半导体产业是现代信息社会的基石,是支撑当前经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。第三代半导体作为半导体产业的重要组成部分,其发展壮大对国民经济、国防安全、国际竞争、社会民生等领域均具有重要战略意义,是当前世界各国科技竞争的焦点之一。 中国迎接第三次半导体产业转移浪潮。从历史进程看,全球范围完成两次明显的半导体产业转移:第一次为19世纪70年代从美国转向日本,第二次则从80年代转向韩国与中国台湾地区,而目前,中国大陆则日渐成为半导体产业第三次转移的核心地。尽管大陆半导体产业起步较晚,但凭借着巨大的市场容量和生产群体,中国已成为全球最大的半导体消费国。加上政策大力支持、资本源源汇集、产业链初步形成、技术进步加速、劳动力资源丰富,中国大陆吸引了全球优秀半导体企业纷纷投资布局。半导体产业向中国大陆转移的浪潮已开启。 国际贸易争端加大国内自主创新决心。2018年,世界经济领域最具关注度和影响力的事件之一,无疑是贸易保护主义的抬头,具体表现为美国威胁退出WTO,以及发起中美贸易摩擦。美国为维持其全球领先地位,对中国悍然发动有史以来最大规模贸易战,并主要针对《中国制造2025》中包含的高科技领域,以获取更多经济利益,遏制中国技术进步,防范中国发展壮大。在妥善应对中美贸易摩擦的同时,我们更意识到,中国面临的不是简单的贸易战,而是影响长期发展的技术战。因此,把握新一轮技术革命战略机遇,全国上下团结一致、戮力同心,化压力为动力,充分发挥我国制度、产业、市场优势,加速技术追赶,提升科技水平、提高自主创新能力,不断扩大对外开放,对接高标准国际经贸规则,提升产业国际竞争力,才是根本战略。 第三代半导体国际竞争日趋激烈,我国迫切需要加快发展步伐。2018年,美国、欧盟等继续加大第三代半导体领域的研发支持力度,国际厂商积极、务实推进,商业化的SiC、GaN电力电子器件新品不断推出,性能日益提升,应用逐渐广泛。2018年,国际技术层面,SiC同质外延和Si基GaN异质外延片商业化最大尺寸为6英寸,8英寸产品也已开发出。据CASA统计Mouser数据,商业化SiC肖特基二极管最高耐压达3300V,最高工作温度下的电流小于60A;SiCMOSFET目前最高耐压为1700V,最高工作温度下电流在65A以下;全SiC功率模块耐压达到3300V,最高电流达到800A,并已开发出6500V样品;Si基GaNHEMT朝集成化方向发展,最高电压为650V,室温下(25℃)最大电流为120A,创下新高。商业化RFGaNHEMT工作频率达到25GHz,最大功率实现1800W,此外,2018年,众多企业也推出GaNMMIC产品。产业层面,2018年,因应电动汽车、光伏等市场拉动,第三代半导体电力电子器件供不应求,国际电力电子器件厂商纷纷启动扩产,如美国II-VI、日本昭和电工、日本罗姆、美国X-Fab和中国台湾的汉磊科技等均已发布扩产计划。此外,2018年,国际第三代半导体SiC和GaN领域(除LED外)企业间并购活动也相对活跃,共有6起并购案例,披露交易金额接近100亿美元。不过,目前来看,虽然GaN射频器件价格基本达到用户可接受范围,但SiC、GaN电力电子器件价格仍然较高,后续降低成本,提高产品可靠性,加快市场渗透,仍是行业努力的重点方向。市场层面,综合Yole和IHSMarkit的数据,2018年SiC电力电子器件市场规模约3.9亿美元,GaN电力电子器件市场规模约0.5亿美元,两者合计市场规模在4.4亿美元左右,占整体电力电子器件市场规模的比例达到3.4%左右。IHSMarkit预计,SiC和GaN电力电子器件预计将在2020年达到近10亿美元。Yole统计,2018年全球3W以上GaN射频器件(不含手机PA)市场规模达到4.57亿美元,预计到2023年市场规模将达到13.24亿美元,年复合增长率超过23%。 国内方面,受益于整个半导体行业宏观政策利好、资本市场追捧、地方积极推进、企业广泛进入等因素,第三代半导体产业稳步发展。技术层面,SiC衬底和外延方面,国内仍然是4英寸为主,已开发出6英寸产品并实现小批量供货;国内批量生产的GaN衬底仍以2英寸为主。国内600-3300VSiC肖特基二极管技术较为成熟,产业化程度继续提升,目前也已研制出1200-1700VSiCMOSFET器件,但可靠性较低,目前处于小批量生产阶段;国内全SiC功率模块,主要指标为1200V/50-600A、650V/900A。GaNHEMT方面,国内2018年推出了650V/10-30A的GaN晶体管产品;GaN微波射频器件方面,国产GaN射频放大器已成功应用于基站,Sub6GHz和毫米波GaN射频功率放大器也已实现量产。产业方面,在半导体对外投资受阻情况下,国内自主创新发展是必由之路。2018年,在政策和资金的双重支持下,国内第三代半导体领域新增3条SiC产线。投资方面GaN热度更高,据CASA不完全统计,2018年国内第三代半导体相关领域共有8起大的投资扩产项目,其中4起与GaN材料相关,涉及金额220亿元。此外,与国际企业并购热潮对比,国内2018年仅有2起。生产模式上,大陆在第三代半导体电力电子器件领域形成了从衬底到模组完整的产业链体系,器件制造方面以IDM模式为主,且正在形成“设计-制造-封测”的分工体系;大陆代工产线总体尚在建设中,尚未形成稳定批量生产。市场方面,根据CASA统计,2018年国内市场SiC和GaN电力电子器件的规模约为28亿元,同比增长56%,预计未来五年复合增速为38%。GaN微波射频应用市场规模约为24.49亿元,未来5年复合增速有望达60%。区域方面,我国第三代半导体产业发展初步形成了京津冀、长三角、珠三角、闽三角、中西部五大重点发展区域,其中,长三角集聚效应凸显,占从2015年下半年至2018年底投资总额的64%。此外,北京、深圳、厦门、泉州、苏州等代表性城市正在加紧部署、多措并举、有序推进。 总体而言,我国第三代半导体技术和产业都取得较好进展,但在材料指标、器件性能等方面与国外先进水平仍存在一定差距,市场继续被国际巨头占据,国产化需求迫切。
