第三代半導(dǎo)體材料已進(jìn)入團(tuán)戰(zhàn)階段

   　第三代半導(dǎo)體材料已成為當(dāng)下得熱點(diǎn)，市場(chǎng)看好未來(lái)第三代半導(dǎo)體材料的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，但礙于成本仍貴，量產(chǎn)具有難度，為了加快ADUM1200BRZ技術(shù)上以及生產(chǎn)上的突破，單打獨(dú)斗困難，各方人馬進(jìn)入團(tuán)戰(zhàn)階段，愈早把良率提升、成本降低、進(jìn)入量產(chǎn)，愈快能享受這塊未來(lái)看好的市場(chǎng)大餅。

　　全球半導(dǎo)體大廠跨入第三代半導(dǎo)體材料，已多展開(kāi)合作、策略結(jié)盟或購(gòu)并，包括IDM廠商意法半導(dǎo)體購(gòu)并Norstel AB以及法國(guó)Exagan、英飛凌收購(gòu)Siltectra，以及日商ROHM收購(gòu)SiCrystal等；而中國(guó)臺(tái)灣廠商也爭(zhēng)逐第三代半導(dǎo)體材料，以今年上半年臺(tái)積電攜手意法半導(dǎo)體最具代表性，而此次矽晶圓大廠環(huán)球晶與宏捷科的策略私募入股，整合上下游產(chǎn)業(yè)鏈的能力達(dá)成互補(bǔ)，加快開(kāi)發(fā)腳步以及瓶頸，打團(tuán)戰(zhàn)比單打獨(dú)斗，更快可獲取市場(chǎng)。

氮化鎵難度在晶格碳化硅晶種、長(zhǎng)晶都是挑戰(zhàn)

　　目前第三代半導(dǎo)體材料占比重仍相當(dāng)?shù)?，量產(chǎn)端的困難仍是最大挑戰(zhàn)。氮化鎵發(fā)展瓶頸段仍在基板段，造成氮化鎵的成本昂貴且供應(yīng)量不足，主要是因?yàn)榈夐L(zhǎng)在硅上的晶格不匹配，困難度高，另外的困難在于氮化鉀產(chǎn)品容易翹曲，所以基板也要特別制造，如果會(huì)往上翹，就要在先逆向長(zhǎng)氮化鎵在矽上，具有相當(dāng)難度。

　　而在碳化硅的生產(chǎn)難度上，則包括長(zhǎng)晶的源頭晶種來(lái)源就要求相當(dāng)高的純度、取得困難，另外，長(zhǎng)晶的時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)且長(zhǎng)晶過(guò)程監(jiān)測(cè)溫度和制程的難度高，第三則是碳化硅長(zhǎng)一根晶棒需耗時(shí)2周，成果可能僅3公分，造成量產(chǎn)的難度。

價(jià)格仍是普及的最大關(guān)鍵

　　全球以硅為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體材料市場(chǎng)約4,500億美元，其中第三代半導(dǎo)體僅才占10億美元的水準(zhǔn)，比重仍相當(dāng)?shù)?，但未?lái)的成長(zhǎng)幅度仍很大，不過(guò)要商業(yè)化的關(guān)鍵即是價(jià)格要快速下降，至少要比現(xiàn)在價(jià)格還要便宜5成，市場(chǎng)接受度才會(huì)提高。

　　而對(duì)于各國(guó)的發(fā)展腳步，包括美國(guó)、日本、歐盟都想把技術(shù)建立起來(lái)，且化合物半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域在軍事也不少，在大功率的高速交通工具也是關(guān)鍵材料，所以被各國(guó)視為戰(zhàn)略物資，半絕緣的化合物半導(dǎo)體甚至要拿到證明才可以出口，是相當(dāng)重要的上游材料。

　　至于整體市場(chǎng)的起飛時(shí)間，本來(lái)市場(chǎng)認(rèn)為，在5G和電動(dòng)車(chē)的推波助瀾下，2020年第三代半導(dǎo)體材料就會(huì)有量，但今年受到新冠疫情影響，整個(gè)車(chē)用市場(chǎng)大亂，5G布建也受到影響，預(yù)估2021年下半年就會(huì)比較有量，最快可以應(yīng)用的還是power相關(guān)的產(chǎn)品，但5G以及電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域仍是未來(lái)?yè)纹鹗袌?chǎng)的重要?jiǎng)幽堋?br />
中國(guó)大陸第三代半導(dǎo)體現(xiàn)狀

　　技術(shù)層面，SiC襯底和外延方面，國(guó)內(nèi)仍然是4英寸為主，已開(kāi)發(fā)出6英寸產(chǎn)品并實(shí)現(xiàn)小批量供貨；國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)的GaN襯底仍以2英寸為主。國(guó)內(nèi)600～3300V SiC肖特基二極管技術(shù)較為成熟，產(chǎn)業(yè)化程度繼續(xù)提升，目前也已研制出1200～1700V SiC金氧半場(chǎng)效晶體管（MOSFET）器件，但可靠性較低，目前處于小批量生產(chǎn)階段；國(guó)內(nèi)全SiC功率模塊，主要指標(biāo)為1200V/50～600A、650V/900A。GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）方面，國(guó)內(nèi)2018年推出了650V/10～30A的GaN晶體管產(chǎn)品；GaN微波射頻器件方面，國(guó)產(chǎn)GaN射頻放大器已成功應(yīng)用于基站，Sub 6 GHz和毫米波GaN射頻功率放大器也已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

　　產(chǎn)業(yè)方面，在半導(dǎo)體對(duì)外投資受阻情況下，國(guó)內(nèi)自主創(chuàng)新發(fā)展是必由之路。2018年，在政策和資金的雙重支持下，國(guó)內(nèi)第3代半導(dǎo)體領(lǐng)域新增3條SiC產(chǎn)線。投資方面GaN熱度更高，據(jù)第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA）不完全統(tǒng)計(jì)，2018年國(guó)內(nèi)第3代半導(dǎo)體相關(guān)領(lǐng)域共有8起大的投資擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，其中4起與GaN材料相關(guān)，涉及金額220億元。此外，與國(guó)際企業(yè)并購(gòu)熱潮對(duì)比，國(guó)內(nèi)2018年僅有2起。

　　生產(chǎn)模式上，大陸在第3代半導(dǎo)體電力電子器件領(lǐng)域形成了從襯底到模組完整的產(chǎn)業(yè)鏈體系，器件制造方面以IDM模式為主，且正在形成“設(shè)計(jì)—制造—封測(cè)”的分工體系；大陸代工產(chǎn)線總體尚在建設(shè)中，尚未形成穩(wěn)定批量生產(chǎn)。

　　區(qū)域方面，我國(guó)第3代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展初步形成了京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、閩三角、中西部5大重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，其中，長(zhǎng)三角集聚效應(yīng)凸顯，占從2015年下半年至2018年底投資總額的64%。此外，北京、深圳、廈門(mén)、泉州、蘇州等代表性城市正在加緊部署、多措并舉、有序推進(jìn)。

　　總體而言，我國(guó)第3代半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都取得較好進(jìn)展，但在材料指標(biāo)、器件性能等方面與國(guó)外先進(jìn)水平仍存在一定差距，市場(chǎng)繼續(xù)被國(guó)際巨頭占據(jù)，國(guó)產(chǎn)化需求迫切。