沈波 教授

第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長(zhǎng)

北京大學(xué)理學(xué)部副主任、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心主任

國(guó)家863計(jì)劃“第三代半導(dǎo)體”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組組長(zhǎng)

先后獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)

 

9月以來(lái)，第三代半導(dǎo)體概念受到資金的追捧，19只概念股跑贏同期上證指數(shù)，其中，聚燦光電、易事特、乾照光電等個(gè)股月漲幅均超80%以上。第三代半導(dǎo)體是什么？有哪些優(yōu)勢(shì)？應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？中國(guó)能否在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域“彎道超車”？ 第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長(zhǎng)沈波為您解讀。

 

 

沈波介紹，與第一、二代半導(dǎo)體相比，第三代半導(dǎo)體耐高壓、耐高溫，熱導(dǎo)率高、抗腐蝕、穩(wěn)定性更好，這些性能優(yōu)勢(shì)是由氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)兩種材料自身的特性決定的。具體來(lái)看，碳化硅更適用于高電壓、大電流、高功率的場(chǎng)合，氮化鎵則更適用于中低壓、中功率和需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合。

 

基于性能特點(diǎn)，第三代半導(dǎo)體可以應(yīng)用在三大領(lǐng)域，分別是光電子器件，如半導(dǎo)體照明、激光器等；射頻電子器件，如5G通信基站、雷達(dá)等；功率電子器件，如新能源汽車、快充、光伏、風(fēng)電、特高壓電網(wǎng)等。

 

 

新能源車和5G等下游新興領(lǐng)域能給第三代半導(dǎo)體帶來(lái)多大增長(zhǎng)空間？沈波認(rèn)為，用于充電樁和汽車電動(dòng)模塊的碳化硅市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到幾百億人民幣。在射頻電子領(lǐng)域，未來(lái)幾年5G基站建設(shè)潮將成氮化鎵射頻器件市場(chǎng)增長(zhǎng)的重要?jiǎng)恿υ??！?019第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》預(yù)計(jì)，到2023年，這一市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到5.2億美元，2018-2023年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到28%。

 

目前碳化硅和氮化鎵在功率電子器件領(lǐng)域的滲透率僅為2.5%。沈波認(rèn)為，全世界功率電子一年的市場(chǎng)份額約萬(wàn)億人民幣，即使2.5%的取代率，也有一兩百億的規(guī)模，最終替代率的提升還要取決于性價(jià)比：技術(shù)的發(fā)展和成本下降。

 

數(shù)據(jù)顯示，部分碳化硅和氮化鎵器件產(chǎn)品2019年的價(jià)格比2018年已經(jīng)下降了30%-50%。沈波預(yù)計(jì)，未來(lái)10-20年，第三代半導(dǎo)體在功率電子器件領(lǐng)域的滲透率將增長(zhǎng)至30%-40%。

 

沈波介紹，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底、外延、器件(設(shè)計(jì)、封裝)、模塊、應(yīng)用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。目前中國(guó)在全產(chǎn)業(yè)鏈上都有布局，但在上游襯底材料、裝備和器件工藝方面，與國(guó)外還有一定差距，比如在碳化硅襯底材料環(huán)節(jié)就有五年的差距周期，而在外延材料、設(shè)計(jì)、封裝以及系統(tǒng)應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)外差距已經(jīng)很小。