據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威人士透露，我國計劃把大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，寫入“十四五”規(guī)劃，計劃在2021-2025年期間，在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等等各個方面，大力支持發(fā)展第三代半導體產(chǎn)業(yè)，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)獨立自主。

目前，關(guān)于第三代半導體有關(guān)的資訊刷屏了朋友圈，可到底什么是第三代半導體呢？它的優(yōu)勢和亮點又是什么？它未來的機遇在哪里？在張江，又有哪些和第三代半導體相關(guān)的企業(yè)呢？讓我們一起去了解下~

什么是第三代半導體？

第一代半導體材料，以硅（Si）、鍺（Ge）為代表，特別是Si，構(gòu)成了一切邏輯器件的基礎(chǔ)。我們的CPU、GPU的算力，都離不開Si的功勞。

第二代半導體材料，主要是指化合物半導體材料，以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表。其中GaAs在射頻功放器件中扮演重要角色，InP在光通信器件中應(yīng)用廣泛……

而第三代半導體，發(fā)明并實用于本世紀初年，涌現(xiàn)出了碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石（C）、氮化鋁（AlN）等具有寬禁帶（Eg＞2.3eV）特性的新興半導體材料，因此也被稱為寬禁帶半導體材料。

第三代半導體具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率、可承受大功率等特點，廣泛用于制作高溫、高頻、大功率和抗輻射電子器件，應(yīng)用于半導體照明、5G通信、衛(wèi)星通信、光通信、電力電子、航空航天等領(lǐng)域。第三代半導體材料已被認為是當今電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。

第三代半導體屬于后摩爾定律概念，制程和設(shè)備要求相對不高，難點在于第三代半導體材料的制備，同時在設(shè)計上要有優(yōu)勢。

第三代半導體的機遇

隨著5G、新能源汽車等新市場出現(xiàn)，硅（Si）基半導體的性能已無法完全滿足需求，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN），即第三代半導體的優(yōu)勢被放大。

另外，制備技術(shù)進步使得碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）器件成本不斷下降，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的性價比優(yōu)勢將充分顯現(xiàn)，第三代半導體未來核心增長點碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）有各自的優(yōu)勢領(lǐng)域。

一、碳化硅（SiC）

常被用于功率器件，適用于600V下的高壓場景，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、充電樁、軌道交通、光伏、風電等電力電子領(lǐng)域。預(yù)計到2023年，SiC功率器件的市場規(guī)模將超過15億美元，年復合增長率為31%。

1.【新能源汽車】

在新能源汽車領(lǐng)域，碳化硅（SiC）器件主要可以應(yīng)用于功率控制單元、逆變器、車載充電器等方面。SiC功率器件輕量化、高效率、耐高溫的特性有助于有效降低新能源汽車系統(tǒng)成本。

2018年特斯拉Model 3采用了意法半導體生產(chǎn)的SiC逆變器，是第一家在主逆變器中集成全SiC功率模塊的車企。此外，近期新上市的比亞迪漢EV也搭載了比亞迪自主研發(fā)并制造的高性能SiC-MOSFET 控制模塊。

2.【軌道交通】

在軌道交通領(lǐng)域，SiC器件主要應(yīng)用于軌交牽引變流器，能大幅提升牽引變流裝置的效率，符合軌道交通綠色化、小型化、輕量化的發(fā)展趨勢。

二、氮化鎵（GaN）

側(cè)重高頻性能，廣泛應(yīng)用于基站、雷達、工業(yè)、消費電子領(lǐng)域：

1.【5G基站】

GaN射頻器件更能有效滿足5G高功率、高通信頻段的要求。5G基站以及快充兩個領(lǐng)域復合增速較快，有望成為GaN市場快速增長的主要驅(qū)動力?；贕aN工藝的基站占比將由50%增至58%，帶來大量GaN需求。預(yù)計到2022年，氮化鎵（GaN）器件的市場規(guī)模將超過25億美元，年復合增長率為17%。

2.【快充】

GaN具備導通電阻小、損耗低以及能源轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點，由GaN制成的充電器還可以做到較小的體積。安卓端率先將GaN技術(shù)導入到快充領(lǐng)域，隨著GaN生產(chǎn)成本迅速下降，GaN快充有望成為消費電子領(lǐng)域下一個殺手級應(yīng)用。預(yù)計全球GaN功率半導體市場規(guī)模從2018年的873萬美元增長到2024年的3.5億美元，復合增長率達到85%。

2019年9月，OPPO發(fā)布國內(nèi)首款GaN充電器SuperVOOC 2.0，充電功率為65W；2020年2月，小米推出65W GaN充電器，體積比小米筆記本充電器縮小48％，并且售價創(chuàng)下業(yè)內(nèi)新低。

張江有哪些第三代半導體企業(yè)

張江，擁有中國最完善、最齊全的集成電路產(chǎn)業(yè)布局，在集成電路產(chǎn)業(yè)的材料領(lǐng)域，依舊不乏張江企業(yè)的身影。圍繞第三代半導體，不完全統(tǒng)計，張江已有多家企業(yè)布局。

張江既有初創(chuàng)企業(yè)忱芯科技入局，也有行業(yè)布道者藍光科技已經(jīng)深耕20載。此外，多家企業(yè)發(fā)展迅速，芯元基半導體在氮化鎵材料領(lǐng)域取得重大創(chuàng)新突破，中晟半導體作為第三代半導體研發(fā)設(shè)備提供商也有新的技術(shù)進展。

01 芯元基半導體

上海芯元基半導體科技有限公司（簡稱“芯元基半導體”），成立于2014年10月，專業(yè)從事第三代半導體材料GaN技術(shù)和器件的研發(fā)、生產(chǎn)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復合圖形化襯底（DPSS）、藍寶石襯底化學剝離和晶圓級芯片封裝等LED芯片創(chuàng)新技術(shù)。

公司總部位于上海張江，并在上海自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)設(shè)立有研發(fā)中心。芯元基半導體已完成了多輪融資，投資方包括中微公司、創(chuàng)徒叢林、甲湛投資、張江科投等。

目前已進入產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段。今年3月，基于其獨創(chuàng)的DPSS襯底技術(shù)（藍寶石復合圖形襯底），該公司開發(fā)出了低位錯密度的高阻GaN（氮化鎵）材料，可用于電子功率器件和微波射頻器件等的制備。

芯元基開發(fā)的GaN外延晶體質(zhì)量已經(jīng)高于藍寶石襯底的GaN晶體質(zhì)量，同時結(jié)合該公司獨有的化學剝離技術(shù)，可以完美地解決藍寶石襯底的散熱問題，為高端光電子器件、電子功率器件和微波射頻器件等提供了一個新的方向。

02 中晟光電

中晟光電設(shè)備（上海）股份有限公司（簡稱“中晟光電”），成立于2011年5月，是一家半導體產(chǎn)業(yè)鏈上游設(shè)備廠商，一直從事第二、三代半導體器件生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備MOCVD（金屬有機化學氣相沉積）設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及服務(wù)。

中晟光電具有自主創(chuàng)新的MOCVD關(guān)鍵的核心技術(shù)，在LED照明和深紫外（DUV）應(yīng)用領(lǐng)域，公司MOCVD設(shè)備已完成市場化運作和國產(chǎn)化替代，第三代半導體GaN分立器件應(yīng)用的ProMaxy? PD設(shè)備正處在市場評估驗證階段，GaAs/InP光電通訊等應(yīng)用的ProMaxy? PE設(shè)備也正處在研發(fā)/產(chǎn)業(yè)化階段。

今年8月，中晟光電宣布完成新一輪股票定向發(fā)行，由張江火炬創(chuàng)投（上海浦東科創(chuàng)集團有限公司旗下公司）領(lǐng)投，總募集資金1.13億元，募集資金將主要用于研發(fā)生產(chǎn)第二、三代半導體分立器件高端裝備。

03 忱芯科技

忱芯科技創(chuàng)立于2020年，主要為終端客戶提供包括碳化硅功率半導體模塊、驅(qū)動電路和碳化硅電力電子系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)在內(nèi)完整的“模塊+”定制化應(yīng)用解決方案。

作為國內(nèi)碳化硅領(lǐng)域的先行者之一，忱芯科技已經(jīng)研發(fā)出多款全碳化硅MOSFET模塊，SiC MOSFET模塊可以作為電力系統(tǒng)的主開關(guān)，更好地發(fā)揮SiC低損耗的特點，相較于SBD模塊，其應(yīng)用范圍更廣且技術(shù)壁壘更高。忱芯科技未來還將推出碳化硅基MOSFET與硅基IGBT的混合模塊產(chǎn)品，提供給價格敏感性偏高的客戶。

此外，為了一站式解決客戶碳化硅功率模塊的系統(tǒng)應(yīng)用問題，忱芯科技還開發(fā)出基于最新一代NXP GD3100 驅(qū)動芯片的SiC功率模塊驅(qū)動電路。

同樣在今年8月，忱芯科技完成數(shù)千萬元人民幣天使輪融資，由原子創(chuàng)投獨家投資。

04 藍光科技

上海藍光科技有限公司成立于2000年4月，是國內(nèi)首家從事氮化鎵基LED外延片、芯片研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，注冊資金2.75億元。主要產(chǎn)品有:氮化鎵基高亮度藍、綠光外延片及芯片。

公司主要股東為央企彩虹集團公司、黑龍江省大正投資集團有限公司、北京大學、合肥鑫城國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司、上海浦東科技投資有限公司等。公司總部位于上海張江，資產(chǎn)總額10億元，員工700余名，擁有MOCVD生產(chǎn)線20條，年產(chǎn)能藍、綠芯片100億顆。

2010年8月，公司在安徽省設(shè)立子公司——合肥彩虹藍光科技有限公司，項目總投資89億元人民幣，占地面積516畝，共建設(shè)200條MOCVD（45片以上機）及配套芯片生產(chǎn)線，年產(chǎn)超高亮度外延1020萬片，年產(chǎn)全色系芯片2000億顆，年產(chǎn)值115億元，為國內(nèi)最大的LED產(chǎn)業(yè)化基地。

截至2010年底，公司擁有規(guī)?；a(chǎn)業(yè)基地約35000平方米，專業(yè)超凈生產(chǎn)車間7000平方米，資產(chǎn)總額8.7億元，擁有MOCVD生產(chǎn)線20條，具備年產(chǎn)芯片100億顆的產(chǎn)能，可為用戶提供高抗靜電、低衰減的標準芯片和功率型照明芯片。

發(fā)展第三代半導體的號角已吹響，張江企業(yè)一直走在前行的路上。