硅基|市场前景看涨企业发力布局碳化硅半导体暗战升级

新材料正在重塑全球半导体产业竞争新格局。业内人士希望到2025年，碳化硅的供应商有足够的产能，否则这个行业或许会面临供需不平衡问题。虽然市场空间巨大，但其大规模商用仍需跨越多个方面的关卡。

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在“新基建”和“双碳”目标的推动下，我国第三代半导体产业正加速发展，有望成为绿色经济的中流砥柱，引领新一轮产业革命。
而以碳化硅为代表的第三代半导体，也是支撑新能源汽车发展的关键技术之一，在电机控制器、车载充电器、DC/DC转换器等零部件中发挥重要的作用。虽然其在汽车行业大规模普及尚待时日，但国内外企业瞄准第三代半导体的竞争已经开启。
第三代半导体处在黄金赛道
从上世纪90年代才真正起步，中国半导体产业可谓一直在“自主可控”的道路上奋进。随着第三代半导体崭露头角，我国半导体产业也迎来了新的发展契机。更为重要的是，我国正处在碳达峰阶段，并将逐步过渡到碳中和时代，汽车领域的电气化必将为其提供有力支撑。
从半导体的发展历史看，硅、锗为第一代半导体；砷化镓、磷化铟为第二代半导体的代表；发展到第三代半导体，涌现出碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石、氮化铝等材料。其中，碳化硅、氮化镓目前是技术相对成熟的材料。

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在电力电子领域，电力供应与传输的开和关，可以用半导体的导电和不导电来实现，从而构成了功率半导体的基础。而功率半导体，正是第三代半导体的主要用武之地。据悉，第三代半导体的应用场景通常为高温、高压、高功率场景，器件需要具有较好的耐高温和散热性能，以保证其工作寿命。第三代半导体主要应用于功率器件和射频器件。从应用场景来看，碳化硅器件更适合高压和高可靠性情景，应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件更适合高频情况，应用在5G基站等领域。
业界普遍认为，碳化硅是第三代半导体材料的代表，也是未来能源、交通、制造等领域的重要支撑技术。碳化硅的热导率约是氮化镓热导率的3倍，具有更强的导热性能，器件寿命更长，可靠性更高，系统所需的散热系统更小。
当前，第三代半导体正处于快速发展的黄金赛道。2020年，我国第三代半导体产业电力电子和射频电子总产值超过100亿元，同比增长69.5％。其中，碳化硅、氮化镓电力电子产值规模达44.7亿元，同比增长54％。
从第三代半导体产业发展情况来看，全球市场基本形成了美国、欧洲、日本企业三足鼎立的态势。虽然与国际巨头仍有一定差距，但随着下游市场的需求拉动，我国企业也开始奋起直追。
“新材料正在重塑全球半导体产业竞争新格局。”第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲说道。
新能源汽车或是主力市场
碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，以及光伏、风电等领域。受益于新能源汽车推广，碳化硅功率器件市场有望迎来快速增长。资料显示，到2025年，新能源汽车与充电桩领域的碳化硅市场将达17.78亿美元（约合人民币116.81亿元），约占碳化硅总市场规模的七成。

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“希望到2025年，碳化硅的供应商有足够的产能，否则这个行业或许会面临供需不平衡问题。”半导体研究咨询公司Yole功率与无线部门总监克莱尔·特劳德克指出，碳化硅模块在IGBT市场的应用不断增长，碳化硅技术及基础器件未来发展空间巨大，这也是越来越多企业在这个领域加大投入的原因。

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