深圳中链汇智丨半导体材料持续新增行业迎来变革BBIN

　　据深圳中链汇智了解，在2022年中国产业升级和“双碳”政策推进的关键阶段，半导体和新能源行业再次成为关注的焦点。随着第四次工业革命的到来，大量新技术需要依靠芯片来实现。然而，在过去的几十年里，中国的半导体材料过度依赖进口，自给自足的半导体产业限制了中国信息技术产业的发展。先进半导体材料作为信息技术产业的基石，在国际形势日益动荡的背景下，其供需矛盾日益突出，在许多关键新材料中的地位也逐渐凸显。

　　第三代半导体材料，指带隙宽度明显大于硅(1.1电子伏)和GaAs(1.4电动汽车)的宽禁带半导体材料，主要包括族氮化物（如氮化镓、氮化铝等)、碳化硅氧化物半导体(如氧化锌、GAO 等)。)和菱形等宽度。目前产业化条件主要是SIC和GAN。大多数宽控制区半导体如Aln、Zno、GAO 和金刚石大多处于实验室研究阶段，产业化仍需要时间。

　　第三代半导体材料的性能更好。与SI、GaaS和INP相比，第三代半导体材料具有优异的性能，例如高切割电场强度、高热导率、高电子饱和率、高漂移率和高抗辐射能力。体积/重量，所以第三代半导体材料在大功率、高频、高压、高温、高光效果等领域具有难以比拟的优势和广阔的应用前景。

　　第三代半导体材料已经成为半导体工业的新关注点。首先，传统半导体材料遵循摩尔定律的演化。随着过程难度和成本指数水平的增加，摩尔定律的脚步慢了下来。新方向。其次，能源危机和环境压力日益突出。第三代半导体材料在电力电子、光电子和微波射频领域具有硅器件的优异性能。因素。第三，半导体产业是国家的核心竞争力。建立自主可控的集成电路产业体系是国家的重要发展战略。在第一代半导体集成电路竞争中，中国已经大大落后于国际先进水平，但在第三代半导体集成电路领域，中国与国际先进水平的差距相对较小，有可能实现“弯道超车”。

　　第三代半导体材料是支撑制造业升级的重要保障。第三代半导体材料适用于中高压电子转换、毫米波射频和高效半导体光电子。可应用于光伏、风能、4G/5G移动通信、高速铁路、电动汽车、智能电网、大数据/云计算中心、半导体照明等领域。例如4G/5G通信基站和终端GAN微波射频器件和模块，高速铁路、光伏电站、风能电场和电动汽车使用的SIC基牵引传输系统使用GAN或SIC功率逆变器或转换器，智能电网使用的SIC大功率开关器件，工业控制中的GAN或SIC基电机马达，大数据/云计算中心使用的GAN或SIC基高效电源电源，半导体照明中使用的GAN基高亮度LED。

　　通过国家和地方的大力支持，我国第三代半导体材料发展迅速，形成了较为完整的技术链，部分关键技术指标达到国际先进水平。

　　在SIC衬底和外延方面：我国已经实现了4英寸SIC衬底的量产，开发了6-8英寸SIC单晶样品。基板质量与国际水平还有一定差距。在SIC外延方面，我国已经实现了4-6英寸SIC外延的量产，可以满足3.3kV及以下功率器件制备的需要。极性功率器件的P型SIC外延还处于研究阶段。

　　在GAN衬底和外延方面：我国形成了具有自主知识产权的氢化材料外延(HVPE)技术，实现了2英寸自支撑GAN衬底量产和4英寸小批量，实现了6英寸GAN单晶。对于衬底的开发，晶体质量已达到国际先进水平。在GAN外延方面，根据衬底的不同，分为四种类型：蓝宝石上的GAN、SI上的GAN、GAN-SIC、Gan-ON-GAN。GAN-ON-SAPPHIRE主要用于LED市场，主流尺寸为4英寸；GAN-ON-SI主要用于电气电子和光电子市场。底层GAN外延材料的破解、预警等关键技术问题，部分技术处于国际先进水平；GAN-On-SIC主要用于微波射频市场。中国在GAN HEMT器件外延上成功生长了高质量的4英寸SIC衬底；GAN-ON-GAN的主要应用市场是蓝/绿光激光器，中国尚未实现产业化。

　　在电气电子器件方面：许多中国公司和科研机构掌握了SIC SBD和JFET量产技术，实现了650v-1700v SIC SBD产品和3300V SIC SBD产品样品的大规模出货。用一个650V-1700V的产品开发SIC MOSFET产品不具备产业化。在GAN电力电子器件方面，GAN电力电子器件在650V及以下Si上的产业化应用已经实现，但主要存在器件分立、系统集成度、导通电阻等指标的差异。应用于新能源汽车的1200V Si上的GAN器件在应用上还没有取得突破。

　　在微波射频器件方面：GAN微波射频器件主要包括SIC基GAN、Si基GAN和金刚石基GAN的功率放大器。对于SIC基GAN工艺，主要应用场景是军事和国防领域的雷达和卫星通信。对输出功率的要求比较高。中国研制了一批覆盖C波段和K波段的军用氮化镓HEMT和单片集成电路。无线通信基站用GAN微波功率管上市，但可靠性和工艺技术仍有较大差距。对于SI基GAN器件，主要应用场景是庞大的5G通信系统。输出功率要求不高。对低成本和性价比的要求比较高。我国已推出相关产品，但尚未大规模应用，实质为基于金刚石的GAN射频器件，主要应用场景是军事和国防雷达以及卫星通信。输出功率要求相对较高。目前处于实验室研发阶段。

　　光电器件方面：LED技术小，国际化，部分技术国际领先。目前，在蓝宝石衬底上制备的功率型白光LED产业化光效大于160IM/W，在SI衬底上制备的LED产业化光效大于150IM/W，处于国际领先水平。在汽车照明等高端照明领域，核心专利技术由美国、德国和日本掌握。在新型显示方面，Micro-LED作为下一代显示技术的重要技术路线，从关键设备到芯片、封装、驱动、应用系统，国内企业也进行了全面布局。

　　第三代半导体材料和技术正在加速发展。新一代、5G移动通信、相控阵雷达、高效智能电网、新能源汽车、自动驾驶、工业电源、消费电子等领域。不可替代的应用前景，逐渐成为人工智能核心关键部件和未来智能互联网发展的物质基础。预计将形成万亿级的应用市场，成为新一代制造业的战略要地，成为世界核心竞争力在全球的重要手段和重要支撑。

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　　生产成本已经成为推动大尺寸晶片的主要驱动力。更大的晶圆直径可以提高单晶利用率，降低晶圆制造成本，全球先进水平已经超过大尺寸晶圆生长技术。SIC晶圆量产，而国内主流尺寸为4英寸，加速6英寸SIC衬底及外延材料产业化成为中国企业的必然选择。不断开发新工艺和新技术，降低材料密度，提高产品良率，降低成本，加速突破基板材料、外延、芯片、封装测试瓶颈将成为整个行业未来发展的主旋律。

　　中国第三代半导体工程技术取得突破。有能力的企业有产业化布局，政策完善、配套资源齐全、产业生态良好的地区会吸引企业入驻，形成产业聚集。未来，中国将包围这些地区。形成多个产业集聚区。此外，企业之间的兼并重组也会增加。世界各大公司，如-，Wolfspeed，都开启了整合模式。中国优势企业为了扩大影响力，也会通过兼并重组向上下游延伸。传统半导体公司寻求新利润寻求新利润寻求新利润。增长点和新技术的需求，也会是一个有硬实力的创业公司；下游应用公司也会从自身供应链安全考虑，将产业链向上游延伸。

　　第三代半导体材料在新能源汽车、光伏光伏、消费电子、轨道交通、半导体照明、5G射频等方面具有明显的应用优势。它有明显的应用。随着第三代半导体量产技术的突破和成本的进一步降低，普及率将会逐步提高。电力电子器件在新能源汽车上的应用，MINI/Micro-LED等新一代光电器件，以及UV-LED的应用，将成为未来五年新的风口。

　　超宽制程半导体材料如伽罗a、ALN、钻石等具有击穿电压更高、分流电阻更低、频率更高、功率更大的特点。发展和转型升级的关键核心材料。近年来，国外半导体对超宽控制带半导体更加重视，布局和投资大幅增加。中国也有越来越多的科技人员关注和开展超宽可控半导体的研究。前景看好的行业。逐步推出相关产品。