新方向起爆！

什么是第三代半导体

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第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。

第三代半导体材料具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性，相比Si基半导体可以降低50%以上的能量损失，同时使装备体积减小75%以上。

第三代半导体属于后摩尔定律概念，制程和设备要求相对不高，难点在于第三代半导体材料的制备，同时在设计上要有优势。

由于制造设备、制造工艺以及成本的劣势，多年来第三代半导体材料只是在小范围内应用，无法挑战Si基半导体的统治地位。

目前SiC衬底技术相对简单，国内已实现4英寸量产，6英寸的研发也已经完成。

GaN制备技术仍有待提升，国内企业目前可以小批量生产2英寸衬底，具备了4英寸衬底生产能力，并开发出6英寸样品。

在5G和新能源汽车等新市场需求的驱动下，第三代半导体材料有望迎来加速发展。

随着5G、新能源汽车等新市场出现，Si基半导体的性能已无法完全满足需求，SiC和GaN的优势被放大。

另外，制备技术进步使得SiC与GaN器件成本不断下降， SiC和GaN的性价比优势将充分显现，第三代半导体的时代即将到来。

SiC、GaN有各自的优势领域。

GaN侧重高频性能，广泛应用于基站、雷达、工业、消费电子领域。预计到2022年，GaN器件的市场规模将超过25亿美元，年复合增长率为17%。

SiC常被用于功率器件，适用于600V下的高压场景，广泛应用于光伏、风电、轨道交通、新能源汽车、充电桩等于电力电子领域。预计到2023年，SiC功率器件的市场规模将超过15亿美元，年复合增长率为31%。

第三代半导体未来核心增长点

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氮化镓GaN：5G基站以及快充两个领域复合增速较快，有望成为GaN市场快速增长的主要驱动力。

【5G基站】

GaN射频器件更能有效满足5G高功率、高通信频段的要求，未来5G基站GaN将逐步取代LDMOS市场空间，基于GaN工艺的基站占比将由50%增至58%，带来大量GaN需求。

另一方面，小基站可弥补5G宏基站覆盖范围小的缺点，成为5G网络的重要组成部分，大量小基站的使用也将带来GaN用量增长。

预计GaN射频器件的规模将从2017年3.8亿美元增长到2023年13亿美元，复合增长率超过20%。

【快充】

GaN具备导通电阻小、损耗低以及能源转换效率高等优点，由GaN制成的充电器还可以做到较小的体积。安卓端率先将GaN技术导入到快充领域，随着GaN生产成本迅速下降，GaN快充有望成为消费电子领域下一个杀手级应用。预计全球GaN功率半导体市场规模从2018年的873万美元增长到2024年的3.5亿美元，复合增长率达到85%。

2019年9月，OPPO发布国内首款GaN充电器SuperVOOC 2.0，充电功率为65W；2020年2月，小米推出65W GaN充电器，体积比小米笔记本充电器缩小48％，并且售价创下业内新低。

随着GaN技术逐步提升，规模效应会带动成本越来越低，未来GaN充电器的渗透率会不断提升。

碳化硅SiC：新能源汽车以及轨道交通两个领域复合增速较快，有望成为SiC市场快速增长的主要驱动力。

【新能源汽车】

在新能源汽车领域，SiC器件主要可以应用于功率控制单元、逆变器、车载充电器等方面。SiC功率器件轻量化、高效率、耐高温的特性有助于有效降低新能源汽车系统成本。

2018年特斯拉Model 3采用了意法半导体生产的SiC逆变器，是第一家在主逆变器中集成全SiC功率模块的车企。

以Model 3搭载的SiC功率器件为例，其轻量化的特性节省了电动汽车内部空间，高效率的特性有效降低了电动汽车电池成本，耐高温的特性降低了对冷却系统的要求，节约了冷却成本。

此外，近期新上市的比亚迪汉EV也搭载了比亚迪自主研发并制造的高性能SiC-MOSFET 控制模块。

【轨道交通】

在轨道交通领域，SiC器件主要应用于轨交牵引变流器，能大幅提升牵引变流装置的效率，符合轨道交通绿色化、小型化、轻量化的发展趋势。

近日完成调试的苏州3号线0312号列车是国内首个基于SiC变流技术的牵引系统项目。采用完全的SiC半导体技术替代传统IGBT技术，在提高系统效率的同时降低了噪声，提升了乘客的舒适度。