近日，功率半導體龍頭廠商英飛凌宣布,，將投資超20億歐元在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū),，以大幅增加產能，新廠區(qū)主要涉及外延工藝和晶圓切割等關鍵工藝,，將于6月開始施工,，預計第一批晶圓將于2024年下半年下線。

　　英飛凌此前透露,，其2022財年的投資將大幅提升至24億歐元,。如今超八成資金被用在了第三代半導體投資上。未來,，英飛凌還將持續(xù)為其第三代半導體業(yè)務注資,，將把奧地利菲拉赫的6英寸、8英寸硅基半導體生產線改造為第三代半導體生產線,，這意味著英飛凌正集中火力向第三代半導體產業(yè)的縱深處進發(fā),。

　　長期以來，硅始終是集成電路芯片制造最廣泛的原材料,，然而在5G走向成熟落地,、物聯網設備連接數持續(xù)增加、汽車產業(yè)智能化轉型加速的趨勢下,，受材料本身特性的限制,，硅基半導體逐漸無法滿足日益提高的市場需求,。

　　在這種情況下，以碳化硅（SiC）,、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導體材料逐漸嶄露頭角,，憑借其高頻、高效,、高功率,、耐高壓、耐高溫,、抗輻射能力強等優(yōu)越性能,，展現巨大的市場前景，正成為全球半導體市場爭奪的焦點,，國內外第三代半導體技術、產品,、市場,、投資均呈現較高增長態(tài)勢。

　　據TrendForce預測,，2025年全球SiC功率器件市場規(guī)模將達到33.9億美元,，GaN功率器件市場規(guī)模也將達8.5億美元。

　　2020-2025年全球SiC功率市場規(guī)模（單位：億美元）

　　圖源：TrendForce

　　行業(yè)廠商大幅擴產

　　之所以敢于不斷加碼第三代半導體,，源自英飛凌對行業(yè)的高度看好,。除了英飛凌之外，業(yè)界還有很多企業(yè)都在加大對第三代半導體的投資力度,。

　　以SiC為例,，安森美半導體表示今年要將SiC產能擴充4倍，2022財年第一季度,，安森美預計資本支出約為1.5-1.7億美元,，主要用于擴產12英寸硅產線產能。去年10月,，安森美以約26.87億人民幣正式收購SiC襯底廠商GTAT,。據安森美此前說法，2022年和2023年的SiC資本支出預計將占總收入的12%左右,。

　　意法半導體2021年的資本支出達到約21億美元,，其中14億美元將投入全球產能擴建，同時也在繼續(xù)投資供應鏈的垂直化整合,，計劃到2024年將SiC晶圓產能提高到2017年的10倍,，SiC營收將達到10億美元。

　　羅姆也立下了SiC的增長目標,。2021年5月,，羅姆提出要搶占全球30% SiC市場的目標,。為了滿足日益擴大的SiC產品需求，羅姆相繼加大投資力度,，在日本阿波羅筑后和宮崎新工廠將于2022年投入運營,，計劃器件產能提高5倍以上。此外,，羅姆還將把在馬來西亞的半導體工廠產能擴大到1.5倍,，計劃到2023年8月建成。除了馬來西亞工廠新廠房開工建設和日本筑后工廠的SiC新廠房正式運轉之外,，2022年羅姆還將繼續(xù)對前工程和后工程進行積極投資,。

　　近日，韓國SK Siltron第三次對SiC業(yè)務進行擴產,，預計到2024年將投資近10億元,，負責后段工藝的生產，計劃于今年下半年開始量產,。一旦該廠的擴建和良率穩(wěn)定下來,，SK Siltron的SiC生產規(guī)模將較去年大幅擴大。這是SK Siltron第三個擴產動作,，之前還在美國和韓國擴充SiC產能,。SK Siltron近期表示將在未來5年內，在美國將投資約38.42億人民幣,，以擴大美國SiC晶圓生產規(guī)模,。

　　最近幾個月，還有TRinno,、Scenic等多家韓國企業(yè)也在建線,，涉及SiC襯底、外延和器件等環(huán)節(jié),。此外,，行業(yè)公司包括鴻海、環(huán)球晶,、漢磊科技等都在進行擴產,、收并購、產業(yè)鏈上下游整合等一系列舉措,。

　　從上述眾多的擴產和加大投資等事件來看,，整個第三代半導體產業(yè)正在釋放出國際企業(yè)大力完善第三代半導體產業(yè)布局，強化競爭優(yōu)勢以搶奪日漸增長的市場份額的信號,。

　　頭部SiC企業(yè)規(guī)劃在未來幾年投入巨資,，擴充產能，進一步支持和推動客戶業(yè)務和市場發(fā)展,。根據SEMI的預估,，全球功率暨第三代半導體的投資額,，將在2021年成長20％至70億美元，2022年將持續(xù)創(chuàng)新高至85億美元,，2017-2022年復合成長率高達15％,。

　　資本市場以及行業(yè)廠商大幅擴產的背后，也反映著第三代半導體市場需求正在被快速打開,。

　　2018年,，特斯拉在Model 3上采用了650V SiC MOSFET，逆變器效率提升了5%-8%,，電動車的續(xù)航顯著提升,，此舉讓SiC成為了全球車企的關注焦點。

　　如今,，汽車領域的SiC應用正處于關鍵市場窗口期,。

　　一方面車規(guī)SiC市場來的很快很猛很集中，隨著特斯拉和比亞迪等車企的示范效應,，新能源旗艦車型也逐步由600V平臺向800V平臺切換,，近幾年成為各家車廠的爆款車型應用SiC的市場窗口期；

　　另一方面,，如果說五年內是硅抽身讓出來給SiC公司肆意狂奔的相對弱競爭市場,，還是Si和SiC之間的競爭,，那么五年后新進入者要面對的可能便是SiC和SiC的競爭,。根據Yole的預測數據顯示，預計2025年汽車領域的SiC銷售額占比約達到61%,。

　　另外,，SiC在光伏、軌道交通等領域均有巨大應用前景,。

　　光伏發(fā)電系統(tǒng)中,，硅基逆變器成本占系統(tǒng)的10%，但卻是系統(tǒng)能量損耗的主要來源,。使用SiCMOSFET功率模塊的光伏逆變器,，轉換效率可從96%提升至99%以上，能量損耗降低50%以上,，設備循環(huán)壽命提升50倍,，從而縮小系統(tǒng)體積、增加功率密度,、延長器件使用壽命,、降低生產成本。

　　軌道交通車輛中大量應用功率半導體器件,，其牽引變流器,、輔助變流器,、主輔一體變流器、電力電子變壓器,、電源充電機都有使用SiC器件的需求,。SiC器件的應用可以提高裝置效率，提升系統(tǒng)整體效能,。

　　目前,，SiC器件并不像其他芯片那樣缺貨，但是上下游企業(yè)紛紛開始綁定產能,，以應對未來的市場爆發(fā),。

　　SiC襯底方面，據意法半導體透露,，目前其已經鎖定了Wolfspeed超過60%的SiC襯底供應,，而GTAT又被安森美并購了，國際優(yōu)質SiC襯底供應更為緊張,。SiC外延產能的爭奪也很激烈,，以昭和電工為例，2021年5月-9月,，英飛凌,、羅姆和東芝三家企業(yè)都跟昭和電工綁定多年協(xié)議，去年12月日本電裝也搶了一部分產能,。

　　國內市場,，東莞天域跟露笑科技簽訂了15萬片SiC襯底的戰(zhàn)略合作。此外,，還與II-VI公司達成了6英寸導電型SiC襯底戰(zhàn)略合作,，行業(yè)人士認為這也是在鎖定襯底產能。

　　不過,，國產SiC離“上車”還有一段距離,。由于車規(guī)級SiC產品的缺陷控制要求非常高，目前國內SiC模塊產業(yè)鏈還不完備,，現階段都是采用進口SiC技術,，這類產品主要集中在英飛凌、羅姆和Wolfspeed等國際頭部廠商手中,，國內產品占比相對較少,。

　　國內廠商如何破局？

　　全球第三代半導體產業(yè)競爭市場顯現出美日歐三足鼎立格局,。以SiC市場為例,，美國在SiC 領域全球獨大，美國Wolfspeed,、Ⅱ-Ⅵ,、Transphorm,、道康寧等行業(yè)巨頭占據了全球70 %以上的市場份額；歐洲擁有英飛凌,、意法半導體,、IQE、Siltronic等代表公司,，以構建從襯底到外延,、器件以及應用的完整SiC全產業(yè)鏈；日本的羅姆半導體,、三菱電機,、富士電機、松下,、瑞薩電子,、住友電氣等則是在終端設備和功率模塊開發(fā)方面占據領先地位。

　　從布局趨勢來看,，跨國企業(yè)紛紛加快布局速度,，持續(xù)提升技術水平。SiC襯底和外延方面,，部分器件企業(yè)選擇延伸切入該領域,，以增強整體服務能力。技術進展方面,，6英寸SiC襯底產品實現商用化,，8英寸是未來發(fā)展方向，幾大主流廠商均推出8英寸襯底樣品,，預計5年內8英寸將全面商用,。SiC外延6英寸產品實現商用化,，已經研制出8英寸產品,，可滿足中低壓、高壓,、超高壓功率器件制備要求,。

　　反觀國內市場，國內第三代半導體產業(yè)起步較晚,，但已形成一定基礎,，目前正高速發(fā)展。據CASA Research不完全統(tǒng)計,，截至2020年底,，國內有超過170家從事第三代半導體電力電子和微波射頻的企業(yè)，而2018年尚不足100家,，覆蓋了從上游材料的制備（襯底,、外延）,、中游器件設計、制造,、封測到下游的應用,，基本形成完整的產業(yè)鏈結構。

　　如SiC襯底制造商天科合達,、山東天岳,、露笑科技等；SiC外延片生產企業(yè)東莞天域,、瀚天天成,、英諾賽科、晶湛半導體,、聚能晶源等,；負責器件設計的企業(yè)有深圳基本半導體、瞻芯電子,、蘇州鍇威特,、陸芯科技等。而以IDM模式生產器件和模塊的企業(yè)有比亞迪半導體,、泰科天潤,、瑞能半導體、士蘭微,、揚杰科技,、匯川技術、中國中車等多家企業(yè),，以及與Wolfspeed,、羅姆類似的全流程布局的有三安光電等。

　　國內企業(yè)在SiC襯底方面以4英寸為主,，同時山東天岳,、天科合達、河北同光,、中科節(jié)能,、露笑科技等廠商已完成6英寸襯底的研發(fā)；中電科裝備已成功研制出6英寸半絕緣襯底,，在SiC單晶襯底技術上形成自主技術體系,。從市場現狀來看，在SiC這條賽道上,，國內企業(yè)經過幾年深入耕耘,，正在積極進入一些關鍵產品的供應鏈，但目前與國外還存在一定差距。

　　業(yè)內人士認為,，除了LED發(fā)光和射頻,，SiC的技術難點主要在于襯底缺陷的控制。當前低缺陷密度的襯底材料主要是歐美及日本廠商生產,，國內想要突破還需要相當長的一段時間,。同時SiC材料工藝控制難度高、產品批次性波動大導致良率偏低以及主要材料供應被壟斷,，甚至推導到市場價格一直居高不下,，目前只限定在部分應用市場。

　　另一邊,，GaN領域,，目前全球有超過30家企業(yè)從事GaN半導體的研發(fā)，其中實現商業(yè)化量產的企業(yè)僅有10家左右,。GaN 器件產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)依次為：GaN襯底→GaN外延→器件設計→器件制造,。目前產業(yè)以IDM企業(yè)為主，但是設計與制造環(huán)節(jié)已經開始出現分工,，其中,，住友電工在GaN襯底領域一家獨大，市場份額超過90%,；外延片龍頭包括IQE,、COMAT等；GaN制造環(huán)節(jié)代表性企業(yè)包括穩(wěn)懋,、富士通和臺積電,，大陸方面以三安光電為代表，有成熟的GaN制程代工服務,。

　　GaN器件產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)主要企業(yè)

　　從應用端來看,，GaN功率元件主要應用于消費性產品，消費電子（60%）,、新能源車（20%）,、通訊及數據中心（15%）為前三大應用領域。其中消費電子成為GaN 最主要應用市場,，2020年以來,，受到小米,、OPPO,、華為等手機廠商的熱捧,。GaN在消費電子領域迅速起量的同時,，其應用范圍也在持續(xù)擴展,，正向新基建所涉及的5G,、數據中心,、新能源汽車等領域滲透。

　　中國的GaN發(fā)展雖然起步晚,，但在政策不斷支持下 GaN 相關產業(yè)也在迅速地發(fā)展,。目前可以小批量生產2英寸襯底，具備4英寸襯底生產的能力,，開發(fā)出了6英寸樣品,，并在建多個與第三代半導體相關的研發(fā)中試平臺。

　　總體上看,，國際龍頭企業(yè)正在大力完善產業(yè)布局,，強化競爭優(yōu)勢，沿產業(yè)鏈上下游延伸趨勢日益明顯,，全產業(yè)鏈布局進一步提升了其競爭優(yōu)勢,。在這種形勢下，國內企業(yè)如何破局是需要思考和面對的問題,。

　　中國第三代半導體興起的時間較短,，回顧國內產業(yè)發(fā)展歷程，2013年,，科技部863計劃首次將第三代半導體產業(yè)列為國戰(zhàn)戰(zhàn)略發(fā)展產業(yè),。2016年為第三代半導體發(fā)展元年，國務院國家新產業(yè)發(fā)展小組將第三半導體產業(yè)列為發(fā)展重點,，國內企業(yè)擴大第三半導體研發(fā)項目投資,，行業(yè)進入快速發(fā)展期。

　　2018年,，中車時代電氣國內第一條6 英寸SiC生產線和泰科天潤國內第一條SiC器件生產線相繼建成,；2019年9月，三安集成建成國內第一條6英寸GaN,、砷化鎵(GaAs)外延芯片產線并投入量產,；在2020年7月，華潤微宣布國內首條6英寸商用SiC晶圓生產線正式量產,；同年9月,，第三代半導體寫入“十四五”規(guī)劃，行業(yè)被推向風口,。

　　當前,，在全球第三代半導體競爭趨于白熱化的情況下，為了滿足市場需求,，搶灘市場份額,，國內半導體公司紛紛加大資本投入，積極布局SiC,、GaN為主的第三代半導體相關產業(yè),。

　　近一年來,，國產半導體企業(yè)不斷跑馬圈地、投資擴產,，持續(xù)完善第三代半導體產業(yè)鏈,。

　　去年4月，賽微電子宣布投資10億元建設6至8英寸硅基GaN功率器件半導體制造工廠,，二期建成投產后月產能將達到1.2萬片晶圓,；

　　隨后，三安光電也宣布其湖南半導體基地一期開始投產,，全面建成達產后6英寸SiC晶圓月產能可達3萬片,，將成為國內首條SiC垂直整合產業(yè)鏈；

　　11月,，露笑科技發(fā)布《2021年度非公開發(fā)行A股股票預案》,，擬募資29.4億元用于投資生產6英寸SiC襯底和建設大尺寸SiC襯底研發(fā)中心，建成后將形成年產24萬片6英寸導電型SiC襯底片的生產能力,，而研發(fā)中心項目投資額為5億元,，重點推進8英寸SiC襯底片的技術研發(fā)工作；

　　2021年底,，中科鋼研集團高純SiC粉項目于山東菏澤開工,，投資額超過10億元；

　　今年初,，國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心研發(fā)與產業(yè)化基地也正式開工建設,，總統(tǒng)投資超18億元。據悉,，該項目建成后將加速推動產業(yè)鏈集聚發(fā)展,，支撐關鍵技術攻堅和成果轉化；

　　安世半導體也通過收購英國晶圓廠Newport Wafer Fab提升了在第三代半導體產品領域的IDM能力,，2022年安世半導體的SiC,、GaN等產品都將逐步量產。

　　除了上述企業(yè)的投資擴產計劃,，還有以晶盛機電,、斯達半導體為代表的企業(yè)，通過定增募資的方式擴大SiC業(yè)務布局,。華潤微,、納微科技、中國電科46所等多家企業(yè)也陸續(xù)傳出新技術研發(fā),、新產品投放市場的消息,。

　　拋開如火如荼的擴產投資，第三代半導體產業(yè)格局逐漸迎來空前重構和變化,，產業(yè)鏈布局正在加速,。面對差距以及行業(yè)巨頭的大舉進攻,，本土芯片供應商應該以技術創(chuàng)新為驅動,，更加注重推動第三代半導體功率器件的研發(fā)和應用,，同時聚焦下游市場，通過綁定家電龍頭,，聯手新能源汽車企業(yè),，加速科研成果轉化和技術應用落地。

　　寫在最后

　　無論是從技術還是到應用,，第三代半導體產業(yè)仍處于“起跑階段”,，創(chuàng)造的產值相較于第一代半導體仍難以比擬。

　　然而,，當科技的演進帶動時代的基調,，朝著高效能、綠能零碳的大方向走,，未來我們除了需要持續(xù)仰仗硅芯片的運算力之外,，也需要GaN及SiC等第三代半導體材料在能源與通訊兩大領域做出突破性進展。

　　有觀點認為,，第三代半導體是支撐下一代移動通信,、新能源汽車、能源互聯網,、國防軍工等產業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展的重要技術,，也是我們產業(yè)轉型升級和關鍵材料、關鍵領域進步的核心器件,，是中國最有機會突破技術封鎖,，形成戰(zhàn)略優(yōu)勢的領域之一。

　　近年來,，受惠于國家的支持和國產半導體行業(yè)的不懈努力,，國產第三代半導體正在以不可思議的速度高速成長。在第三代半導體方面,，國內外差距沒有一,、二代半導體明顯。

　　科技部原副部長曹健林曾在第三代半導體論壇上表示：“我們面臨著歷史性的機遇與挑戰(zhàn),，中國發(fā)展第三代半導體已經有一定的基礎和積累,，一是產業(yè)鏈比較完整，具備技術突破和產業(yè)發(fā)展協(xié)同的基礎,，二是國際半導體產業(yè)和裝備巨頭在第三代半導體領域還沒有形成專利,、標準和規(guī)模的壟斷，國內企業(yè)還有機會趕上,?！?/p>

　　只是如今,，在國際大廠相繼大舉投資擴產，“All in”第三代半導體市場背后,，不清楚國內產業(yè)的機會還有多大,，時間窗口還有多少。