文章來(lái)源： 全球半導(dǎo)體觀察

本文作者： 韋思維

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當(dāng)下，在全球半導(dǎo)體行業(yè)的逆流中，第三代半導(dǎo)體正閃爍著獨(dú)特的光芒，作為其代表物的碳化硅和氮化鎵順勢(shì)成為耀眼的存在。在此賽道上，各方紛紛加大馬力，堅(jiān)定下注，一部關(guān)于第三代半導(dǎo)體的爭(zhēng)奪劇集已經(jīng)開(kāi)始上演。

三代半方興未艾

產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速成長(zhǎng)期

近日，科學(xué)技術(shù)部黨組成員、副部長(zhǎng)相里斌在2023中關(guān)村論壇上表示，2022年在全球疫情和需求端疲軟等多重因素影響下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入下行周期。但在新能源汽車(chē)、光伏、儲(chǔ)能等需求帶動(dòng)下，國(guó)際第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)超預(yù)期，整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入高速成長(zhǎng)期。

目前，以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體，憑借高頻、高效、耐高壓、耐高溫、抗輻射等優(yōu)越的性能脫穎而出，在移動(dòng)通信、新能源汽車(chē)、高速列車(chē)、智能電網(wǎng)、新型顯示、通信傳感等領(lǐng)域過(guò)得風(fēng)生水起，并逐漸進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化加速放量階段。

碳化硅功率器件具備耐高壓、低損耗和高頻三大優(yōu)勢(shì)，可以滿(mǎn)足高溫、高壓、大功率等條件下的應(yīng)用需求，靈活應(yīng)用于新能源汽車(chē)、光伏、工控等領(lǐng)域，其中，受益新能源汽車(chē)的持續(xù)放量，碳化硅功率器件市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)；氮化鎵器件具備高開(kāi)關(guān)頻率、耐高溫、低損耗等優(yōu)勢(shì)，可以用于制作功率、射頻、光電器件，廣泛應(yīng)用于5G基站、消費(fèi)電子、新能源車(chē)、國(guó)防、通信等領(lǐng)域。

據(jù)TrendForce集邦咨詢(xún)研究統(tǒng)計(jì)，第三代半導(dǎo)體包括SiC與GaN，整體產(chǎn)值又以SiC占80%為重。SiC適合高壓、大電流的應(yīng)用場(chǎng)景，能進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車(chē)與再生能源設(shè)備系統(tǒng)效率。隨著安森美（onsemi）、英飛凌（Infineon）等與汽車(chē)、能源業(yè)者合作項(xiàng)目明朗化，將推動(dòng)2023年整體SiC功率元件市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá)22.8億美元，年成長(zhǎng)41.4%。

展望未來(lái)，TrendForce集邦咨詢(xún)預(yù)期，至2026年SiC功率元件市場(chǎng)規(guī)?？赏_(dá)53.3億美元。主流應(yīng)用仍倚重電動(dòng)汽車(chē)及再生能源，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)值可達(dá)39.8億美元、CAGR約38%；再生能源達(dá)4.1億美元、CAGR約19%。

而在碳化硅猛進(jìn)增長(zhǎng)的同時(shí)，長(zhǎng)期發(fā)力于消費(fèi)電子領(lǐng)域的氮化鎵，也已經(jīng)開(kāi)始向汽車(chē)、工業(yè)及數(shù)據(jù)通訊等領(lǐng)域邁進(jìn)，其下游應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)張。針對(duì)氮化鎵未來(lái)市場(chǎng)前景，業(yè)界人士認(rèn)為，到2026年，氮化鎵將擁有每年130億美元的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

賽道絡(luò)繹不絕

誰(shuí)在厲兵秣馬？

新能源帶動(dòng)，碳化硅產(chǎn)能需求大增

驅(qū)使碳化硅增長(zhǎng)的最大功臣當(dāng)屬近年來(lái)快速發(fā)展的新能源汽車(chē)。碳化硅功率器件被廣泛應(yīng)用于新能源汽車(chē)中的主驅(qū)逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、充電系統(tǒng)中的車(chē)載充電機(jī)和充電樁等，光伏、風(fēng)電等領(lǐng)域。

在新能源汽車(chē)應(yīng)用線上，車(chē)廠為了保障后方供應(yīng)穩(wěn)定，與功率半導(dǎo)體大廠簽訂長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議，而源源不斷的訂單簽約正預(yù)示著市場(chǎng)強(qiáng)勁的需求，大廠們紛紛開(kāi)始啟動(dòng)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，以滿(mǎn)足產(chǎn)能需要。

今年來(lái)，英飛凌（Infineon）、Wolfspeed、安森美（onsemi）、意法半導(dǎo)體（ST）等大廠的布局動(dòng)作仍然頻繁。

前端合作上，英飛凌與Resonac（前身為昭和電工）擴(kuò)簽碳化硅供應(yīng)協(xié)議，初期側(cè)重6英寸、后期將側(cè)重8英寸材料；與鴻海簽訂了一份合作備忘錄，聚焦于SiC技術(shù)在電動(dòng)汽車(chē)高功率應(yīng)用的使用，并計(jì)劃設(shè)立車(chē)用系統(tǒng)應(yīng)用中心；通過(guò)與Schweizer Electronic合作，進(jìn)一步提升碳化硅（SiC）芯片的效率；并與天岳先進(jìn)/天科合達(dá)簽訂供貨協(xié)議，天岳先進(jìn)將為英飛凌供應(yīng)碳化硅襯底和晶棒，天科合達(dá)則將為英飛凌供應(yīng)碳化硅晶圓和晶錠。

安森美已陸續(xù)與極氪、大眾汽車(chē)、寶馬等車(chē)廠簽署供貨協(xié)議，提供SiC功率器件產(chǎn)品；并與動(dòng)力總成電氣化供應(yīng)商緯湃科技簽訂一項(xiàng)價(jià)值19億美元（約17.5億歐元）的碳化硅產(chǎn)品10年期供應(yīng)協(xié)議；與電動(dòng)汽車(chē)（EV）充電解決方案供應(yīng)商Kempower達(dá)成戰(zhàn)略協(xié)議，將為后者提供EliteSiC MOSFET和二極管，用于可擴(kuò)展的EV充電樁。

意法半導(dǎo)體與歐陸通聯(lián)手合作，將在后者子公司上海安世博及杭州云電科技兩地分別設(shè)立針對(duì)數(shù)字電源應(yīng)用的聯(lián)合開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，瞄準(zhǔn)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域；與德國(guó)汽車(chē)Tier-1廠商采埃孚（ZF）共同簽訂了車(chē)用碳化硅多年采購(gòu)合同，ZF將自2025年起向ST采購(gòu)數(shù)千萬(wàn)顆第三代SiC MOSFET器件，滿(mǎn)足汽車(chē)逆變器對(duì)車(chē)規(guī)級(jí)SiC器件在量和質(zhì)上的需求。

而在與意法半導(dǎo)體達(dá)成合作之前，采埃孚剛與Wolfspeed達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系，雙方計(jì)劃在德國(guó)建立聯(lián)合研發(fā)中心，并且投資了Wolfspeed，為后者的SiC器件工廠建設(shè)提供支持。而Wolfspeed與梅賽德斯-奔馳達(dá)成合作，將為梅賽德斯-奔馳供應(yīng)碳化硅器件。為了滿(mǎn)足此項(xiàng)大單的需要，Wolfspeed將供應(yīng)梅賽德斯-奔馳的碳化硅器件選擇在位于美國(guó)北卡羅來(lái)納州達(dá)勒姆和紐約州莫霍克谷新建成的200mm工廠制造。而莫霍克谷工廠是目前全球最大的碳化硅制造工廠。

后端產(chǎn)能上，韓國(guó)首家擁有SiC全產(chǎn)業(yè)鏈的廠商SK集團(tuán)旗下SK powertech位于釜山的新工廠結(jié)束試運(yùn)行，將正式量產(chǎn)碳化硅，產(chǎn)能將擴(kuò)大近3倍；第三代半導(dǎo)體龍頭Wolfspeed計(jì)劃在德國(guó)薩爾州建設(shè)世界上最大、最先進(jìn)的碳化硅器件制造工廠，以支持對(duì)各種汽車(chē)、工業(yè)和能源應(yīng)用不斷增長(zhǎng)的需求；意法半導(dǎo)體也透露今年預(yù)計(jì)投入40億美金，用于擴(kuò)產(chǎn)12英寸晶圓廠及擴(kuò)大SiC制造能力；三菱電機(jī)將在五年內(nèi)將之前宣布的投資計(jì)劃翻倍，達(dá)到約2600億日元，主要用于建設(shè)新的晶圓廠，以增加碳化硅（SiC）功率半導(dǎo)體的生產(chǎn)。

安森美半導(dǎo)體考慮投資20億美元擴(kuò)產(chǎn)碳化硅芯片，據(jù)外媒引述安森美高管當(dāng)時(shí)表示，公司正考慮在美國(guó)、捷克共和國(guó)或韓國(guó)進(jìn)行擴(kuò)張，他們的目標(biāo)是到2027年占據(jù)碳化硅汽車(chē)芯片市場(chǎng)40%的份額。

氮化鎵后來(lái)居上之勢(shì)將顯？

移動(dòng)充電、數(shù)據(jù)中心電源、住宅太陽(yáng)能逆變器和電動(dòng)汽車(chē)車(chē)載充電器等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)夹g(shù)的采用正處于轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這將導(dǎo)致GaN市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)?！拔磥?lái)GaN的全球使用量將會(huì)大大超過(guò)SiC，并且在多個(gè)領(lǐng)域取代SiC的應(yīng)用，尤其是到了2030年?！庇w凌表示看好氮化鎵的發(fā)展。

近日，歐洲確立了一項(xiàng)高達(dá)6000萬(wàn)歐元（約合人民幣4.55億元）的氮化鎵（GaN）科研項(xiàng)目，旨在建立從功率芯片到模塊的完整供應(yīng)能力。而英飛凌正是其牽頭人，另有其余45家合作伙伴參與其中。

作為第三代半導(dǎo)體的長(zhǎng)期耕耘者，英飛凌此前在碳化硅的布局更甚于氮化鎵，但今年3月初，英飛凌宣布收購(gòu)GaN功率半導(dǎo)體廠商GaN Systems，火力開(kāi)始分向氮化鎵，這項(xiàng)交易總值8.3億美元（約57.3億人民幣）。通過(guò)GaN Systems的收購(gòu)，英飛凌同時(shí)擁有了硅、碳化硅和氮化鎵三種主要的功率半導(dǎo)體技術(shù)。業(yè)界機(jī)構(gòu)表示，英飛凌此舉體現(xiàn)出GaN在汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展前景及預(yù)示著氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)或?qū)⑦M(jìn)入整合階段。

瑞典公司SweGaN也在布局氮化鎵產(chǎn)能。該公司正在瑞典林雪平的創(chuàng)新材料集群建設(shè)一個(gè)新總部，包括一個(gè)大規(guī)模的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施。項(xiàng)目計(jì)劃于今年第二季度末完成，將部署創(chuàng)新制造工藝，以大批量生產(chǎn)下一代GaN-on-SiC工程外延晶圓，預(yù)計(jì)年產(chǎn)能將高達(dá)4萬(wàn)片4/6英寸外延片。

納微半導(dǎo)體披露已出貨超7500萬(wàn)顆高壓氮化鎵功率器件和超900萬(wàn)顆碳化硅功率器件。目前其氮化鎵器件正在開(kāi)發(fā)并用于千瓦級(jí)的車(chē)載充電器（OBC）和DC-DC轉(zhuǎn)換器。

同時(shí)，賽微電子、英諾賽科、三安光電等國(guó)內(nèi)企業(yè)正馬不停蹄地加速布局氮化鎵和推進(jìn)產(chǎn)品落地和商用。

賽微電子子公司微芯科技以自有資金450萬(wàn)元投資璞晶科技，后者主要從事硅基電源芯片、功率器件及SiC器件業(yè)務(wù)。賽微電子表示，公司將持續(xù)布局GaN產(chǎn)業(yè)鏈，以參股方式建設(shè)GaN芯片制造產(chǎn)線，積極推動(dòng)技術(shù)、工藝、產(chǎn)品積累，以滿(mǎn)足下一代功率與微波電子芯片對(duì)于大尺寸、高質(zhì)量、高一致性、高可靠性GaN外延材料以及GaN芯片的需求。

今年第一季度，英諾賽科的氮化鎵芯片出貨量突破了5000萬(wàn)顆（累計(jì)超1.5億顆），銷(xiāo)售額達(dá)1.5億，是去年同期的4倍。依靠8英寸硅基氮化鎵IDM全產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢(shì)，英諾賽科40V/100V/150V低壓平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)全面升級(jí)，40雙向?qū)óa(chǎn)品、100V半橋驅(qū)動(dòng)合封產(chǎn)品等多系列產(chǎn)品相繼發(fā)布。英諾賽科是全球唯一一家8英寸硅基氮化鎵IDM廠商，當(dāng)前產(chǎn)能可達(dá)到每月10000片。據(jù)悉，英諾賽科氮化鎵已被國(guó)內(nèi)頭部車(chē)企率先用于車(chē)載激光雷達(dá)產(chǎn)品上，已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)產(chǎn)能加速轉(zhuǎn)動(dòng)

促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈循環(huán)

近年來(lái)，迫切掌握核心關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)自主可控已成為大家?jiàn)^斗的共識(shí)。隨著國(guó)際間產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，第三代半導(dǎo)體成為加速?lài)?guó)產(chǎn)替代化的關(guān)鍵一環(huán)，國(guó)家“十四五”研發(fā)計(jì)劃明確表示將大力支持第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

第三代半導(dǎo)體是支撐多個(gè)產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)的重點(diǎn)核心材料和電子元器件，包括新一代移動(dòng)通信、新能源汽車(chē)、高速軌道列車(chē)、能源互聯(lián)網(wǎng)等。業(yè)內(nèi)表示，國(guó)內(nèi)在半導(dǎo)體領(lǐng)域需求龐大，市場(chǎng)潛力充足，可以通過(guò)技術(shù)迭代以及產(chǎn)能擴(kuò)張，在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域形成優(yōu)勢(shì)。

自第三代半導(dǎo)體被重點(diǎn)關(guān)注以來(lái)，有關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的項(xiàng)目遍地開(kāi)花。據(jù)全球半導(dǎo)體觀察不完全統(tǒng)計(jì)，今年有關(guān)第三代半導(dǎo)體（SiC/GaN）的項(xiàng)近30個(gè)，項(xiàng)目接連完成簽約、開(kāi)工、投產(chǎn)等環(huán)節(jié)，涵蓋東科半導(dǎo)體、中國(guó)電科、天科合達(dá)、天域半導(dǎo)體、揚(yáng)杰科技、基本半導(dǎo)體等企業(yè)。

在已披露投資金額的項(xiàng)目中，投資額最高的項(xiàng)目是廣東天域半導(dǎo)體股份有限公司總部、生產(chǎn)制造中心和研發(fā)中心建設(shè)項(xiàng)目，投資額為80億元，其次分別是投資額為44億元的廣東光大第三代半導(dǎo)體科研制造中心1區(qū)（松山湖）項(xiàng)目，以及超過(guò)30億元的中國(guó)電科射頻集成電路產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目。項(xiàng)目更多細(xì)節(jié)如下圖：

△全球半導(dǎo)體觀察根據(jù)公開(kāi)信息不完全統(tǒng)計(jì)

結(jié)語(yǔ)

如今，碳化硅正高速發(fā)展，氮化鎵正加速追上，第三代半導(dǎo)體賽道上熱鬧非凡，上述廠商的共同目標(biāo)無(wú)非是想要在市場(chǎng)上占據(jù)一席之地，無(wú)論采取的是稍顯激進(jìn)的方式還是保穩(wěn)的步伐，都將助力第三代半導(dǎo)體在半導(dǎo)體下行周期中逆流而上。

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