我国第三代半导体将迎来全面爆发时期

业内人士指出，相较于第一、二代半导体，第三代半导体材料处于发展初期。国内企业和国际巨头基本处于同一起跑线。随着5G、新能源汽车的快速发展，我国第三代半导体也将全面爆发。

受中美贸易摩擦影响，中国半导体材料的本土产业链布局加快。业内人士指出，中国拥有第三代半导体材料最大的应用市场，且产业链齐备，可以实现自主可控。国产化替代和产业升级双驱动下，第三代半导体将迎来下一个产业浪潮。

众所周知，第一代半导体材料主要是指硅(Si)、锗(Ge)元素等单质半导体材料;第二代半导体材料主要是指砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)等材料，主要应用于高速功率放大器和LED中。而第三代半导体主要是指碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等材料。相比于第一、二代半导体，第三代半导体具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率等特点。它在新能源车、光伏风电、不间断电源、家电工控等领域有广阔的应用前景。

打开另外，制备技术的进步使得碳化硅和氮化镓器件成本不断下降。在5G和新能源汽车等新市场需求的驱动下，第三代半导体材料有望迎来加速发展。硅基半导体的性能已无法完全满足5G和新能源汽车的需求，碳化硅和氮化镓等第三代半导体的优势将被充分凸显。

据第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲透露，双循环模式推动国产化替代，2020年中国SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)电力电子和微波射频产值预计将约为70亿元。

氮化镓(GaN)侧重高频性能，广泛应用于基站、雷达、工业、消费电子领域，其中5G基站氮化镓射频器件更能有效满足5G高功率、高通信频段的要求。

随着市场规模逐步扩大，5G加速推进GaN射频应用迅猛增长，2020年中国GaN射频器件市场规模约170亿元;新能源汽车及消费电子成为突破口，2020年中国电力电子器件应用市场规模58.2亿元。

其中，5G基站以及快充两个领域复合增速较快，有望成为氮化镓市场快速增长的主要驱动力。基于氮化镓工艺的基站占比将由50%增至58%，带来大量氮化镓的新增需求。预计到2022年，氮化镓器件的市场规模将超过25亿美元，年复合增长率为17%。

据相关统计，在智能手机行业中，目前已有华为、小米、OPPO、魅族、三星、努比亚、realme等多个品牌推出了氮化镓快充产品。电商方面，目前也有17家品牌先后推出了数十款氮化镓快充新品。已经出货的电源厂商超过100家。

需要注意的是，氮化镓的应用范围不只在快充、智能手机等消费类电子领域，还有数据中心、柔性供电等工业领域，以及自动驾驶、车载充电机等汽车领域。如，低压氮化镓可应用于新一代大数据中心，以减少占地、提高功率、降低能耗。

此外，第三代半导体另一个重要产品碳化硅，则将受益于电动汽车行业的快速成长而迎来爆发机会。

在新能源汽车领域，碳化硅器件主要可以应用于功率控制单元、逆变器、车载充电器等方面。碳化硅功率器件轻量化、高效率、耐高温的特性有助于有效降低新能源汽车的成本。

2018年，特斯拉Model 3采用了意法半导体生产的碳化硅逆变器，是第一家在主逆变器中集成全碳化硅功率模块的车企。以Model 3搭载的碳化硅功率器件为例，其轻量化的特性节省了电动汽车内部空间，高效率的特性有效降低了电动汽车电池成本，耐高温的特性降低了对冷却系统的要求，节约了冷却成本。

此外，近期新上市的比亚迪汉EV也搭载了比亚迪自主研发并制造的高性能SiC-MOSFET控制模块。

碳化硅市场将于2025年达到25亿美元(约合人民币164.38亿元)的市场规模。

新能源汽车行业是碳化硅市场最大的驱动力。到2025年，新能源汽车与充电桩领域的碳化硅市场将达到17.78亿美元(约合人民币116.81亿元)，约占碳化硅总市场规模的七成。

另外，国务院于2015年5月印发的《中国制造2025》，也对第三代半导体做出了目标规划。《中国制造2025》提出，到2025年，先进半导体材料实现在5G通信、高效能源管理中的国产化率达到50%;在新能源汽车、消费电子中实现规模应用，在通用照明市场渗透率达到80%以上。

吴玲建议，探索构建第三代半导体产业创新生态，摸索“平台+孵化器+基金+基地”以及大中小企业融通发展的新模式，加强精准的国际与区域深度合作，共同努力使全链条进入世界先进行列。

展望中国第三代半导体产业的未来，吴玲预计，到2025年，5G通信基站所需GaN射频器件的国产化率将达到80%;第三代半导体功率器件将在高速列车、新能源汽车、工业电机、智能电网等领域规模应用；Mini/Micro LED、深紫外等材料及芯片产业化可实现在健康医疗、公共安全、信息交互等领域的创新应用。到2030年，国内将形成1~3家世界级龙头企业，带动产值超过3万亿元，年节电万亿度。