半导体|后摩尔时代:三代半导体的崛起( 三 )


在功率等级相同的条件下 , 采用SiC器件可将电驱、电控等体积小型化 , 满足功率密度更高、设计更紧凑的需求 , 同时也能使电动车续航里程更长 。
据罗兰贝格估算 , 预计2025年一台纯电动车中电子系统成本约为7030美元 , 较2019年的一台燃油车的3145美元大增3885美元 。 据Strategy Analytics数据显示 , 纯电动汽车中功率半导体占汽车半导体总成本比重约为55% , 远超传统能源汽车的21% 。
特斯拉的Model3车型采用了以24个SiC-MOSFET为功率模块的逆变器 , 是第一家在主逆变器中集成全SiC功率器件的汽车厂商;目前全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用SiC功率器件;此外 , SiC器件应用于新能源汽车充电桩 , 可以减小充电桩体积 , 提高充电速度 。
说完碳化硅再说氮化镓 。 作为第三代半导体材料 , 氮化镓有更高的禁带宽度 , 是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系 , 下游应用包括微博射频器件(通信基站等) , 电力电子器件(电源等) 。
光电器件是氮化镓的主要应用方向 , 2020年占GaN整体市场规模的68% , 市场规模达到224.7亿元左右 。 根据Yole的年度射频GaN技术与市场报告 , 到2025年 , GaN射频市场总额将从7.4亿美元增加到超过20亿美元 , 复合年增长率为12% 。
当前 , 我国5G基站建设力度加大 , 带动了国内GaN微波射频器件市场规模迅速扩张 。 根据CASA统计 , 2020年我国GaN微波射频器件市场规模为66.1亿元 , 同比增长57.2% 。
行业格局
蒸蒸日上的第三代半导体很显然会吸引国际巨头的布局和全球资本的关注 。 在半导体领域 , 美国的领先优势很大 , 根据半导体权威研究机构IC Insights公布的数据 , 2016年全球半导体企业前20强中 , 美国有8家半导体厂商入选 , 可谓独占鳌头 , 而除美国外的其他国家和地区 , 日本、中国台湾地区和欧洲各有3家企业入榜 , 值得注意的是 , 在这份榜单中 , 我国内地没有一家企业入榜 。 笔者查询了最新数据 , 2021年 , 内地只有一家公司上榜 , 就是中芯国际(见下图是2021最新数据 , 美国企业占了半壁江山) 。

国外格局:美日欧三足鼎立
在电力电子产业中 , 美、日、欧三足鼎立 , 其中美国拥有科锐(CREE)、道康宁、II-VI公司等业界翘楚 , 占有全球大量的SiC企业 。 GaN领域美国也具有较为完整的产业链 , 在外延、器件及应用环节都具有生产企业;欧洲方面SiC产业链完整 , SiCrystal、英飞凌科技(Infineon)、意法半导体(ST)等企业实力出众;日本精于模块开发 , 拥有富士电机、罗姆半导体(ROHM)、东芝等著名企业 。
下表是光大证券归纳的国际大厂在三代半导体领域的布局动作 。

国内格局:蒸蒸日上
自2014年工信部发布《集成电路产业发展推进纲要》开始 , 这些年来管理层一直高度重视半导体行业的发展 , 在政策以及资金的支持下 , 也确实在行业里有了一些代表性的公司 。
根据三代半导体材料的不同 , 下面进行两条产业链的梳理:碳化硅产业链、氮化镓产业链 。
碳化硅产业链环节分为设备、衬底片、外延片和器件环节 。 从事衬底片的国内厂商主要有露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等;从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和东莞天域等;从事碳化硅功率器件的厂商较多 , 包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等 。
氮化镓产业链分为衬底、外延片和器件环节 。 尽管碳化硅被更多地作为衬底材料(相较于氮化镓) , 国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业 , 主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等;从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等;从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等 。