第三代半導體陷入團戰
2020-08-07 13:17:01 EETOP綜合整理自：MoneyDJ、互聯網
全球半導體大廠跨入第三代半導體材料，已多展開合作、策略結盟或購并，包括IDM 廠商意法半導體購并Norstel AB 以及法國Exagan、英飛凌收購Siltectra ，以及日商ROHM 收購SiCrystal 等；而中國臺灣廠商也爭逐第三代半導體材料，以今年上半年臺積電攜手意法半導體最具代表性，而此次矽晶圓大廠環球晶與宏捷科的策略私募入股，整合上下游產業鏈的能力達成互補，加快開發腳步以及瓶頸，打團戰比單打獨斗，更快可獲取市場。
目前第三代半導體材料占比重仍相當低，量產端的困難仍是最大挑戰。氮化鎵發展瓶頸段仍在基板段，造成氮化鎵的成本昂貴且供應量不足，主要是因為氮化鎵長在硅上的晶格不匹配，困難度高，另外的困難在于氮化鉀產品容易翹曲，所以基板也要特別制造，如果會往上翹，就要在先逆向長氮化鎵在矽上，具有相當難度。
而在碳化硅的生產難度上，則包括長晶的源頭晶種來源就要求相當高的純度、取得困難，另外，長晶的時間相當長且長晶過程監測溫度和制程的難度高，第三則是碳化硅長一根晶棒需耗時2 周，成果可能僅3 公分，造成量產的難度。
全球以硅為基礎的半導體材料市場約4,500 億美元，其中第三代半導體僅才占10 億美元的水準，比重仍相當低，但未來的成長幅度仍很大，不過要商業化的關鍵即是價格要快速下降，至少要比現在價格還要便宜5 成，市場接受度才會提高。
而對于各國的發展腳步，包括美國、日本、歐盟都想把技術建立起來，且化合物半導體應用領域在軍事也不少，在大功率的高速交通工具也是關鍵材料，所以被各國視為戰略物資，半絕緣的化合物半導體甚至要拿到證明才可以出口，是相當重要的上游材料。
至于整體市場的起飛時間，本來市場認為，在5G 和電動車的推波助瀾下，2020 年第三代半導體材料就會有量，但今年受到新冠疫情影響，整個車用市場大亂，5G 布建也受到影響，預估2021 年下半年就會比較有量，最快可以應用的還是power 相關的產品，但5G 以及電動車領域仍是未來撐起市場的重要動能。
中國大陸第三代半導體現狀
技術層面，SiC襯底和外延方面，國內仍然是4英寸為主，已開發出6英寸產品并實現小批量供貨；國內批量生產的GaN襯底仍以2英寸為主。國內600 ～3300V SiC肖特基二極管技術較為成熟，產業化程度繼續提升，目前也已研制出1200～1700V SiC金氧半場效晶體管（MOSFET）器件，但可靠性較低，目前處于小批量生產階段；國內全SiC功率模塊，主要指標為1200V /50～600A、650V /900A。GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）方面，國內2018年推出了650V/10 ～30A的GaN晶體管產品；GaN微波射頻器件方面，國產GaN射頻放大器已成功應用于基站，Sub 6 GHz和毫米波GaN射頻功率放大器也已實現量產。
產業方面，在半導體對外投資受阻情況下，國內自主創新發展是必由之路。2018年，在政策和資金的雙重支持下，國內第3代半導體領域新增3條SiC產線。投資方面GaN熱度更高，據第3代半導體產業技術創新戰略聯盟( CASA )不完全統計，2018年國內第3代半導體相關領域共有8起大的投資擴產項目，其中4起與GaN材料相關，涉及金額220億元。此外，與國際企業并購熱潮對比，國內2018年僅有2起。
生產模式上，大陸在第3代半導體電力電子器件領域形成了從襯底到模組完整的產業鏈體系，器件制造方面以IDM模式為主，且正在形成“設計—制造—封測”的分工體系；大陸代工產線總體尚在建設中，尚未形成穩定批量生產。
區域方面，我國第3代半導體產業發展初步形成了京津冀、長三角、珠三角、閩三角、中西部5大重點發展區域，其中，長三角集聚效應凸顯，占從2015年下半年至2018年底投資總額的64%。此外，北京、深圳、廈門、泉州、蘇州等代表性城市正在加緊部署、多措并舉、有序推進。
總體而言，我國第3代半導體技術和產業都取得較好進展，但在材料指標、器件性能等方面與國外先進水平仍存在一定差距，市場繼續被國際巨頭占據，國產化需求迫切。（EETOP綜合整理自：MoneyDJ、互聯網等）
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