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第三代半导体:“弯道超车论”(三)

2021-02-17 11:33725650

3.2、GaN为SIC“查漏补缺”

SIC虽好,但是不可能满占第三代半导体市场,现阶段另一个第三代半导体主要材料是GaN。该材料具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点,是超高频器件的极佳选择,适用于5G通信、微波射频等领域的应用。

相较于Si、SiC,在中高频驱动逆发器的快速切换的场景中,如果采用传统的MOSFET和IGBT,会产生不可接受的损耗,而GaN晶体管的源极、栅极、漏极均在同一个平面,能够克服这样的损耗。

受技术与工艺水平限制,GaN材料作为衬底实现规模化应用仍面临挑战,目前主要是以蓝宝石、硅晶片或碳化硅晶片为衬底,通过外延生长GaN以制造GaN器件。蓝宝石衬底一般用于制造蓝光LED,通常采用MOCVD法外延生长GaN;SiC衬底一般用于射频器件;Si则用于功率器件居多。

GaN的下游应用与衬底材料相对应,主要应用于低压高频领域。2000年起以蓝宝石为衬底,2014年出现蓝光LED,主要用于LED领域;射频领域中,以SiC为衬底材料;功率器件中,由于成本敏感,且注重实用和美观,主要以Si衬底为主,2020年快充市场发展。

在军事领域中,GaN基微波功率器用于雷达、电子对抗、导弹和无线通信;在民用和商业领域,主要用于基站、卫星通信、有线电视、手机充电器等小家电,特别是各种快速充电领域。

3.3、先发优势,弯道超车

从SIC、GaN下游应用来看,第三代半导体几乎可以覆盖我国关键领域的应用,第三代半导体行业目前整体处于产业化起步阶段,相较于第一代、第二代半导体尚处于发展初期,国内和国际巨头基本处于同一起跑线。

虽然国际大厂起步早,还不断加速在SiC领域的布局,持续推动碳化硅材料的市场渗透率加速,并加速抢占碳化硅晶片市场份额。而且国内本土SiC厂家在与国外同行相比仍有一定差距,但仍有希望能够迎头赶上。

因为第三代半导体核心难点在材料制备,其他环节可实现国产化程度非常高。而且我国未来5年发展规划中,已经将科技创新从企业主导升级为国家主导,无论是政策还是资金支持有望在现有基础上进一步提升,故此研发进度有望快速提升。

值得注意的是,第三代半导体对比此前两代建厂资本支出更低。因为第三代半导体工艺产线对工艺尺寸要求不高,从而对设备要求低,所以第三代半导体工厂的投资额度大约只有第一代硅基半导体的五分之一。况且MOCVD领域我国有国际一线设备厂商,览富财经网曾对此领域优质企业中微公司(688012)专题跟进,另外还有北方华创(002371)等。

另外,结合我国对半导体企业各项扶持力度持续提升,国内第三代半导体产业未来5年快速发展的确定性较强。而且第三代半导体整体市场空间较为充足,相对处于蓝海赛道。

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