自從我國決定重點推進第三代半導體研制進程以來，市場上對第三代半導體的炒作熱情持續(xù)高漲，很多人只知“隨大溜”，卻不知道第三代半導體是為何物。實際上，半導體中的“代際”劃分，是以半導體襯底材料的變化為準的，并非指某一代更優(yōu)。
SIC是第三代半導體主要材料
目前第三代半導體雖然有四類，但是主要以SiC、GaN兩種材料為主，其余還有寬禁帶氧化物（典型代表ZnO）和金剛石。
SIC是全球目前最先進的第三代半導體材料，也是衛(wèi)星通訊、高壓輸變電、軌道交通、電力汽車、通訊基站等重要領域的核心材料，被認為是5G通信晶片中最理想的襯底。
以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率器件具有更優(yōu)越的電氣性能，高耐壓、大功率特性，使其可用于制造MOSFET、IGBT、SBD等器件，廣泛用于新能源車、智能電網等行業(yè)。
值得注意的是，SiC的下游應用偏向1000V以上的中高電壓范圍。根據電阻率的差異，SiC襯底可分為導電型和半絕緣型。在導電型SiC襯底上生長SiC外延層制得SiC外延片。下游主要應用于制造耐高溫、耐高壓的功率器件，諸如新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網、航空航天等領域，市場規(guī)模較大。
在半絕緣型SiC襯底上生長GaN外延層制得GaN-on-SiC（碳化硅基氮化鎵）外延片，可進一步制成微波射頻器件，應用于5G通訊、雷達等領域，隨著5G通訊網絡的加速建設，市場需求提升較為明顯。
目前來看，SiC晶片市場主要由美、歐、日主導，我國企業(yè)是典型的“后浪”。2020上半年全球半導體SiC晶片市場中，美國CREE出貨量占據全球45%；羅姆子公司SiCrystal占據20%，II-VI占13%；國內企業(yè)發(fā)展較快，天科合達的市占率由2019年的3%上升至2020年的5.3%，山東天岳占比為2.6%。
GaN為SIC“查漏補缺”
SIC雖好，但是不可能滿占第三代半導體市場，現階段另一個第三代半導體主要材料是GaN。該材料具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點，是超高頻器件的極佳選擇，適用于5G通信、微波射頻等領域的應用。
相較于Si、SiC，在中高頻驅動逆發(fā)器的快速切換的場景中，如果采用傳統(tǒng)的MOSFET和IGBT，會產生不可接受的損耗，而GaN晶體管的源極、柵極、漏極均在同一個平面，能夠克服這樣的損耗。
受技術與工藝水平限制，GaN材料作為襯底實現規(guī)?；瘧萌悦媾R挑戰(zhàn)，目前主要是以藍寶石、硅晶片或碳化硅晶片為襯底，通過外延生長GaN以制造GaN器件。藍寶石襯底一般用于制造藍光LED，通常采用MOCVD法外延生長GaN；SiC襯底一般用于射頻器件；Si則用于功率器件居多。
GaN的下游應用與襯底材料相對應，主要應用于低壓高頻領域。2000年起以藍寶石為襯底，2014年出現藍光LED，主要用于LED領域；射頻領域中，以SiC為襯底材料；功率器件中，由于成本敏感，且注重實用和美觀，主要以Si襯底為主，2020年快充市場發(fā)展。
在軍事領域中，GaN基微波功率器用于雷達、電子對抗、導彈和無線通信；在民用和商業(yè)領域，主要用于基站、衛(wèi)星通信、有線電視、手機充電器等小家電，特別是各種快速充電領域。
縮小代差，彎道超車
從SIC、GaN下游應用來看，第三代半導體幾乎可以覆蓋我國關鍵領域的應用，第三代半導體行業(yè)目前整體處于產業(yè)化起步階段，相較于第一代、第二代半導體尚處于發(fā)展初期，國內和國際巨頭基本處于同一起跑線。
雖然國際大廠起步早，還不斷加速在SiC領域的布局，持續(xù)推動碳化硅材料的市場滲透率加速，并加速搶占碳化硅晶片市場份額。而且國內本土SiC廠家在與國外同行相比仍有一定差距，但仍有希望能夠迎頭趕上。
因為第三代半導體核心難點在材料制備，其他環(huán)節(jié)可實現國產化程度非常高。而且我國未來5年發(fā)展規(guī)劃中，已經將科技創(chuàng)新從企業(yè)主導升級為國家主導，無論是政策還是資金支持有望在現有基礎上進一步提升，故此研發(fā)進度有望快速提升。
值得注意的是，第三代半導體對比此前兩代建廠資本支出更低。因為第三代半導體工藝產線對工藝尺寸要求不高，從而對設備要求低，所以第三代半導體工廠的投資額度大約只有第一代硅基半導體的五分之一。況且MOCVD領域我國有國際一線設備廠商，覽富財經網曾對此領域優(yōu)質企業(yè)中微公司（688012）專題跟進，另外還有北方華創(chuàng)（002371）等。
另外，結合我國對半導體企業(yè)各項扶持力度持續(xù)提升，國內第三代半導體產業(yè)未來5年快速發(fā)展的確定性較強。而且第三代半導體整體市場空間較為充足，相對處于藍海賽道。
據Omdia的《2020年SiC和GaN功率半導體報告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半導體的銷售收入預計8.54億美元。未來10年有可能保持年均兩位數的增長率，到2029年將超過50億美元。
根據Yole數據，到2024年SiC功率半導體市場規(guī)模將增長至20億美元，其中汽車市場占SiC功率半導體市場比重到2024年預計將達50%。
而且我國作為全球唯一擁有666個小類的完整工業(yè)體系的國家，有能力為第三代半導體應用提供充足空間。這意味著我們可以根據市場定義產品，而不是像以前一樣跟著國際巨頭做國產化替代，即有希望實現彎道超車。
尤為重要的一點，如前所述，第三代半導體生產難點不在設備，而是邏輯電路設計。我國IC設計領域已經涌現出以華為海思為代表的優(yōu)質企業(yè)，有能力和國際頭部企業(yè)一較高下，伴隨第三代半導體研制進程提速，我國半導體產業(yè)有望在2021年開始迎來抬頭仰望蒼穹的那一天。
