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　　基于外洋第三代半导体手艺和财产开展和海内第三代半导体近况的综合状况来看，到“十四五”末，GaN射频范畴支流晶圆尺寸为6英寸，SiC电力电子支流晶圆尺寸将呈现6~8英寸共存

　　基于外洋第三代半导体手艺和财产开展和海内第三代半导体近况的综合状况来看，到“十四五”末，GaN射频范畴支流晶圆尺寸为6英寸，SiC电力电子支流晶圆尺寸将呈现6~8英寸共存。经由过程产物晶圆尺寸的提拔，将进一步低落中国在GaN射频器件和SiC电力电子器件范畴的研发和消费本钱，进步中国产物的国际合作力。

　　面临中国第三代半导体宏大的使用市场，该当按照市场和使用牵引界说产物及开展形式，不成一味跟从国际巨子做国产化替换。比年来投资和建厂热度高涨，太多厂商在长工夫内进入这一新兴市场，已有大批企业在停止第三代半导体的相干研发与消费，触及单晶衬底质料、内涵质料、器件设想和制作工艺，但需意想到今朝质料投资比重过大、离构成完好健全的财产生态另有必然的差异；仍存在财产规划分离、同质化合作严峻、财产投资均匀力度不敷、低程度反复、有投资无手艺、产物综合合作力不强等成绩及风险。将来几年能否会惹起过于剧烈的市场所作和产能多余而招致国产厂商开展受阻需求考虑。

　　物美价廉的产物是一个财产开展的永久大旨，扩展晶圆尺寸是最有用的路子之一。第三代半导体财产链具有较着的上游牵引效应，衬底、内涵、器件制作是其辨别于传统半导体消费的枢纽环节，此中衬底及内涵消费占本钱60%以上。今朝，中国GaN射频器件产物研发和消费以4英寸晶圆系统为主，SiC电力电子器件产物处于产物导入和小批量使用阶段，海内支流的SiC衬底、内涵和产线英寸系统。据BAE体系公司估量，若GaN射频器件从4英寸晶圆消费转到6英寸晶圆消费，每平方毫米本钱将会从3美圆降到1.5美圆。而成熟的8英寸SiC手艺将有用处理6英寸SiC晶圆芯片产量有限和边沿华侈过大的成绩，使单元芯片本钱低落30%~50%。

　　表1 “十四五”“新型显现与计谋性电子质料”重点专项2021—2023年第三代半导体标的目的收罗定见指南

　　按照中华群众共和国产业和信息化部（简称：工信部）公布的陈述，停止2023年5月末，中国5G基站的数目已到达284.4万个，挪动物联网终端用户超20.5亿。中国事环球首个建成5G SA（自力组网）收集的国度，让端到端收集切片、海量毗连、超高牢靠5G特征阐扬到极致。作为新基建之首，2019—2022年，投资逐年爬升至4016亿元。2025年，中国5G收集建立投资累计将达1.2万亿元，动员相干投资超越3.5万亿元。按照挪动通讯“十年一代”的开展特性，5G开展由浅入深，5G手艺还在连续向前演进，5.5G估计将于2024年进入商用阶段。新的尺度将经由过程构建频谱操纵、原生野生智能、上行加强、聚焦行业、智能办理及绿色低碳等6大中心支柱，到达才能加强、鸿沟延长和服从提拔的终极目的，鞭策5G行业使用的片面浸透。陪伴低频段的饱和使用和更宽带宽、更大通讯容量的需求，5G通讯势必向毫米波频段演进，6G挪动通讯以至将频次进步到太赫兹。传统射频器件的产物形状已不克不及满意新的请求，需求研发毫米波单片集胜利率放大器芯片，集成放大、开关、低噪放的收发一体多功用芯片。GaN太赫兹器件具有更大的电子有用质量、更高的纵向声子能量、更快的子带间电子散射、更大的负阻区电流峰谷比和更高的二维电子气密度等，在太赫兹范畴中具有劣势。固然，当频次进入太赫兹频段，操纵厚膜工艺的传统收发模块将没法满意基站小型化、高服从、高集成的请求，需立异研发操纵微电子工艺的三维封装工艺，完成从传统的二维集成向三维集成逾越，功用向集整天线、收发、掌握、数模转换等功用的三维集成多功用封装器件开展，完成器件的体积、质量削减1个数目级以上，功用提拔1个数目级以上。

　　《科技导报》创刊于1980年，中国科协学术会刊，次要登载科学前沿和手艺热门范畴打破性的功效报导、威望性的科学批评、引领性的高端综述，揭晓增进经济社会开展、完美科技办理、优化科研情况、培养科学文明、增进科技立异和科技功效转化的决议计划征询倡议。常设栏目有院士卷首语、智库概念、科技批评、热门专题、综述、论文、学术聚焦、科学人文等。

　　在GaN衬底方面，财产链上游原质料包罗GaN衬底及GaN内涵片，原质料本钱较高。以GaN-on-Si晶圆为例，8英寸晶圆器件数目比6英寸晶圆多80%~90%，这对器件本钱有间接的影响。中国相干企业开展较好，如英诺赛科已成为环球最大的8英寸Si基GaN量产企业。而GaN-on-SiC则次要受制于半绝缘SiC晶圆衬底尺寸限定。在衬底范畴，GaN衬底仍然存在必然手艺艰难，1片2英寸的GaN晶片，在国际市场上的售价高达3000~5000美圆，并且数目十分有限。因而，大大都厂商用SiC或蓝宝石作为GaN的衬底质料。如许做固然衬底环节工艺更简朴，本钱低一些，但简单呈现裂纹、曲翘等缺点。当前，GaN内涵片的品格和良率险些决议了器件产物的机能和良率，而且内涵片本钱也险些占到全部GaN代价链的50%。2015年前后，外洋多家公司和研讨单元已制出毫米级厚度的2英寸自支持GaN衬底，并完成批量消费，4~6英寸的GaN衬底手艺也曾经有报导。住友化学等公司已完成低位错密度的105cm-2 GaN单晶衬底的同质内涵发展。Sciocs公司曾经胜利建造6英寸GaN衬底原型，并抓紧成立量产手艺，方案10年内将GaN单晶衬底的贩卖额进步3倍以上。海内相干企业也不竭加大GaN衬底研产才能，自2021年至今，逐渐研发胜利1、2、4科技小建造 手工 简朴、6英寸GaN单晶质料。

　　在SiC晶圆衬底方面，正不竭向大尺寸标的目的演进，衬底尺寸越大，单元衬底可制作的芯片数目越多，单元芯片本钱就越低。2015年，Wolfspeed公司展现了8英寸SiC样品；2019年完成了首批8英寸SiC晶圆样品的制样；2022年4月，成为天下上第一个正式启用8英寸SiC晶圆厂，并在2023年第1季度已完成出货；同时，Wolfspeed还斥资数十亿美圆扩建已有的美国工场，并在德国新建8英寸SiC产线。其他国际支流厂商中，Coherent公司一样在2015年展现了8英寸导电型SiC衬底，2019年又推出了半绝缘8英寸SiC衬底，方案2024年完成量产，并方案2025年行进步包罗8英寸衬底在内的消费才能5~10倍。Infineon在2020年9月颁布发表其8英寸SiC晶圆消费线英寸SiC衬底器件量产，并将大幅扩建其马来西亚工场以建整天下上最大的8英寸SiC晶圆厂。ST、ROHM等多家企业也将8英寸SiC量产方案提到了2023年，接踵重金投资新建大范围厂房。今朝，Wolfspeed是当前天下上唯逐个家能够量产8英寸SiC晶圆的公司，其他大大都国际企业则将其量产节点定在2023年阁下。在将来2~3年内，Wolfspeed的8英寸SiC产能主导职位将连续，直到更多公司的产能提拔。

　　作者简介：高爽，中电科第三代半导体科技有限公司，工程师，研讨标的目的为宽禁带半导体财产经济学；郑宇亭（通讯作者），中电科第三代半导体科技有限公司，工程师，研讨标的目的为宽禁带半导体根底。

　　针对存在的成绩，需对准国度严重需求，鞭策探究新型举国体系体例，聚合科技立异资本，聚焦第三代半导体枢纽中心手艺和严重使用标的目的，对全手艺系统停止团体规划，梳理出“成熟手艺”“需求打破”“前沿手艺”的手艺点，出力撑持与产线相干的共性手艺和前沿手艺的攻关，充实阐扬中国宏大市场劣势和需求使用真个财产动员感化，链接全行业劣势资本，不竭优化立异资本设置，对峙研发与使用双轮协同驱动，完成手艺打破和科技功效快速转化，构成将来劣势长板，增进相干范畴财产高质量开展，掌握将来第三代半导体使用端新机缘，为国防宁静、数字经济及“双碳”计谋供给有力支持。

　　经由过程国度政策及相干部委连续重点撑持，中国第三代半导体手艺在“十二五”“十三五”时期功效不竭出现，在根底科学成绩上得到了打破性停顿，获得了一系列中心常识产权，为中国第三代半导体财产的开展奠基了根底，也培育了一批科研人材和立异团队。“十四五”国度重点研发方案（2021—2023年）指南已宣布，持续将第三代半导体列入“新型显现与计谋性电子质料”重点专项停止重点撑持（表1），连续处理能用好用及可连续立异才能的成绩，鞭策财产化程度连续进步。

　　中国GaN财产构成中游企业向上游和下流延长的趋向，曾经根本实如今射频、LED和电力电子器件等范畴的全笼盖。比年来，各厂商在GaN范畴的项目接连出现。特别在衬底范畴表示凸起。完成GaN单晶质料发展的n型搀杂、抵偿搀杂，研制出高电导率和半绝缘的GaN单晶。4英寸（1英寸=2.54cm）GaN衬底产物厚度达（650±50）μm，缺点密度3×106cm-2；4英寸掺铁GaN衬底产物厚度可达（420±50）μm，缺点密度5×106cm-2；同时，完成环球范畴内初次厚度打破1cm的GaN晶体。GaN射频器件方面，中国已构成系列化GaN微波功率器件和单片微波集成电路（MMIC）产物，事情频次到达W波段，最高输出功率超500W，收发一体多功用集成芯片是研发的热门，已到达国际先辈程度。GaN电力电子器件方面科技小建造 手工 简朴，海内企业曾经推出高压超低导通电阻及耐压650~700V的Si基高压GaN功率器件产物。在使用端，今朝海内GaN功率元件市场的开展次要由消耗电子驱动，枢纽使用次要包罗快速充电器，和音频、无线充电、电源和其他消耗级产物等使用处景。跟着GaN电力电子器件手艺日益成熟，也开端向新能源汽车及产业使用浸透。

　　国表里第三代半导体开展的汗青和近况显现出以垂直整合制作（IDM）为主的开展形式。 尽人皆知科技导报官网，当前SiC及GaN的终端使用需求量很大，而衬底晶圆产能则相对不敷，且市场次要把握在几家供给商手里。 各器件厂商不克不及够永久依靠内部供给衬底，因而，纷繁将衬底整合到器件和手艺的全部制作计谋傍边。 今朝，外洋次要的第三代半导体企业如Wolfspeed、ST、ROHM、Infineon科技资讯网站、Qorvo、Sumitomo等均接纳这一形式开展和强大，部门企业同时也经由过程并购不竭完美IDM形式，好比ST收买Norstel、ROHM收买SiCrystal、Infineon收买GaN System，onsemi收买GTAT。 近年，西欧等国度关于第三代半导体范畴确当局撑持，也次要以具有产线的IDM企业为主。 比方2020年，美国国防部撑持Qorvo公司制作先辈异质集成封装（SHIP）射频制作和原型设想中间。 2021年，美国国防部初级研讨方案局撑持Transphorm研讨蓝宝石衬底的GaN内涵片。 2023年，美国空军撑持MACOM开辟现有GaN-on-SiC手艺。 欧盟也经由过程资金投入撑持BOSCH、ST等环绕SiC功率半导体，成立弹性的欧洲供给链。 海内次要第三代半导体企业一样接纳IDM形式，同时仍不竭出现出向IDM形式转型的企业，如2021年斯达半导体颁布发表募资20亿元投资高压特征工艺功率芯片和SiC芯片研发及财产化项目，并方案提拔SiC芯片及车规级全SiC功率模组消费才能。 这标记着其开端从Fabless向IDM形式 的改变。

　　究竟上，环球次要国度早期的财产奠定开展计划都具有了较着的国防军事偏向与使用需求。今朝，GaN基HEMT的微波射频手艺根本完成了相对前代半导体的大逾越。环球规划GaN基半导体射频器件的主要厂商有美国的Cree（现Wolfspeed）、Qorvo、MACOM和Raytheon等，另有德国的Infineon，加拿大的GaN Systems，日本的三菱机电，和荷兰的NXP等。从制作成熟度方面看，美国Raytheon公司和Qorvo公司的GaN产物已到达其国防部制作成熟度评价第一流，GaN射频器件的制作工艺已满意最好机能、本钱和容量的目的请求，并已具有撑持全速度消费的才能。2014年，Raytheon公司颁布发表在“爱国者”防空体系布置利用GaN模块的先辈雷达；2021年，将其GaN-on-Si手艺受权给了GlobalFoundries公司，以配合开辟出能处置5G和6G毫米波旌旗灯号的IC制程，将GaN基射频器件（RF）范围化量产程度升至一个新台阶，进一步紧缩了RF的本钱。

　　第三代半导体在光电子、射频电子和电力电子3个范畴阅历20多年的开展，支持了万亿级的市场范围，而且还在不竭地出现新的使用处景，激起新的开展潜力。

　　1993年，跟着第1个具有微波特征的氮化镓（GaN）高电子迁徙率晶体管（HEMT）器件被公然报导，第三代半导体疾速进入微波射频的研发和使用范畴，特别是GaN射频器件，以其独有的高功率、高服从、高线性、高事情电压、抗辐照等优良特征，成为硅（Si）、砷化镓（GaAs）等器件的幻想替换者，在军事配备、航空航天、第五代挪动通讯（5G）手艺等范畴阐扬了主要的感化，并展示出了宽广的开展远景。

　　作为环球半导体手艺和财产的前沿范畴，第三代半导体对国防宁静和百姓经济开展具有主要计谋意义。在当前手艺快速迭代、产物不竭拓展的枢纽窗口期，列国对半导体国际话语权的争取日益剧烈。中国在该范畴具有较好的根底，已成立从衬底、内涵、设想、制作、封测到使用较为完好的财产链，手艺及财产化才能不竭开展，自立可控才能不竭加强，已完成功效在挪动通讯、新能源汽车等数字经济主要范畴的批量使用。作为环球最大第三代半导体使用市场，中国已展示出以使用牵引手艺立异的壮大驱动力，正在向“更大尺寸、更低本钱、更高机能”的标的目的不竭开展。固然，中国第三代半导体财产化开展也面对诸多应战，离构成完好健全的财产生态仍有必然差异。颠末“十二五”“十三五”的不竭开展，整体上曾经处理中国第三代半导体“有没有”的成绩，“十四五”时期则重点处理“能用、好用”和可连续立异才能的成绩。“十四五”曾经过半，第三代半导体财产完成高质量开展的需求愈加火急。将来，仍旧需求国度层面临财产开展的计谋指点，经由过程阐扬新型举国体系体例劣势，对峙使用与研发双轮驱动，躲避处理存在的成绩，阐扬国度级立异平台等对财产开展的引领及中心手艺攻关感化，经由过程当局、企业、高校配合发力，支持中国第三代半导体财产安康开展，掌握将来使用新机缘。

　　纵观环球半导体范畴，军事配备对新质料、新器件、新工艺的需求是增进半导体范畴开展的主要诱因。第三代半导体是支持国防建立的枢纽中心，是把握将来战役自动权的枢纽要素。第三代半导体具有的优良机能可以使雷达、通讯配备、扶引头体积大幅减小。同时可以大幅提拔作战效能，关于进步配备无人化、智能化、信息化程度都具有非常主要的支持感化，已成为列国在国防科技范畴博弈的核心。比方，接纳第三代半导体器件后，雷达在不增长体积和质量的条件下，探测间隔和精度完成大幅提拔，可发明并锁定隐身目的；经由过程宏大组合功率可间接销毁敌方电子器件，完成电子对立硬杀伤；特种战役步队在无线电寂静前提下，可完成通讯。美国鄙人一代电子滋扰机、长途辨认雷达、制导导弹、全电化舰船综合电力体系等也普遍利用了第三代半导体。

　　今朝，海内从衬底内涵质料制备，到芯片加工，再到模组消费等各个范畴都不竭有企业崭露锋芒，Fabless企业需求和晶圆代工场的Foundry形式深化共同，互相增进，这将有助于增进全部财产链协同安康开展。整体而言，行业团体将逐步显现IDM形式与Fabless+Foundry形式共存的场面，以各骄傲足终端市场差别的使用处景，同时也是第三代半导体企业贸易形式将来的开展标的目的，既能随市场颠簸实时扩展或削减产能，也能够就近满意地区性市场需求。

　　当前虽然IDM形式具有手艺的内部整合劣势，有益于积聚工艺经历，可是，因为半导体行业的周期性，IDM公司简单受制于原有牢固产能，堕入被动场面，且企业需求从设想到制作再到封测，笼盖全部消费链需求壮大的手艺撑持和薄弱的资金气力，这一门坎关于大大都小型或草创企业来讲是没法超越的。与之同时，跟着芯片终端产物和使用的日趋冗杂，芯片设想难度快速提拔，研发所需的资本和本钱连续增长，促使财产合作不竭细化，无晶圆厂Fabless形式则成为芯片设想企业的支流运营形式之一。此类企业专注于芯片的研发设想与贩卖，将晶圆制作、封装、测试等消费环节外包给专注代工消费的Foundry形式企业完成。好比，2023年Foundry形式代表企业如GlobalFoundries、DBHiTek等不竭经由过程企业协作协同开辟SiC及GaN手艺并进步消费才能。跟着将来使用市场的快速增加及新兴使用市场的不竭表现，依托IDM企业也会存在必然的供给链欠缺征象，如SiC车规级芯片欠缺就尤其较着。专注SiC芯片制作、封测等环节的Foundry形式企业就显得尤其主要，以Foundry+Fabless相分离的形式将不竭呈现。比拟而言，GaN市场和使用处景及产能较小，将来一段工夫内还将以IDM为主。

　　陪伴新的事情场景，可重构多功用功放、集成差别功用的微波毫米波多功用电路、收发一体组件、数字收发组件、太赫兹芯片、三维集成多功用器件、超大功率器件、异质异构集成器件等新形状的产物需求不竭被提出，增进第三代半导体新手艺、新产物的探究与立异性研发与财产化。第三代半导体范畴不竭出现新的使用处景、不竭呈现新的尺度，对第三代半导体器件提出了新的需求，传统的单功用器件将会被高频段、高功率、多功用、高集成、小型化的集成器件替换，最少在将来10~15年内，还将持续支持数字经济等新兴财产和数十万亿级的市场开展。

　　今朝，研发和财产化才能较好的企业有中国电科、三安集成、杭州士兰微电子股分有限公司（士兰微）、华润微、深圳根本半导体有限公司（根本半导体）等。这些IDM企业最大的特性是晚期就成立第三代半导体研发线，经由过程当局和本身资金连续的投入提拔研发才能和服从和工艺线加工才能，这敌手艺快速提拔和本钱掌握十分有益。反之，操纵产线的加工才能，不竭发掘根底质料和设想潜力，经由过程质料、设想和工艺不停交融，完成最优的器件成果。加上产物的牢靠性、良率的进步，对产物差同化、本钱及持久供货的包管，经由过程IDM形式完成由立异链到代价链的改变。SiC和GaN器件的机能和市场所作力枢纽在于制作环节，新进入市场的国产厂商必需把握这一枢纽环节才气确保将来的市场职位。国际器件厂商也在向上游质料范畴扩大，以掌握自动。海内次要厂商接纳IDM形式是准确的挑选。比年来，跟着均匀良率的提拔、器件制作周期收缩、产能晋级及自研+国产装备支持，IDM财产集群生态形式的优化完成了财产链服从，大幅低落器件本钱。

　　第三代半导体向来也是当局撑持的主要范畴之一，颠末十几年的开展，在根底实际、质料等方面获得了较好的研讨功效。从装备供给到晶圆和器件制作，再到体系集成，海内企业的兴起将鞭策向当地采购的改变。但是，在目宿世态体系中，还没有呈现明白的供给指导者。相干范畴的研发正处于一个瓶颈期。在传统的单功用器件范畴，研发和手艺程度上曾经到达必然的高度，较难再有较着的提拔。财产化手艺才能与外洋存在必然的差异，产线加工才能与新形状的产物研发程度不克不及完整婚配，形成研发产物滞后于使用处景需求。

　　21世纪初，以S波段固态微波射频器件为代表，美国起首将碳化硅（SiC）使用到配备中，虽然随后逐步被GaN代替，但其具有的高耐压、高频次特征获得电力电子范畴的喜爱，正逐渐成为Si电力电子器件的替换者，特别是2002年后，SiC单晶衬底手艺疾速开展，制作本钱大幅低落，将来将在新能源汽车、高铁、智能电网等范畴阐扬严重感化科技小建造 手工 简朴科技导报官网，估计支持10万亿元以上的市场范围。

　　5G基站对射频器件提出更高的请求，传统的横向分散金属氧化物半导体（LDMOS）没法顺应5G的高频次，而GaN顺应的频次范畴拓展了40GHz以至更高，可顺应5G高频的需求；GaN具有软紧缩特征，更简单预失真和线性化，完成更高的服从；GaN能够做到更高的功率密度，到达LDMOS器件功率密度的4倍阁下；GaN封装尺寸仅是LDMOS的1/4~1/7，GaN射频器件更合用于5G基站。2010年，GaN基高功率微波放大器件起首使用于小体积、高线性度等高端基站装备，开端向挪动通讯市场投放。跟着挪动通讯（4G）无线收集根底设备建立的片面放开，2014年GaN使用较着增加，而2GHz以上Si基LDMOS器件的市场占据率从92%降落至76%。而5G的推出，让GaN微波功率放大器承受度更高，在高频段下，只能依靠GaN基HEMT器件。今朝，GaN基HEMT的微波射频手艺根本完成了第三代半导体相对前代半导体（Si基LDMOS、GaAs/InP基pHEMT等）的大逾越。

　　在SiC范畴，今朝海内已构成从配备、质料、器件到使用的完好财产链。国产化配备方面已具有晶体发展、质料加工、内涵发展、高温注入、封装组装、检测测试等全工艺段，触及链条各环节中心装备研发及财产化才能。今朝，衬底质料已完成由4英寸向6英寸SiC衬底的改变，并曾经开辟出8英寸SiC衬底，完成小批量供货；山东天岳先辈科技股分有限公司（天岳先辈）在液相法制备高质量低缺点8英寸晶体也已获得打破；6英寸SiC内涵片涵盖600~1700V SiC电力电子器件用质料，8英寸内涵产物连续下线。在器件环节，海内厂商正在增强SiC器件的手艺研发和产线投资以加快国产替换。在SiC MOSFET方面，中国电子科技团体有限公司（中国电科）、三安光电股分有限公司（三安光电）、扬州扬杰电子科技股分有限公司（杨杰科技）等厂商曾经开辟出1200V系列产物，其比导通电阻等特征表示超卓，部门完成装车。在SiC二极管方面，三安光电、华润微电子有限公司（华润微）、闻泰科技股分有限公司（闻泰科技）等厂商研制出的SiC二极管机能数据表示优良，次要使用于超高机能、低消耗和高服从电源等范畴。终端使用层上，新能源汽车占比最大，多品牌、多范例新能源汽车不竭接纳SiC计划科技资讯网站，800V将成为电动汽车支流平台。

　　2020年9月，中国明白提出2030年“碳达峰”与2060年“碳中和”目的。第三代半导体被称为绿色半导体，SiC电力电子器件具有高击穿电压、高服从、高频次等特征，其器件节能性是硅器件的4倍，是支持“双碳”计谋的中心器件。由其制成的芯片在新能源汽车、光伏逆变、轨道交通、智能电网等场景具有宽广的使用远景。 在新能源汽车范畴，高压直流/直流转换，需求650V及以下的肖特基势垒二极管（SBD）器件；车载充机电（OBC）需求1700V以下的SiC金氧半场效晶体管（MOSFET），其导通电阻触及25、40、80、160mΩ品级；在主驱中需求电压1200V，导通电阻小于15mΩ，电流100A以上芯片研发功率品级为400、600、800A品级的功率模块，满意差别续航里程的需求。同时，高压架构是完成大功率快充的必经之路，跟着800V快充体系的提高，需求研发新的SiC电力电子器件产物，以满意电压、电流、导通电阻变革的需求，在新能源汽车范畴的使用向更高电压、更大电流、更小导通电阻演进。接纳SiC功率器件因其对电能较高的转化服从能够提拔电池的能量操纵率。比方，在装备了1200V SiC MOSFET的体系中，逆变器能耗可低落60%以上，同时低落整车能耗，完成更少的电池容量需求。别的，因其功率密度大，高频次可削减电力转化模块的体积和质量，也因对高温的耐受才能更强使其节流了散热组件，完成了整车轻量化。如接纳全SiC MOSFET的双向OBC，可较Si计划完成开关频次进步1倍以上，且功率器件和栅极驱动数目都削减30%以上，使体系轻量化和团体运转服从提拔。综合来看，接纳SiC功率器件驱动的新能源汽车能够大幅低落能量消耗，实如今一样的电池容量下续航里程增长5%~10%。在工信部等三部委印发的《产业范畴碳达峰施行计划》中指出，2030年新增新能源、干净能源动力交通东西比例到达40%阁下，为SiC电力电子器件的使用开展供给了宽广的市场。

　　颠末20余年的开展，中国第三代半导体曾经具有手艺打破和财产协同开展的根底，财产已到发作前期，中国企业正在为之筹办，自立可控才能不竭加强，合作气力不竭提拔。 比方在汽车财产，中国今朝曾经操纵开展新能源汽车的形式拉近和美国、欧洲、日本等国度和地域的间隔，并在某些范畴完成了引领； 与半导体相干的精细制作程度和配套才能快速提拔，为相干配备国产化打下坚固根底，支持了中国数千亿的照明市场和5G基站布置建立，将来SiC电力电子器件将会进一步支持万亿级的电能转换使用市场。

　　海内多家厂商也接踵进军8英寸SiC梯队。2020年，山西烁科晶体有限公司8英寸衬底片研发胜利；2022年，完成8英寸N型SiC抛光片小批量消费。2022年，北京天科合达半导体股分有限公司 （天科合达）暗示方案在2023年完成8英寸导电型SiC衬底的小范围量产。 同时，天科合达和天岳先辈与Infineon的和谈也将加快国产8英寸衬底的量产历程。 2023年2月，浙江晶盛电机股分有限公司（晶盛电机）暗示已完成了6英寸到8英寸的扩径和质量迭代，完成8英寸抛光片的开辟并完成小批量消费。 5月，瀚每天成电子科技（厦门）股分有限公司（瀚每天成）颁布发表已胜利开辟具有自立常识产权的8英寸内涵工艺，并具有了量产才能。 6月，三安光电与ST告竣新的协作和谈，拟投资32亿美圆建立一家8英寸SiC内涵和芯片代工合伙工场。 同月，中电化合物半导体有限公司（中电化合物）与韩国Power Master签署了包罗8英寸SiC质料在内的持久供给SiC质料的和谈。 10月，哈尔滨科友半导体财产配备与手艺研讨院有限公司（科友半导体）首批8英寸SiC衬底颁布发表下线年内获得打破的企业还包罗浙江东尼电子股分有限公司（东尼电子）、山西天成半导体质料有限公司（天成半导体）、杭州乾晶半导体有限公司（乾晶半导体）等。 在衬底环节，各企业纷繁宣布扩产方案，进一步完成国产化替换； 在内涵环节，中电国基北方团体有限公司（中电国基北方）科技导报官网、广东天域半导体股分有限公司（东莞天域）、河北普兴电子科技股分有限公司（普兴电子）、芜湖启示半导体有限公司 （启示半导体）等亦有规划。

　　本文在阐发第三代半导体主要计谋意义的根底上，会商了中国在相干范畴手艺和财产化才能的开展情况，论述了“大尺寸、降本钱”是当前碳化硅及氮化镓手艺的开展重心，并讨论了第三代半导体行业企业开展形式和能够存在的成绩及风险。虽然中国已具有优良根底，但仍存在不敷科技资讯网站，倡议在国度政策的指点下，以使用牵引完成开展，加大产线的连续撑持力度，体系地丰硕产物形状，增进第三代半导体财产高质量开展，掌握将来使用新机缘。

　　在绿色能源范畴，光伏发电发生的直流电若要并入电网需求逆酿成交换电，电能转换历程需求功率器件的到场。SiC功率模块与接纳Si基IGBT的功率模块比拟，可将开关丧失低落85%，接纳SiC功率器件可间接提拔电能的转化服从。据国际能源署（IEA）估量，到2024年，假设仅2%的散布式太阳能光伏体系布置了SiC，其分外可发生的发电量将多达10GW。中国事电能耗损大国，2022年全社会用电量约8.6万亿千瓦时，智能电网需求万伏千安级第三代半导体电力电子器件，计划2035年完成商用，其市场需求比新能源汽车愈加宽广。这一场景需求的SiC电力电子器件击穿电压和电流是新能源汽车器件的10倍以上，其研发和消费均有素质不同。一样需求从质料、设想、工艺、封装等环节停止立异研发，是SiC电力电子器件的远期市场需求。

　　20世纪80年月初，第三代半导体初露峥嵘，领先在化合物照明范畴获得严重打破，今朝曾经在环球构成万亿级的市场范围。近3年受新冠疫情影响，第三代半导体开展有所缓滞，但环球体量仍以每一年约10%的复合增加率进步。跟着深紫外发光二极管（LED）、Mini-LED、Micro-LED等改革手艺的呈现，第三代半导体在光电子范畴又开拓出新型显现、聪慧农业、医疗安康等新的使用处景，将进一步扩展市场范围。

　　在轨道交通范畴，国表里曾经存眷SiC器件在牵引变流器体系中的使用研讨，此中一些机构曾经将产物市场化并在轨道列车上装置运转。三菱机电公司开辟了一款合用于轨道列车牵引体系的3.3kV全SiC功率模块，经由过程将该高耐压全SiC功率模块使用于轨道车逆变器体系中的主电路体系，主电路体系能够比现有体系节省约莫30%的功率。近期，SiC在轨道交通范畴又获得新停顿，成都地铁、西安地铁接踵使用了基于SiC变流器和永磁同步机电牵引体系。今朝，中国都会轨道交通运营线万km大关，“十四五”末对应的里程估计到达1.5万km，天下铁路停业里程到达16.5万km，此中高速铁路5万km。这一场景是中压SiC电力电子器件的劣势，将逐渐替换Si基电力电子器件，是中期的市场需求。

　　跟着5G建立历程的规划和促进，中国5G频段从开端4.9、3.5、2.6GHz逐渐扩大到2.1GHz、700MHz及最新的900MHz。基站构造从开端的大范围麋集型多输入多输出天线阵列（massive multiple-input multiple-output，Massive MIMO）回归到传统的MIMO构造，基站的收发通道也从本来的64、32通道削减到8、4通道。同时，关于GaN射频器件提出了新的需求，请求器件的输出功率从本来的100W量级到达500~700W以至更高的功率量级。频次、通道数、功率的改动，需求从质料、设想、工艺、封装等环节停止立异研发，满意新的基站研发和消费需求。

　　5G是当前代表性、引领性的收集信息手艺，具有高速率、泛在网、低功耗、低时延、高牢靠的特性，将完成万物泛在互联、人机深度交互，浸透到经济社会的各行业各范畴，成为支持经济社会数字化、收集化、智能化转型的枢纽新型根底设备。