材料正處在一個快速發展的階段,各國企業都在積極布局,以期在未來的全球半導體産業競爭中占據有利地位。
隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展,第三代半導體材料有望在未來的電子器件市場中扮演越來越重要的角色。
在AI技術的強勁推動下,第三代半導體産業正經曆著前所未有的發展加速度,同時,SiC(碳化矽)和GaN(氮化镓)這兩種材料也在AI領域中逐漸嶄露頭角。
SiC和GaN以其獨特的物理性質,適合制造高溫、高頻、抗輻射以及大功率的電子元器件,極大地提升了系統整體的效率。
隨著AI技術在功能性與功耗上需求的不斷提高,SiC和GaN的應用優勢日益凸顯。
特別值得一提的是,隨著AI技術的蓬勃發展,數據中心對電力的需求呈現出爆炸性增長。
SiC和GaN功率器件以其卓越的效率表現,成爲降低能源損耗、減少設備過熱現象的關鍵技術。
在産業化進展方面,英飛淩公司近日擴展了其SiC MOSFET産品線V的新産品,以滿足AI服務器電源日益增長的需求。
目前,SiC和GaN在AI服務器的應用展現出突破性的前景,這有望進一步推動包括AIGC在內的AI産業鏈的全面發展。
在此背景下,多家頭部廠商如意法半導體、英飛淩、安世半導體、三安光電等紛紛加快在第三代半導體領域的布局,市場競爭日益激烈。
其中,英飛淩計劃投資70億歐元在馬來西亞部署産能,預計今年8月啓用,並于2024年底開始生産SiC。
安世半導體亦投入2億美元用于開發SiC和GaN等下一代寬帶隙半導體,並在德國漢堡建立生産基礎設施。
Wolfspeed的Building 10 Materials工廠已達成8英寸晶圓的生産目標,預計至2024年底,其莫霍克谷S✅iC晶圓廠將提升晶圓開工利用率至約25%。
在國際方面,三星電子、SK Siltron、韓國東部高科(DB HiTek)以及無晶圓廠ABOV Semiconductor共同簽署了半導體業務協議(MOU),致力于推進“化合物功率半導體先進技術開發項目”。
該項目將首先聚焦GaN功率半導體的研發,各廠商均表示旨在將GaN業務商業化。
韓國加大對該産業的扶持力度,計劃從今年到2028年提供1385億韓元的資金支持,並提供技術支持以促進項目發展。
值得關注的是,三安光電與意法半導體決定聯手在中國重慶建設一個新的8英寸碳化矽器件合資制造廠,標志著雙方合作的深化。
該項目總投資約300億元人民幣,預計達産後將建成全國首條8吋碳化矽襯底和晶圓制造線吋碳化矽襯底、車規級MOSFET功率芯片的生産能力,預計營收將達170億人民幣,有力推動重慶打造第三代化合物半導體之都。
湖南三安項目後續擴産將主要生産8英寸SiC産品,目前8英寸SiC襯底已開始試産,SiC芯片預計于12月投産。
第三代半導體材料行業涵蓋了多元化的産品與環節,其中在碳化矽襯底領域,行業內的領軍企業包括天嶽先進、天科合達及河北網光等。
氮化镓襯底領域則由納威科、天科合達、中镓半導體與芯源基等企業占據領先地位;
當前,我國第三代半導體材料行業已初步形成五大重點發展區域,包括京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角及中西部,每個集群均展現出其獨特的發展特點。
從區域分布來看,第三代半導體材料行業的産業鏈企業在全國絕大多數省份均有布局。
其中,河南省的第三代半導體材料企業數量最爲集中,山東、江蘇和甘肅等省份的企業數量也相對較多。
2023年,天嶽先進在導電型碳化矽襯底産能及規模化供應能力方面持續取得超預期成果。
其碳化矽半導體材料項目預計將于2026年實現全面達産,屆時6英寸導電型碳化矽襯底的年産能將達到30萬片。
同年5月,天科合達與英飛淩簽訂了長期供應協議,將爲其提供用于制造碳化矽半導體産品的6英寸碳化矽襯底和晶錠,預計供應量將占據英飛淩長期需求量的兩位數份額。
2023年8月,天科合達的全資子公司江蘇天科合達碳化矽襯底二期擴産項目正式開工。
據悉,該項目將新增16萬片碳化矽襯底産能,並計劃于今年6月完成建設,8月竣工投産,屆時江蘇天科合達的總産能將達到23萬片。
去年✅12月22日,國盛電子南京外延材料産業基地項目成功下線了第一枚矽基氮化镓(GaN on Si)外延片。
而在2023年11月,賀利氏宣布收購初創企業Zadient Technologies,正式進軍碳化矽粉料和碳化矽晶錠生長領域。
此外,百識電子自2019年8月成立以來,專注于生産碳化矽及氮化镓相關外延片,涵蓋GaN on Silicon、GaN on Sic以及SiC on SiC等多個應用領域,服務于功率及射頻微波等領域。
去年10月末,特思迪完成了B輪融資,其研發的8英寸碳化矽全自動減薄設備已投入市場,而8英寸雙面抛光設備也已通過工藝測試並進入量産階段。
同時,中國一汽正積極加強碳化矽項目建設,其M220 SiC電驅已實現量産下線(SiC)電驅生産准備建設項目亦在擬審批階段。
芯塔電子✅SiC模塊已實現大批交付,湖州功率模塊封裝産線年初正式通線萬套功率模塊,年産值預估達3億元。
冠岚新材料亦簽約年産1600噸碳化矽襯底材料項目,其産品已獲國內外多家客戶認證。
此外,總投資50億的中順通利半導體功率器件項目亦已簽約,擬建設特種及車規級功率器件封裝測試生産線、集團企業總部集群等。
從行業競爭格局的視角審視,美國、歐洲和日本的企業在SiC行業處于領先地位,而國內廠商則顯示出加速替代的趨勢。
在具體參與者方面,功率半導體和平台企業貢獻顯著,如美國的Wolfspeed、II-VI、安森美,歐洲的ST意法和英飛淩,以及日本的羅姆、三菱、富士電機等,均爲行業內的佼佼者。
從細分市場觀察,第三代半導體的市場集中度極高。其中,SIC功率器件市場,CREE、ROHM、Infineon、東芝、ST五家廠商占據全球80%的市場份額;
而GaN射頻器件市場,日本住友、CREE、Qorvo五家廠商占據全球85%的市場份額。
據YOLE、億渡數據等權威機構發布的報告,2021年第三代半導體全球市場規模約爲21.39億美元,預計至2027年,該市場將達到88.96億美元,年均複合增速(CAGR)高達26.81%。
對于國內市場,根據前瞻産業研究院的數據,2020年我國第三代半導體産值已達到105億元,預計到2027年,産值有✅望達到700億元,年均複合增速高達32%,顯示出該産業的高景氣度和高技術含量。
預計至2027年,碳化矽器件中的功率器件市場規模將從2021年的10.90億美金增長至62.97億美✅金,複合年增長率約34%。
全球新能源汽車功率半導體市場規模預計在2025年達到72.7億美元,CAGR爲43.6%,至2030年市場規模有望突破171.2億美元。
據TrendForce集邦咨詢研究,2023年全球SiC功率器件市場規模約爲30.4億美元,預計至2028年將上升至91.7億美元,CAGR達25%;
而全球GaN功率器件市場規模將從2022年的1.8億美金增長到2026年的13.3億美金,CAGR高達65%。
頭部企業通過上述策略,不僅在技✅術、産能和市✅場布局上取得了優勢,也爲應對未來可能的市場變化做好了准備。
這場圍繞第三代半導體核心環節的爭奪,不僅是技術的較量,更是産業鏈整合能力和市場洞察力的比拼。
廠商們需要在材料研發、器件設計、制造工藝、封裝測試等多個環節實現協同創新,才能在競爭中脫穎而出。
部分資料參考:全球半導體觀察:《搶奪賽位,第三代半導體戰局激烈》,瞻研究:《洞察2024:中國第三代半導體材料行業競爭格局及市場份額》,上海長三角産業賦能研究院:《第三代半導體産業競爭格局、國産化發展趨勢》,科技導報:《第三代半導體發展現狀及未來展望》,半導體行業觀察:《第三代半導體,巅峰對決》,集成芯思路:《第三代半導體行業加速發展,新能源産✅業鏈爲增長驅動核心競爭力》