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8月27日，在南京举行的世界半导体大会暨第三代半导体产业发展高峰论坛上，国家新材料产业发展专家咨询委员会委员、第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲透露：国家2030计划和“十四五”国家研发计划都已经明确，第三代半导体是重要发展方向，现在到了讨论实施方案的阶段。 9月3日，彭博社再次报道，中国有意将第三代半导体写入“十四五”规划。 股市反应开始跟上，A股第三代半导体相关概念股开始猛涨，长方集团、聚灿光电、乾照光电、豫金刚石、露笑科技连续涨停。其中，长方集团从9月1月到9月3日已经因为跨境电商概念连续两天涨停，9月3日开始，继续联同相关概念股持续涨停，截止9月8日，长方集团连续5个涨停板，股价从3.34元涨到8.30元，涨幅达148.5%，聚灿光电、豫金刚石等股价也都接近翻倍。 但仔细研究这些企业，会发现大部分企业果然都只是“概念”，几乎都没有量产产品落地，长方集团、豫金刚石更是由于股价异常波动和业绩基本面不符在9日被停牌，露笑科技等也接到深交所关注函。 第三代半导体是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表，同时也包括氧化锌（ZnO）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）等为材料的半导体产业。 相比以硅（Si）、锗（Ge）为材料的第一代半导体和以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为材料的第二代半导体，第三代半导体材料有更大的禁带宽度（大于或等于2.3电子伏特）、更高的电子饱和漂移速度和击穿场强，使得由其制造出的半导体器件具有高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射等特性。 第一代半导体材料自上世纪50年代发展以来，已广泛应用于集成电路为主的微电子领域，95%的半导体器件和99%的集成电路都由硅材料制成。第二代半导体材料则使材料应用进入到光电领域，在发光器件、光电通信领域得以发展。而第三代半导体材料的高功率、高频等特性将广泛应用于新能源汽车大功率半导体器件和5G射频芯片等领域。 其中，以SiC为材料的半导体器件的大功率特性使其成为新能源汽车所需要的大功率器件，主要用于主驱逆变器（直流电转换为交流电的设备）、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等新能源车产业链。用碳化硅材料制造的汽车电子功率器件，能够大幅降低车载充电系统、主驱动系统的能耗。 特斯拉Model 3就率先集成了全SiC功率器件的主逆变器，使得Model 3的逆变器效率从Model S的82%提升到90%，并将器件体积缩小到原来的1/10，承载功率提高到硅基器件的80倍。 GaN与SiC同属于第三代宽禁带半导体材料，相比SiC能够应用到大功率环境中，GaN由于高频下具有较高的输出功率和效率，在射频领域应用较多，典型场景为5G宏基站和毫米波小基站以及快充市场。 5G商用宏基站未来将以64通道的大规模阵列天线为主，单基站 PA（射频功率放大器）需求量接近200个，目前基站用功率放大器主要为 LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）技术，但LDMOS 技术适用于低频段，在高频领域存在局限性，GaN 的高频特性则能较好的适用于大规模 MIMO（多输入多输出）通道，5G基站GaN射频PA将成为主流技术。 快充市场的应用也已开始显露。2020 年2月，小米发布了65W的Type-C充电器，其中就用到了GaN材料器件，能够最高提供50W的充电功率，搭配其使用，小米10Pro从 0 充电至100%仅需45分钟。 同时，GaN禁带宽度大、开关频率高、导通电阻低的特点，能够使其制成的电子设备趋于小型化和轻量化，降低装置的体积和重量，从而降低系统制作和生产成本。 相比于Si材料百亿美元以上的市场规模，第三代半导体材料由于整体处于起步阶段，目前也更多应用于LED照明领域，市场规模还不大，2019年SiC和GaN的市场规模均在5亿美元左右。 但随着新能源汽车和5G市场的发展，其规模有望实现高速增长。根据Omdia的《2020年SiC和GaN功率半导体报告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半导体的销售收入预计达到8.54亿美元，未来十年年均增长率将达到两位数，到2029年有望超过50亿美元。同时，在第三代半导体材料领域，我国与国外差距不大，暂未出现“卡脖子”现象。 从产业来看，SiC生产过程分为SiC单晶生长、外延层生长及器件制造三大步骤，对应的产业链为衬底、外延、器件与模组三大环节。 其中，SiC衬底国际主流产品正从4英寸向6英寸过渡，且已经开发出8英寸导电型衬底产品。国内企业在SiC衬底方面以4英寸为主，同时也已经开发出了6英寸导电性SiC衬底和高纯半绝缘SiC衬底。 山东天岳、北京天科合达和河北同光晶体分别与山东大学、中科院物理所和中科院半导体所进行技术合作与转化，在 SiC 单晶衬底技术上形成自主技术体系，目前已实现4英寸衬底的量产。同时山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成 6 英寸衬底的研发，中电科装备已成功研制出6英寸半绝缘衬底。 与SiC的相对成熟相比，GaN 衬底技术难度较大，制备技术仍有待提升，行业产量较低，导致GaN衬底的缺陷密度和价格较高，目前只有激光器等少数器件采用 GaN 同质衬底。 国内企业已经可以小批量生产2英寸GaN衬底，具备4英寸衬底生产能力，并开发出6英寸衬底样品。目前已实现产业化的企业包括苏州纳维科技和东莞市中镓半导体，其中苏州纳维目前已推出4 英寸衬底产品，并且正在开展 6 英寸衬底片研发。 SiC和GaN外延基本与衬底产业水平同步，衬底是作为芯片基体，外延片则在其上生长。 在器件和模组设计方面，我国则有所欠缺，还没有厂商涉及于此。全球范围内欧洲和日本较为领先，典型企业有英飞凌、意法半导体、三菱电机等。不过，在模块、器件制造环节我国已出现了一批优秀的企业，包括三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光等。 三、A股们水分较大 虽然国内第三代半导体产业链企业还需要不断努力，但相比A股多数企业遥遥无期的概念，已经十分难得。 拿长方集团来说，其目前业务包括智能营销与互联网金融等，与第三代半导体材料相去甚远。但由于其董事长关联企业晶能光电拥有硅衬底氮化镓基LED制造技术，在自9月1日因跨境电商概念已连续两个涨停板的情况下，9月3日后又因第三代半导体概念持续涨停。 但事实上，长方集团上半年实现营收5.56亿元，较去年同期下降31.94%，归母净亏损3375万元，同比下降182.44%，公司股价与业绩完全不匹配。更值得注意的是，在9月3日经过两次涨停之后，公司几位大股东分别以集中竞价和大宗交易的方式减持了1566万股，高位套现近7500万元。 股价疯长引起监管注意，9月8日晚间，深交所披露，长方集团因9月1日至9月8日连续六个交易日收盘价格累计涨跌幅偏离值超过100%，股票交易严重异常波动，9月9日起接受停牌审查，一起停牌的还有天山生物和豫金刚石，其中豫金刚石也因第三代半导体概念股价连续涨停。 其他像露笑科技、乾照光电也因业务不佳、股价异常波动、股东套现等收到深交所关注函，股价在9月9日都出现大跌。其中，露笑科技在8月份曾披露将在合肥投资规模100亿元的第三代半导体产业园项目，但深交所随后对该项目发出材料问询，露笑科技却至今仍没有做出回复。 相比之下，在第三代半导体材料领域拥有真正量产能力的三安光电却没有受到太多关注。 三安光电目前在第三代半导体材料的主要应用领域也是LED照明方向，但相比国内大多数第三代半导体材料企业的概念阶段或研发阶段，三安光电已经实现了SiC、GaN的量产。 早在2017年底，三安光电就开始和泉州市政府合作建设总投资333亿元的半导体产业园项目。今年6月，三安光电又投资160亿元在长沙建设包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装在内的第三代半导体全产业链项目，包含高端氮化镓LED衬底、外延、芯片的研发与制造产业化项目，高端砷化镓LED外延、芯片的研发与制造产业化项目等。 不过仍然需要注意的是，尽管具备量产能力，但三安光电目前第三代半导体产品的良品率还较低，短时间还无法实现规模盈利。 整体来看，尽管目前规模远不如Si材料逻辑芯片，但随着新能源汽车产业的发展和5G产业的发展，第三代半导体材料依然有明朗的市场前景，但技术上的较小差距不能成为懈怠的理由，半导体产业依然是重要产业，核心技术依然需要不断攻克，而虚无的概念还是少点为好。 原创：竞科技 |
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