20 世纪 50 年代,硅基芯片成为那把开启“地球村”的金钥匙。2020 年,5G、新能源等成为全球关注的新风向,市场已经敏锐地注意到,这次或将由宽禁带半导体成为那把开启世界产业革命的钥匙。

 

 

禁带宽度大是第三代半导体材料典型

第三代半导体材料普遍都具有宽禁带(禁带宽度 Eg>2.3eV)、高击穿电场、较大的电子饱和速度和抗辐射能力等特点。

 

其中,禁带宽度大于 2.3eV 是第三代半导体材料最为典型的特点,也是碳化硅、氮化镓某些性能优于硅材料的主要原因。

 

具体来说,碳化硅材料的热导率更高,在高功率、高温和 1200V 以上的大电力领域中具备更大的应用潜力,比如智能电网、交通、新能源汽车、光伏、风电等领域;

 

氮化镓材料电子迁移率较高,适合在高频率、1000V 以下的高频小电力领域中应用,有三大应用方向,分别是射频、光电、电力电子器件。

 

 

新基建的加码提供了宝贵机遇

贯穿于新基建中的半导体产品主要有三类,特别是以氮化镓为核心的射频半导体,在新基建中颇具桥头堡意义。

 

①以碳化硅以及 IGBT 为核心的功率半导体;

 

②以氮化镓为核心的射频半导体;

 

③以 AI 芯片为核心的 SOC 芯片、人工智能芯片。

 

在新基建与国产替代的加持下,国内宽禁带半导体产业将迎来巨大的发展机遇。

 

氮化镓和碳化硅为首的第三代半导体是支持新基建的核心材料,以及第三代半导体器件在新兴应用领域的渗透迅猛,发展的意义不言而喻。

 

SiC 基 SBD、MOSFET 及 GaN 基 HEMT 功率器件是特高压输电、轨道交通和新能源汽车的核心器件。

 

而时下国内新基建提速是大势所趋也是国家倡导,更为我国第三代半导体产业发展提供了新契机。

 

以第三代半导体材料为基础制备的电子器件是支撑新基建 5G 基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩等领域的关键核心器件。

 

 

最有机会实现技术超车的一代

新基建浪潮下,无论是 5G、物联网还是数据中心、人工智能等,都潜藏着海量的芯片需求。

 

受到国际贸易形势等因素影响,我国相关产业面临着高端芯片等核心技术受制于人的局面,迫切需要新一代半导体技术的发展与支撑。

 

以碳化硅和氮化镓为核心材料的宽禁带半导体,弥补了硅的不足,成为继硅之后最有前景的半导体材料。

 

宽禁带功率半导体是我国与发达国家差距相对较小的领域,最有机会实现技术上的弯道超车,特别是实现高压大功率器件,使我们摆脱功率半导体中的被动局限,也能做到 0 到 1 的突破与首创。

 

 

有望成为产业链国产化的重要抓手

近些年来,中国的对半导体产业链的重视亦已凸显,不论是新基建对 5G、集成电路的重视,还是两期国家大基金的成立,都为芯片产业提供了土壤,也将惠及半导体材料的创新。

 

尽管我国在第三代半导体材料的布局方面稍显落后,但并未遭遇“卡脖子”的情况。

 

我国第三代半导体器件市场有着巨大的增长空间,或能成为倒逼上游材料发展的一大动力。

 

2019 年我国第三大半导体器件市场规模达到 86.29 亿元,增长率为 99.7%;

 

到 2022 年,中国第三大半导体器件市场规模有望冲破 608.21 亿元,增长率为 78.4%。

 

消费市场的热度背后,是整个第三代半导体产业链上下游的积极联动。目前,我国已经形成完备的碳化硅材料、氮化镓材料产业链。

 

取得第三代半导体材料上的突破,或许就是中国集成电路产业弯道超车的一个有力抓手。

 


首次站位宽禁带半导体产业发展视角

11 月 6 日,2020 年中国宽禁带半导体技术论坛发布了《宽禁带功率半导体“十四五”建议书》。

 

这是我国半导体行业首次站位宽禁带半导体产业发展视角,为国家战略新兴产业顶层设计及行业内企业发展的战略选择提供了重要依据。

 

《建议书》中提到:建立健全支撑碳化硅、氮化镓材料、器件、模块和应用全产业链的配套产业体系,重点建设配套辅助材料、芯片制造设备、芯片封装和监测设备等的自主保障能力;

 

夯实宽禁带功率半导体材料和器件产业化基础,在 5G 等领域实现重点突破等具体产业发展问题。

 

当前,我国把宽禁带半导体产业列入国家重大战略,以碳化硅和氮化镓为首的宽禁带半导体是支持新基建的核心材料。

 

 

结尾:

2020 年是“十三五”和“十四五”时期承上启下的重要一年,站在这一时间点上,面向未来。

 

而宽禁带半导体成为中国高科技产业的重要关注点,在国家政策的扶持和新基建引领下,也将成为未来半导体产业发展的重要引擎,行业发展也将迎来新契机。