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新能源“拱火”第三代半导体
更新时间 2021-12-15 17:07
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近日，随着碳中和相关政策持续落地，第三代半导体（也称宽禁带半导体）的发展迎来东风，由于碳化硅和氮化镓都有助于提升能效，企业的投入意愿也在不断的增强。12月8日，国家发改委等四部门印发的新方案提出，到2025年，数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。
根据专业人士的估算，若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级成为氮化镓功率芯片器件，将减少30%-40%的能源浪费。而氮化镓目前已经在5G基站中使用，并且不少企业正在布局数据中心的氮化镓电源产品。
因此，尽管跟现在设备抢手和供应链短缺大环境有关，但是第三代半导体市场的火热可见一斑。近日，一家LED供应链人士表示：“现在越来越多的企业在布局第三代半导体公司，购置相关设备都比较紧张。”
国内探索能否“弯道超车”？
从产业链看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位，而面对确定的市场前景，国内的企业也蜂拥而至。
但要和国外相比，国内企业仍然存在很多差距，首先是碳化硅的衬底，海外目前是6英寸转8英寸，国内现在只能达到4英寸转6英寸，有很大差距；另一个是海外商用碳化硅使用了MOS管，而国内还在使用二极管。
而且碳化硅在中国有100多个项目，几乎没有做车规级的，因为行业门槛很高，车规级和工业级、消费级相比，做可靠性实验的时间完全不是一个数量级的。因为坐上车，最重要的是安全，一个车厂要采用一个车规级的器件没有三五年是不行的。
虽然国内的汽车厂也有跟一些企业合作，但是要长期合作，国内的车厂采用的车规级的进口的器件、芯片都存在供应紧张的问题。现在国内车厂的国产化有巨大的空间，我们首先要和国外的车规级芯片、器件做到同等水平，在此基础上再去发展和创新。
碳化硅整合，氮化镓起步
虽然相比硅市场，第三代半导体的市场份额还很小，现在主要聚焦在功率半导体等领域，但是增长空间巨大。目前产业化主要机种在碳化硅和氮化镓两个方向，其中碳化硅应用已有十多年，产业化更加成熟。
据相关人士预测，全球的SiC功率市场规模将从2020年的6.9亿美元增长到2025年的33.9亿美元，其中新能源汽车将成为最主要的驱动力，SiC将在主逆变器、OBC、DCDC中取得主要的应用，另外在车外的充电桩和光伏储能领域有很大的应用。
再看今年来兴起的氮化镓市场，基于快充市场而崛起，这个赛道上既有新兴企业，也有老牌公司。氮化镓的市场目前还处于一个初级阶段，目前在消费市场快速起量，例如苹果今年推出了140瓦的GaN快充，预计氮化镓整个市场规模会从2020年的4800万美元增长到2025年的13.2亿美元。
不难看出，近5年内，第三代半导体规模将迎来数倍的扩张，这也体现在设备需求的增长上，不少的厂商都在积极扩产。整体来看，市场上第三代半导体等材料明确增长，其中氮化镓、碳化硅是增长最为明显的。
成本、良率、需求的多重挑战
碳化硅有了十多年的应用发展，相比氮化镓更为成熟，在和硅的竞争中，由于器件本身的特性，碳化硅替代的工艺更方便。但就在近两三年，氮化镓在快充这一赛道得到了验证，产业迅速开始规模化，而不论良率提升还是成本下降都需要规模化来进行正循环。
由于硅的工艺已经非常成熟，在单个芯片成本上具有优势，碳化硅或氮化镓单个器件成本可高达硅的4倍，车规级可能高到2倍左右。但是碳化硅或氮化镓降低了系统性成本，比如可以减轻汽车相关组件的体积，提高效率，进而可以缩小电池成本，所以从整车系统看，成本还是下降的。
同时芯片的应用还和自动化产线息息相关，只有导入全自动化的生产模式后，第三代半导体才能以更低的成本进入市场。要和硅芯片直接竞争的话，需要产业链上下游的配合，从性能、放量、终端客户验证都需要很好的配合，才能让第三代半导体进入产业化流程。
生产之外，第三代半导体企业还面对着盈利、需求的考验，有产业链人士表示：“功率器件生意很难做，有时甚至要倒贴，比如在不少商务合同中，如果出现产品赔偿的问题，功率器件企业还需要赔偿客户损失的利润，而非器件本身的成本。”
在半导体元器件领域，超毅电子拥有21年销售经验，是亿光21年授权代理商，深受客户信赖，销售包括LED、光电耦合器、SiC功率器件、保护器件在内的全系列半导体元器件产品，欢迎各大应用厂商前来咨询。
根据专业人士的估算，若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级成为氮化镓功率芯片器件，将减少30%-40%的能源浪费。而氮化镓目前已经在5G基站中使用，并且不少企业正在布局数据中心的氮化镓电源产品。
因此，尽管跟现在设备抢手和供应链短缺大环境有关，但是第三代半导体市场的火热可见一斑。近日，一家LED供应链人士表示：“现在越来越多的企业在布局第三代半导体公司，购置相关设备都比较紧张。”
国内探索能否“弯道超车”？
从产业链看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位，而面对确定的市场前景，国内的企业也蜂拥而至。
但要和国外相比，国内企业仍然存在很多差距，首先是碳化硅的衬底，海外目前是6英寸转8英寸，国内现在只能达到4英寸转6英寸，有很大差距；另一个是海外商用碳化硅使用了MOS管，而国内还在使用二极管。
而且碳化硅在中国有100多个项目，几乎没有做车规级的，因为行业门槛很高，车规级和工业级、消费级相比，做可靠性实验的时间完全不是一个数量级的。因为坐上车，最重要的是安全，一个车厂要采用一个车规级的器件没有三五年是不行的。
虽然国内的汽车厂也有跟一些企业合作，但是要长期合作，国内的车厂采用的车规级的进口的器件、芯片都存在供应紧张的问题。现在国内车厂的国产化有巨大的空间，我们首先要和国外的车规级芯片、器件做到同等水平，在此基础上再去发展和创新。
碳化硅整合，氮化镓起步
虽然相比硅市场，第三代半导体的市场份额还很小，现在主要聚焦在功率半导体等领域，但是增长空间巨大。目前产业化主要机种在碳化硅和氮化镓两个方向，其中碳化硅应用已有十多年，产业化更加成熟。
据相关人士预测，全球的SiC功率市场规模将从2020年的6.9亿美元增长到2025年的33.9亿美元，其中新能源汽车将成为最主要的驱动力，SiC将在主逆变器、OBC、DCDC中取得主要的应用，另外在车外的充电桩和光伏储能领域有很大的应用。
再看今年来兴起的氮化镓市场，基于快充市场而崛起，这个赛道上既有新兴企业，也有老牌公司。氮化镓的市场目前还处于一个初级阶段，目前在消费市场快速起量，例如苹果今年推出了140瓦的GaN快充，预计氮化镓整个市场规模会从2020年的4800万美元增长到2025年的13.2亿美元。
不难看出，近5年内，第三代半导体规模将迎来数倍的扩张，这也体现在设备需求的增长上，不少的厂商都在积极扩产。整体来看，市场上第三代半导体等材料明确增长，其中氮化镓、碳化硅是增长最为明显的。
成本、良率、需求的多重挑战
碳化硅有了十多年的应用发展，相比氮化镓更为成熟，在和硅的竞争中，由于器件本身的特性，碳化硅替代的工艺更方便。但就在近两三年，氮化镓在快充这一赛道得到了验证，产业迅速开始规模化，而不论良率提升还是成本下降都需要规模化来进行正循环。
由于硅的工艺已经非常成熟，在单个芯片成本上具有优势，碳化硅或氮化镓单个器件成本可高达硅的4倍，车规级可能高到2倍左右。但是碳化硅或氮化镓降低了系统性成本，比如可以减轻汽车相关组件的体积，提高效率，进而可以缩小电池成本，所以从整车系统看，成本还是下降的。
同时芯片的应用还和自动化产线息息相关，只有导入全自动化的生产模式后，第三代半导体才能以更低的成本进入市场。要和硅芯片直接竞争的话，需要产业链上下游的配合，从性能、放量、终端客户验证都需要很好的配合，才能让第三代半导体进入产业化流程。
生产之外，第三代半导体企业还面对着盈利、需求的考验，有产业链人士表示：“功率器件生意很难做，有时甚至要倒贴，比如在不少商务合同中，如果出现产品赔偿的问题，功率器件企业还需要赔偿客户损失的利润，而非器件本身的成本。”
在半导体元器件领域，超毅电子拥有21年销售经验，是亿光21年授权代理商，深受客户信赖，销售包括LED、光电耦合器、SiC功率器件、保护器件在内的全系列半导体元器件产品，欢迎各大应用厂商前来咨询。
