当前，国内第三代半导体产业发展关注度空前。

以碳化硅(SiC)和氮化镓(GAN)为代表的第三代半导体在近年有两个标志性的应用。SiC方面，特斯拉的Model3采用了意法半导体和英飞凌的SiC逆变器，这是第一家在主逆变器中集成全SiC功率模块的车企，由此也将SiC的应用市场给点燃;而去年GAN一个典型的应用就是GAN快充，目前主流手机厂商均已发布氮化镓快充产品。

当然，上述所列举的应用只是第三代半导体的“冰山一角”，伴随着5G、新能源汽车、智能电网、轨道交通等下游应用快速发展，以及国家政策的大力扶持下，第三代半导体的市场规模正在持续增长，其中2020年三代半衬体材料的市场规模达到9.97亿元，同比增长26.8%。

那么，当前国内第三代半导体产业已发展到哪个阶段?与国外头部厂商相比是否存在技术差距?发展过程中存在哪些机遇和风险因素?为此，记者近期实地走访调研了国产功率半导体龙头企业——华润微，后者于去年宣布国内首条6吋SiC晶圆生产线量产，目前公司的SiC二极管已经小批量出货，今年下半年或推出SiC MOSFET。

SiC二极管发展成熟

据了解，与硅相比，SiC拥有更为优越的电气特性，同时SiC的热导率比硅更高，SiC器件也因此对散热的设计要求更低，有助于实现设备的小型化。

目前，SiC的产业链主要分为：SiC衬底材料的制备、SiC的外延生长、器件以及SiC模块封装。而在SiC领域，目前华润微主要聚焦于SiC器件的生产。

2020年7月，华润微正式发布1200V和650V 工业级SiC肖特基二极管系列产品，并实现量产，记者在调研中了解到，华润微的SiC二极管于去年下半年投入市场，产品经过前期客户、客户验证等过程，今年已经形成一些量产规模(月产能约1000片)，主要应用于工业类、电源类等领域，目前营收约在百万量级。

值得注意的是，早在2001年，英飞凌就最先发布SiC肖特基功率二极管产品，但此后至2016年前述产品才真正实现量产。由于SiC二极管在应用领域已经历了近十年的应用验证，同时其技术迭代也一直在加速，因此国内在SiC二极管方面技术也是比较成熟，与国外厂商之间的技术差距并不大。

除SiC二极管外，SiC MOSFET也是华润微的研发的重点。记者从知情人士处获悉，预计在今年下半年，华润微或将推出SiC MOSFET产品，后者可聚焦新能源汽车、充电桩等应用需求。

在SiC MOSFET方面，第三代半导体行业龙头美国科锐于2011年报告了MOSFET器件的研制，经过十几年的发展，目前以科锐、罗姆、英飞凌、ST等国外公司为代表的厂商，已经可以提供650伏到1700伏的成熟产品，并且部分厂商近年在SiC MOSFET方面也在进行大量扩产。

与之相比，国内SiC MOSFET器件尚未形成规模产业化，其性能的可靠性等还需要进一步的提升。

记者获悉，在国内厂商中，此前深圳基本半导体曾推出1200V SiC MOSFET，达到可量产状态;上海瞻芯电子于2018年5月成功地在一条成熟量产的6英寸工艺生产线上完成SiC MOSFET的制造流程;另外中国电科五十五所是在SiC领域最早布局的公司，其建有SiC6英寸的产线，产线能力是约3万片每年，在MOSFET方面已实现了650伏到1700伏MOSFET的量产。

产业进入扩张期

在SiC的诸多下游应用场景中，电动汽车将是SiC器件更有潜力的应用市场。

有机构预测，到2025年全球SiC市场将会增加到60.4亿美元，到2028年市场增长5倍。而目前全球SiC硅晶圆总产能约在40-60万片，而如果按照2022年特斯拉的交付量100万辆车计算，仅一个特斯拉就将消耗全球SiC硅晶圆总产能。

不过，有第三代半导体行业人士向记者表示，车厂对SiC器件的要求非常高，一方面是材料的稳定，目前第三代半导体材料应用在工业领域都不能完全的满足要求，更不用说应用在车上;其次，目前国产硅基器件应用在车厂的都很少，更不用说是SiC器件，因此虽然应用市场非常的广泛，但对国内供应商而言还有很长的路要走。

此外，国内第三代半导体厂商中，更多的企业聚焦于SiC器件端，而在材料衬底端布局的企业则屈指可数，但SiC衬底不仅是产业链中最核心的环节，同时，由于衬底的成本占整个器件将近一半，因此衬底成本的高低，也直接影响SiC器件价格的高低。

记者在对华润微调研时，企业的感受也是SiC器件的成本偏高。

而降低SiC衬底成本的方式之一是向大尺寸方向发展，即衬底的尺寸越大，边缘的浪费就越小，有利于进一步降低芯片的成本。目前美国科锐已成功研发8英寸产品，而国内企业中，山东天岳目前主要是4英寸衬底，英寸衬底小批量销售;天科合达同样以4英寸衬底为主，正在6英寸衬底过度。

产能的提升也将使得衬底材料成本持续下降。据《第三代半导体产业发展报告2020》白皮书显示，为迎合市场需求，国内第三代半导体企业：天科合达、同光晶体、泰科天润、三安光电、英诺赛科等纷纷扩产，预示着国内第三代半导体产业开始进入扩张期。

另外，伴随着行业上下游厂商的博弈，以及越来越多的“后起之秀”入局第三代半导体领域，美国科锐在SiC市场的份额从此前的80%，降低至当前40%左右。有业内人士预计，美国科锐在SiC材料领域的市场占有率会进一步下降，直至降到30%左右，而产业集中度的下降必将意味着市场竞争将更加激烈。未来SiC衬底的价格或将继续以每年15%左右的速度下降。

不过也有观点认为，如果根本的技术问题没有得到大的改进，其实降价的空间，从衬底这个维度来看是相对有限。

从研发到规模商业化的挑战

总体来看，国内第三代半导体行业发展潜力巨大，但同时发展过程中亦面临诸多的挑战。

赛迪顾问就在其发布的《2021半导体材料产业演进发展白皮书》中指出，目前中国的第三代半企业已经从小批量的研发模式转向了规模化商业化的生产模式，但国内的第三代半产业多为高校和科研机构技术转化出来的企业，这些企业存在着实力相对弱小、抗风险能力差，在产业链中的地位和话语权不足等问题。

因此白皮书中建议，第三代半导体的性能和材料、结构设计和制造工艺它的关联紧密，而且制造产线的投资额相对较低，建议国内企业为了确保自身的竞争优势，可以向IDM模式转变。

从行业角度看，包括英飞凌、ST、日本罗坶等公司均采取的IDM模式，另外美国科锐公司的SiC产业链覆盖衬底、外延及器件制作;而在国内行业中，泰科天润、华润微、中国电科等均采取的IDM模式，另外露笑科技投资的SiC产业园也覆盖晶体生长、衬底制作、外延生长等多个产业链环节。

第三代半导体行业人士记者表示，目前国内做第三代半导体对外代工的厂商很少，因为代工的意义不大，材料成本占比很大，加工费其实很少。

“像SiC的特性决定了其器件比较贵，不应用于消费级市场，也就是说应用场景要求较高，比如工业级、汽车级等领域，因此不但产品的性能要达到要求，同时本身的供货能力，供应链的安全保障都有要求”，上述行业人士认为，“像这种产品，价格还是其次，首先看产品性能是否能达标，其次看是否能持续稳定的供货，这都是非常重要的指标，因此如果是小公司，存在无法持续供货的风险。”

此外，还需警惕行业资本过热的现象。

从产业的政策环境来看，虽然国家和各地政府出台了多项政策来促进三代半材料产业的快速健康有序的发展，但三安集团北京公司副总经理陈东坡此前提醒，在很多二三线城市，由于对于半导体认知相对低一些，对于分辨优质项目和差项目的能力会弱一些，结果会导致行业的资源分散，甚至有产能过剩的隐患。

陈东坡对此建议，首先主管部门需提升项目支持的精准度;其次是要强化窗口指导;其三是上下游协同，以下游应用带动上游元器件，以下游应用企业考核上游元器件，来解决科技成果产品化的问题;第四，可以依托行的龙头企业建立中试研发平台。(吴凡)

关键词： 电动汽车 SiC器件 潜力 应用市场