半导体材料的发展前景（2022年第三代半导体材料行业研究报告）

半导体材料的发展前景（2022年第三代半导体材料行业研究报告）目前 SiC 晶体的制备方法主要有PVT法、HT-CVD法和LPE法。1.3 第三代半导体材料的生产工艺1.2 第三代半导体材料的分类分类来看，SiC 适用于中高压器件，GaN 适用于中低压器件，两者重合部分为汽车电子和光伏板块。碳化硅的衬底可以按照电阻率分为导电型衬底和半绝缘型衬底，导电型电阻率在 0.02Ω·cm左右，半绝缘型电阻率大于106Ω·cm。在导电型衬底上生长 SiC 衬底制作的功率器件可以应用在新能源汽车、电网、光伏逆变器、轨道交通等高压工作场景。在半绝缘型衬底上生长 GaN 外延制作的微波射频器件主要应用在射频开关、功率放大器、滤波器等通讯场景，可以满足 5G通讯对高频性能和高功率处理性能的要求。

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1.1 第三代半导体材料的定义和特点

第三代半导体一般指禁带宽度大于 2.2eV 的半导体材料，也称为宽禁带半导体材料，主要包括氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌(ZnO)和金刚石，其中碳化硅和氮化镓是第三代半导体材料的典型代表。

第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的导热率、更高的抗辐射能力、更大的电子饱和漂移速率等特性，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件，在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。

1.2 第三代半导体材料的分类

分类来看，SiC 适用于中高压器件，GaN 适用于中低压器件，两者重合部分为汽车电子和光伏板块。

碳化硅的衬底可以按照电阻率分为导电型衬底和半绝缘型衬底，导电型电阻率在 0.02Ω·cm左右，半绝缘型电阻率大于106Ω·cm。在导电型衬底上生长 SiC 衬底制作的功率器件可以应用在新能源汽车、电网、光伏逆变器、轨道交通等高压工作场景。在半绝缘型衬底上生长 GaN 外延制作的微波射频器件主要应用在射频开关、功率放大器、滤波器等通讯场景，可以满足 5G通讯对高频性能和高功率处理性能的要求。

1.3 第三代半导体材料的生产工艺

目前 SiC 晶体的制备方法主要有PVT法、HT-CVD法和LPE法。

物理气相传输法（PVT 法）是目前大规模产业化主要采用的方法，需要精确的热场控制、材料匹配及经验积累。

1.3 第三代半导体材料的生产工艺

高质量的 GaN 基器件需要高质量的 GaN 体单晶材料作为衬底，但由于同质单晶衬底的尺寸、产能及成本的限制，目前大部分 GaN 基器件都是在异质衬底（比如硅、SiC、蓝宝石等）上制备。

1.4 半导体材料发展历程

第一代半导体是“元素半导体”，典型如硅基和锗基半导体。其中以硅基半导体技术较成熟，应用也较广，目前，全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础功能材料而生产出来的。

第二代半导体材料是化合物半导体，适用于高频传输，也可适用发光领域，对国防、航天和高技术研究具有重要意义。

第三代半导体材料又被称为宽禁带半导体材料，可以满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。

1.4 半导体材料发展历程

中国第三代半导体兴起的时间较短，2013年，科技部863计划首次阿静第三代半导体产业列为国战战略发展产业。

2016年，为第三代半导体发展元年，国务院国家新产业发展小组将第三半导体产业列为发展重点，国内企业扩大第三半导体研发项目投资，行业进入快速发展期。

2020年9月，第三代半导体写入“十四五”规划，行业被推向风口。

1.5 第三代半导体材料的主要应用

SiC和GaN的应用使电源开关能够在更高的温度、频率和电压下运行，使得功率半导体拥有更广阔的应用空间。

SiC比GaN具有更高的热导率和平坦的温度系数，使其适用于大功率和高温应用，GaN则可适用于更高频的应用场景。目前来看，SiC将主要用于650V以上器件的场景，未来有望在新能源车领域大放异彩，而GaN则主要用于100V至650V的高频场景，例如快充和5G基站。

2.1 第三代半导体材料产业链

2.2 第三代半导体需求分析

2.2 第三代半导体需求分析

2.2 第三代半导体需求分析

2.2 第三代半导体需求分析

2.2.1 汽车电动化是第三代半导体材料最大的下游市场

2.2.2 光伏、风电等发电应用领域大有可为

2.2.3 PD快充GaN电力电子器件市场迎来黄金发展时期

2.2.4 5G基站建设带来GaN晶圆增量需求

2.3 第三代半导体供应分析

2.3.1 成本优势驱动衬底大尺寸化发展

2.3.2 价格分析-SiC单晶增长缓慢导致SiC器件价格高

2.3.2 价格分析-未来价格将持续下降

2.3.3 新增产能—2021国内外SiC企业扩产情况

2.3.3 -新增产能—SiC国内在建产能

2.3.3 -新增产能—GaN国内在建产能

3.1 单晶一致性、成品率待提高

3.2 生产到应用历时较长

4.1 第三代半导体材料全球竞争格局

4.3.1 重点企业分析——Wolfspeed

4.3.1 重点企业分析——Wolfspeed（原科锐）

4.3.2 重点企业分析——II-VI

4.3.3 重点企业分析——住友电工

4.3.4 重点企业分析——三安光电

4.3.5 重点企业分析——天岳先进

5 第三代半导体材料发展总结与展望#半导体##第三代半导体#

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