1、發展歷程分析:2016年為第三代半導體產業元年
第三代半導體指禁帶寬度大於2.2eV的半導體材料,也稱為寬禁帶半導體材料。半導體材料共經歷了三個發展階段:第一階段是以硅(Si)、鍺(Ge)為代表的第一代半導體材料;
第二階段是以砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)等化合物為代表;而以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、等寬帶半導體原料為主的第三代半導體材料,可以被廣泛應用於消費電子、照明、新能源汽車、導彈、衞星等各個領域,且具備眾多的優良性能,可突破第一、二代半導體材料的發展瓶頸,隨着技術的發展有望全面取代第一、二代半導體材料。
我國第三代半導體產業發展緣自2013年科技部863計劃,計劃將之列為戰略發展產業。2016年國務院國家新產業發展領導小組將其列為重點發展方向,除此之外,福建等27個地區陸續推出近30條第三代半導體產業相關政策,2016年為第三代半導體產業元年。
2019年,國家級戰略《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》明確要求長江三角洲區域加快培育佈局第三代半導體產業。2020年,我國計劃把大力支持發展第三代半導體產業,寫入正在制定中的“十四五”規劃,計劃在2021-2025年期間,在教育、科研、開發、融資、應用等各個方面,大力支持發展第三代半導體產業,以期實現產業獨立自主。
對於第三代半導體的發展,國內高度重視。2019年12月,國家級戰略《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》明確要求加快培育佈局第三代半導體產業,推動製造業高質量發展。
2020年7月,《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》指出國家鼓勵的集成電路設計、裝備、材料、封裝、測試企業和軟件企業,自獲利年度起,第一年至第二年免徵企業所得税,第三年至第五年按照25%的法定税率減半徵收企業所得税。2020年,我國計劃把大力支持發展第三代半導體產業,寫入正在制定中的“十四五”規劃。
2、產業鏈分析:各環節均有較多企業參與
第三代半導體材料主要以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)為主。碳化硅(SiC)生產過程分為SiC單晶生長、外延層生長及器件製造三大步驟,對應的是產業鏈襯底、外延、器件與模組三大環節。
GaN產業鏈按環節分為Si襯底(或GaN單晶襯底、SiC、藍寶石)、GaN材料外延、器件設計、器件製造、封測以及應用。各個環節國內均有企業涉足,如在射頻領域,SiC襯底生產商有天科合達、山東天嶽等,GaN襯底有維微科技、科恆晶體、鎵鋁光電等公司。
外延片涉足企業有晶湛半導體、聚能晶源、英諾賽科等。蘇州能訊、四川益豐電子、中科院蘇州納米所等公司則同時涉足多環節,力圖形成全產業鏈公司。
3、市場規模:產能、規模高速增長
第三代半導體材料是5G時代的主要材料,與傳統的第一代、第二代半導體材料硅(Si)和砷化鎵(GaAs)相比,第三代半導體具有禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大等獨特性能,使其在光電器件、電力電子、射頻微波器件等方面展現出巨大的潛力。
在國家政策的大力支持下,國內第三代半導體產線陸續開通,產能不斷增加。據CASA Research不完全統計,2019年,國內主要企業Si基GaN外延片(不含LED)折算6英寸產能約為20萬片/年,Si基GaN器件(不含LED)折算6英寸產能約為19萬片/年。SiC基GaN外延片折算4英寸產能約為10萬片/年,SiC基GaN器件折算4英寸產能約為8萬片/年。
SiC方面,國內主要企業導電型SiC襯底摺合4英寸產能約為50萬片/年,半絕緣SiC襯底摺合4英寸產能約為寸產能約為20萬片/年;SiC外延片折算6英寸產能約為20萬片/年。
2016-2019年我國SiC、GaN電力電子產業值持續提高。據CASA初步統計,2019年,我國SiC、GaN電力子和微波射頻產值(供給)超過60億元。2019年我國SiC、GaN電力子產值規模達26億元,同比增長84%。
GaN微波射頻產值方面,2016年9月科技部立項國家重點研發計劃,旨在針對5G通信需求,建立開放的工藝代工線,實現GaN器件與電路在通信系統的應用,推動我國第三代半導體在射頻功率領域的可持續發展。我國GaN微波射頻產值不斷增長,據CASA,2019年我國GaN微波射頻產值規模近38億元,同比增長74%。
4、應用市場分析:主要應用於消費類電源和新能源汽車
從各應用市場來看,中國SiC、GaN電力電子器件主要應用於新能源汽車、消費類電源和工商業電源應用。在消費電子方面,快充電源作為新應用帶來較大的市場。
新能源汽車方面,我國作為全球最大的新能源汽車市場,隨着下游特斯拉開始大量推進SiC解決方案,國內的廠商也快速跟進,以比亞迪為代表的整車廠商開始全方位佈局,推動第三半導體器件在汽車領域的發展。
5、投資佈局分析:投資熱度居高不下
2019年,國內第三代半導體產業投資熱度居高不下。據CASA,SiC投資14起,涉及金額220.8億元;GaN投資3起,涉及金額45億元。全年已披露的投資擴產金額達到265.8億元(不含光電),較2018年同比增長60%。
具體看國內部分重點第三代半導體領域投資項目,2020年7月,長沙三安光電第三代半導體項目總投資160億元,主要建設具有自主知識產權的襯底(碳化硅)、外延、芯片及封裝產業生產基地。項目建成達產後將形成超百億元的產業規模,並帶動上下游配套產業產值預計逾千億元。
2020年6月,深圳市同力實業有限公司坪山半導體產業園(多彩)項目預計投資50億元,園區將集聚第三代半導體上下游產業鏈,形成集聚發展態勢。坪山集成電路及第三代半導體產業集聚已經漸成規模,集聚了中芯國際、比亞迪(中央研究院)、昂納科技、金泰克、基本半導體、拉普拉斯等重點企業。
區域方面,我國第三代半導體產業初步形成了京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角、中西部等五大重點區域。據CASA,2015年下半年-2019年底期間,長三角區域第三代半導體產業具備集聚優勢,投資金額較多,達到715億元,其中2019年投資總額超過107億元,佔比達到43%,其次為中西部區域,佔比達25%。
我國第三代半導體發展雖然較晚,但是發展速度較快。當前第三代半導體產業政策呈現利好趨勢、產業鏈日趨完善、眾多企業積極參與,國內第三代半導體產線、產能不斷增加,市場規模持續增加,應用市場不斷拓展,投資熱度持續高漲。整體而言,對於2020年的第三代半導體產業發展,總體趨勢向好。
以上數據及分析請參考於前瞻產業研究院《中國半導體產業戰略規劃和企業戰略諮詢報告》,同時前瞻產業研究院提供產業大數據、產業規劃、產業申報、產業園區規劃、產業招商引資等解決方案。