原标题：国内第三代半导体迎窗口期 今年氮化镓、碳化硅产值或达70亿元

中国第三代半导体正迎来发展的窗口期。第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲11月24日在2020国际第三代半导体论坛上透露,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。

其中,中国的GaN微波射频产业产值2020年将达到33.75亿元,比去年的26.15亿元将增长29%；SiC、GaN电力电子产业产值2020年将达到35.35亿元,比去年的29.03亿元将增长21.77%。

另一方面,市场规模扩大,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。

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。

氮化镓(GaN)因今年小米推出应用了相关材料的快充产品而备受瞩目。作为国内已量产硅基氮化镓的企业,英诺赛科科技有限公司的董事长骆薇薇在上述论坛上表示,第三代半导体氮化镓有小体积、低能耗、高频工作等优势,适应带宽更大、工作频率更高、大电流、低损耗的市场需求。

随着AI、数据中心、5G、新能源汽车、直流供电等的快速发展,功率半导体将迎来快速增长,预计2020~2025年复合增长率会超过10%。骆薇薇说,功率半导体未来主要增长将集中在第三代半导体,电压等级主要会集中在30伏、150伏、650伏、900伏以上。

英诺赛科于2015年成立,2020年9月苏州工厂建设完成,其高、低压芯片出货量均达数百万颗。骆薇薇认为,氮化镓功率半导体的产业化技术已经成熟,市场开始爆发。目前英诺赛科量产的产品是8英寸硅基氮化镓,覆盖从30伏到650伏。

中国新基建中5G基站、数据中心等将带来新需求。骆薇薇说,目前硅基氮化镓的芯片价格是硅器件的1.5倍,预计未来几年有望与硅器件价格持平,甚至更低。所以其在消费电子领域有很大发展潜力,可覆盖电子烟、智能手机、无线充、扫地机器人、无人机、笔记本电脑、电动单车。

据充电头网统计,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。

“2021年将是GaN快充元年。”骆薇薇预计,2020年GaN快充的出货量达1000万个,2021年GaN快充的出货量将增长超过十倍、达到1.5亿~2亿个。另外,氮化镓功率芯片应用在手机上,将可使智能手机有更高的效率、更高的动态响应和更小的电源占比面积。

而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。

面对台积电、英飞凌、EPC、Navitas等竞争对手,中国大陆氮化镓企业希望把握发展窗口期,快速提升产能。骆薇薇透露,英诺赛科的业务包括芯片设计、材料外延生产、芯片制造、可靠性分析,其珠海工厂月产能为4000片,苏州工厂月产能为6.5万片,苏州工厂今年底试产、明年6年量产。

目前,国内多家企业及机构正在完善氮化镓的国产化生态系统,实现产业链自主可控：氮化镓封装测试体系有华天科技、长电科技、嘉盛半导体(Carsem)；磁材料有TDG(天通控股)、DMEGC(东磁)；驱动、控制器有东科半导体、JOULWATT(杰华特微电子)等；测试体系有电子科技大学、中国赛宝实验室等。

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。

安芯投资管理有限公司首席执行官、创始合伙人王永刚在上述论坛上表示,2018年至2024年碳化硅的发展方向是新能源汽车市场,年复合增长率将达到29%。全部碳化硅器件市场,预计在2023年达到15亿美元。

日本丰田汽车公司功率半导体顾问、PDPlus LLC总裁滨田公守说,在2017年,电动汽车的比例仅为3%,而到2040年,预计将达到50%。在接下来的二十年里,电动汽车的份额将迅速增加。即使只看未来五年,电动汽车市场也会大幅增加。

碳化硅器件主要适合纯电动车,因此碳化硅器件会与硅器件长期并存。滨田公守说,在纯电动车中,使用碳化硅器件的方案会贵300美元。到2025年,行驶300公里的电池费用预计约为10000美元,如果电池效率提升3%,电池费用将下降300美元,节省的费用将可以抵消增加的费用。

在碳化硅(SiC)全球产业地图中,衬底领域有日本制铁集团、天科合达、同光晶体下的河北同光、泰科天润；外延领域有瀚天天成、东莞天域、昭和电工；设计领域有创能动力(APS香港团队)、上海詹芯电子等。而今年三安光电收购了北电新材,也是为了掌握上游碳化硅材料。

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。