran)相比硅市場，第三代半導體(ti)的市場份(fen)額還很小，現在(zai)主要聚(ju)焦在(zai)功率半導體(ti)等領域，但是增長空(kong)間巨(ju)大。

龔(gong)瑞驕(jiao)談(tan)道，受益于(yu)新(xin)能(neng)源革命，下游的(de)(de)光伏(fu)、儲能(neng)、新(xin)能(neng)源汽車以(yi)及工業(ye)自動化的(de)(de)爆(bao)發，功率半導(dao)體行業(ye)迎來了(le)新(xin)的(de)(de)高景氣周(zhou)期，“整(zheng)個功率半導(dao)體、分離(li)器件和(he)模(mo)(mo)塊的(de)(de)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)將從2020年(nian)的(de)(de)204億(yi)美(mei)(mei)金增長到2025年(nian)的(de)(de)274億(yi)美(mei)(mei)金，寬(kuan)禁帶半導(dao)體的(de)(de)市(shi)場(chang)規(gui)模(mo)(mo)將從2020年(nian)的(de)(de)不到5%達到2025年(nian)的(de)(de)接近17%。”

第三代半導體材(cai)料目前產業化(hua)主要集(ji)中在碳化(hua)硅(gui)(gui)和(he)氮化(hua)鎵兩(liang)個方向，其中碳化(hua)硅(gui)(gui)應用(yong)已(yi)有十(shi)多年，產業化(hua)更加成熟(shu)。

“我們預測全球的SiC功率市場規模將從2020年的6.8億美元增長到2025年的33.9億美元，其中新能源汽車將成為最主要的驅動力，SiC將在主逆變器、OBC、DCDC中取得主要的應用，另外在車外的充電樁和光伏儲能領域有很大的應用。在這兩年光伏儲能領域SiC會有加(jia)速的滲透(tou)，當(dang)然它和(he)汽車市場還是遠遠不能比。”龔(gong)瑞驕分析道。

在全球碳化(hua)硅市場上，科(ke)銳、意法半導體、英飛凌(ling)(ling)、羅姆等一(yi)線廠(chang)商(shang)(shang)持續加碼，并(bing)進入(ru)(ru)到產業鏈一(yi)體化(hua)競爭(zheng)的(de)(de)過程中。龔瑞驕談道：“英飛凌(ling)(ling)、羅姆等等廠(chang)商(shang)(shang)都(dou)在向上游延伸(shen)，涉及到材料領(ling)域，特別是(shi)(shi)(shi)對SiC襯底的(de)(de)爭(zheng)奪(duo)。主要是(shi)(shi)(shi)基于以下兩(liang)點原因(yin)，第一(yi)是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)SiC襯底的(de)(de)高(gao)產品附(fu)加值，第二是(shi)(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)SiC襯底的(de)(de)技(ji)術(shu)制程非(fei)常復雜，它(ta)的(de)(de)晶體生長(chang)非(fei)常緩慢，也成為(wei)(wei)SiC晶圓(yuan)產能的(de)(de)關鍵制約點。未來我們認為(wei)(wei)取得一(yi)個(ge)SiC襯底的(de)(de)資源也會成為(wei)(wei)進入(ru)(ru)下一(yi)代電(dian)動(dong)車功率器件的(de)(de)入(ru)(ru)場門票。”

再(zai)看近年來興起(qi)的(de)(de)(de)氮化鎵市(shi)場，基于快充(chong)市(shi)場而崛(jue)起(qi)，這個(ge)賽道上既(ji)有納微半導體等新(xin)興企業，也(ye)有PI等老(lao)牌公司。龔瑞驕(jiao)表(biao)示：“GaN的(de)(de)(de)市(shi)場還處于一個(ge)初(chu)期階段，目前在消費(fei)(fei)(fei)市(shi)場快速起(qi)量，蘋果今年推出了(le)140瓦的(de)(de)(de)GaN快充(chong)，我們(men)(men)也(ye)認(ren)為(wei)GaN確實需要從消費(fei)(fei)(fei)電子(zi)做一個(ge)過渡，反復驗證它的(de)(de)(de)可靠(kao)性，然后(hou)建立一個(ge)產(chan)能(neng)(neng)和生(sheng)態(tai)的(de)(de)(de)格(ge)局，方(fang)便以后(hou)推向(xiang)工(gong)業級以及車(che)規級。另外GaN整(zheng)個(ge)市(shi)場規模將會從2020年的(de)(de)(de)4800萬美(mei)元增長到(dao)2025年的(de)(de)(de)13.2億美(mei)元。除了(le)消費(fei)(fei)(fei)電子(zi)，我們(men)(men)認(ren)為(wei)它會有很大應用的(de)(de)(de)產(chan)品是新(xin)能(neng)(neng)源汽車(che)、電信以及數據中(zhong)心。”

在他看來，隨著集成度的(de)(de)提升(sheng)，氮化鎵還是IDM和垂(chui)直(zhi)分工并存。IDM中，除了英諾賽科等極少數(shu)的(de)(de)初創(chuang)企業，都是以傳統大(da)廠為主(zhu)；在垂(chui)直(zhi)分工領域基本上都是初創(chuang)企業，也成為行業關(guan)鍵(jian)的(de)(de)推動(dong)力(li)。

不難看出，近5年內，第三代半導體規模將迎來數倍的擴張，這也體現在設備需求的增長上。設備龍頭AIXTRON（愛思強）副總經理方子文向21世紀經濟報道記者表示：“不少客戶在積極擴產，整體來看，市場上第三代半導體等材料明確增長，其中氮化鉀、碳化硅，還有磷化銦三種材料增長最為明顯。”

此(ci)外，方子文還談道，由于受(shou)到全球產業鏈短缺的影(ying)響，目前相關設備(bei)(bei)的交付周期從6個月(yue)延(yan)長(chang)至(zhi)8-9個月(yue)左右，但是設備(bei)(bei)廠商整體產能充足。

成本、良率、需求的多重挑戰

碳化(hua)(hua)硅有了(le)十多年(nian)的(de)應用發展，相比(bi)氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鎵更為成(cheng)熟，在(zai)(zai)和(he)硅的(de)競爭中，由(you)于(yu)器件(jian)本身的(de)特性，碳化(hua)(hua)硅替代的(de)工藝更方便，相對而(er)言氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鎵難(nan)度(du)更大。但是就(jiu)在(zai)(zai)近兩三年(nian)，氮(dan)(dan)化(hua)(hua)鎵在(zai)(zai)快充(chong)這一賽道得到了(le)驗證(zheng)，650伏快充(chong)這一消費級市場(chang)起(qi)來后，產業迅(xun)速開始規模化(hua)(hua)，而(er)不論良率提升還是成(cheng)本下降都需要規模化(hua)(hua)來進行正循環(huan)。

由于硅工(gong)藝(yi)已(yi)經(jing)非常成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)熟，在單個(ge)芯(xin)片成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)上具有優勢(shi)，據了解，碳(tan)化(hua)(hua)硅或氮化(hua)(hua)鎵的(de)(de)(de)單個(ge)器件可(ke)以高(gao)(gao)達硅的(de)(de)(de)4倍(bei)。“從汽車(che)來(lai)說，單個(ge)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)可(ke)能(neng)高(gao)(gao)到(dao)兩倍(bei)左右，但是(shi)（碳(tan)化(hua)(hua)硅）降(jiang)低了系(xi)統(tong)性成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)，比如(ru)應用到(dao)汽車(che)上可(ke)以減(jian)輕汽車(che)相(xiang)關組件的(de)(de)(de)體積(ji)，提高(gao)(gao)效率，進而就可(ke)以縮小電池成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)，所以從整車(che)系(xi)統(tong)看，成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)本(ben)還是(shi)下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)。”龔瑞驕向(xiang)記者舉例道。

但是對于第三代半導體企業而言，依然面臨成本的挑戰，產業鏈的各個環節也在想方設法降本增效、提升良率，多位從業者向21世紀經濟報道記者表示，隨著量產推進，成本將會快速下降。

其中(zhong)，設備(bei)商扮演著重要(yao)角色(se)，“產(chan)(chan)業發(fa)展起來，最關鍵(jian)的(de)就是要(yao)節(jie)省成本(ben)(ben)，（碳化硅領(ling)域）今天相(xiang)比(bi)競爭對手(shou)，愛(ai)思強有10%到15%的(de)成本(ben)(ben)優勢，我(wo)們(men)預計在(zai)2023年(nian)還(huan)可以繼續下(xia)降(jiang)25%左右(you)的(de)成本(ben)(ben)，”方子文(wen)談道，“在(zai)氮化鎵領(ling)域，我(wo)們(men)的(de)生產(chan)(chan)成本(ben)(ben)到2023年(nian)會持(chi)續下(xia)降(jiang)20%到30%左右(you)，我(wo)們(men)的(de)產(chan)(chan)能也會提升20%到30%左右(you)。”

這又和自(zi)動化(hua)(hua)產(chan)(chan)線息(xi)息(xi)相關，眾(zhong)所(suo)周知(zhi)硅芯片產(chan)(chan)線自(zi)動化(hua)(hua)程(cheng)(cheng)度已經(jing)非常(chang)高，產(chan)(chan)線上(shang)人力要素減少，可(ke)以(yi)全(quan)年無休運轉，第三代半導體也將(jiang)經(jing)歷這一(yi)進化(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)。方子文(wen)回顧道(dao)：“8年前就有客戶表示(shi)，氮化(hua)(hua)鎵(jia)材料非常(chang)好，但是(shi)沒法(fa)用，因(yin)為(wei)當時(shi)產(chan)(chan)線還處在手工作坊的做法(fa)。所(suo)以(yi)他們(men)對我們(men)提出(chu)了設(she)備(bei)自(zi)動化(hua)(hua)的要求(qiu)，這樣才(cai)能和現(xian)有的器件在工藝流程(cheng)(cheng)上(shang)進行(xing)競爭。于是(shi)我們(men)很(hen)早期(qi)的時(shi)候(hou)就進行(xing)了氮化(hua)(hua)鎵(jia)設(she)備(bei)的研發，之后快充市(shi)(shi)場爆(bao)發，市(shi)(shi)場崛起。”

導入全自(zi)動化的生產模式(shi)后，第三代(dai)半導體能(neng)以(yi)更低的成本(ben)進入市(shi)(shi)場，在方(fang)子文看來(lai)，第三代(dai)半導體SiC和(he)GaN是一個非常大的市(shi)(shi)場，在和(he)硅直接做競爭(zheng)，這需(xu)要(yao)產業(ye)鏈上(shang)下游的配合，從Performance、到放量(liang)、終端客戶驗證都需(xu)要(yao)很好(hao)的配合，才能(neng)讓SiC、GaN最(zui)終走量(liang)，進入產業(ye)化的進程。

在不少業內人士看來，第三代半導體在技術層面并沒有太大瓶頸，國內外的實驗室能夠進行技術攻關，但是最關鍵的在于量產，這就涉及到團隊的生產經驗、人才構成等因素。

生產之外，第(di)三代半導體(ti)企(qi)業還(huan)面(mian)對著盈利(li)、需(xu)求的(de)(de)考驗，有產業鏈人士向記者表示(shi)：“功率(lv)器件(jian)生意很(hen)難做，有時甚至要倒貼。比如(ru)在(zai)不少商務合同中，如(ru)果出現產品賠(pei)(pei)償(chang)的(de)(de)問題(ti)，功率(lv)器件(jian)企(qi)業還(huan)需(xu)要賠(pei)(pei)償(chang)客戶損失的(de)(de)利(li)潤，而非器件(jian)本身的(de)(de)成本，因此前(qian)端承受的(de)(de)風險(xian)較大，一些投資機構開始會(hui)優先選擇封裝環(huan)節企(qi)業來降低風險(xian)。”

因(yin)此，多位半導體資深人士也向記者談(tan)道，對(dui)于新(xin)晉企業，一定要(yao)緊貼市場需求，不能(neng)只是投資驅動發展，更需要(yao)明(ming)確出海(hai)口，進行差(cha)異化的產業競(jing)爭。