第三代半导体
第三代半导体以氮化镓、碳化硅、硒化锌等宽带半导体原料为主,更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,有消息称,中国正在规划将大力支持发展第三代半导体产业写入“十四五”规划之中,计划在2021到2025年的五年之内,举全国之力,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面对第三代半导体发展提供广泛支持,以期实现产业独立自主。
第三代半导体特性以及发展
第三代半导体是以碳化硅和氮化镓为代表,具备高频率、高效率、高功率、耐高压、耐高温、高导热等优越性能,是新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车、能源互联网产业自主创新发展和转型升级的重点核心材料。
通过大力发展第三代半导体,尤其是目前大量应用的碳化硅和氮化镓,以及探索新一代半导体材料,对支撑碳达峰、碳中和意义重大。
在“双碳”目标实现的过程中,我国的各个行业都赋予了新的活力,并兴起了新的商业模式。在“双碳”的背景下,产业结构将面临深刻的低碳转型挑战,能源技术将会引领能源产业变革,实现创新驱动发展。
大数据、区块链、人工智能等新技术的快速使用,带动了数字经济的高速发展,使得半导体行业更要朝着高性能、低功耗的目标发展,从而带动消费电子、医疗电子、电力电子、国防装备电子的更新换代和产业升级。
与前两代半导体材料相比不同的是,第三代半导体材料是以碳化硅、氮化镓为代表,其次有着较宽的禁带宽度,也保证了其更高的可击穿电场强度,很适合制造耐高压、高频的功率器件,是电动汽车、5G基站、卫星、电力电子和航空航天等新兴领域的理想材料。
第三代半导体属于后摩尔定律概念,制程和设备要求相对不高,难点在于第三代半导体材料的制备,同时在设计上没有优势。
目前电网在新能源发电以及输变电环节的电力电子设备中所使用的基本都还是硅基器件,而硅基器件的参数性能已接近其材料的物理极限,因而无法担负起支撑大规模清洁能源生产传输和消纳吸收的重任。
自从我国“双碳”目标的落地依赖电力系统的改革之后,第三代半导体功率芯片和器件的固有特性,决定了其在实现光伏、风力等新能源发电、直流特高压输电、新能源汽车等电动化交通、工业电源、民用家电等领域的电能高效转换优势。
而碳化硅材料支撑的功率半导体器件、以其高压高频高温高速的优良特性,能够大幅提升支撑清洁能源为主体的新型电力系统建设运行所需各类电力电子设备的能量密度,降低成本造假,增加可靠性和适用性,提高电能转换效率。
我国多年以来只是在小范围得以应用,其制造工艺难度高、制造成本高以及制造设备较为昂贵,无法挑战Si基半导体的统治地位。但是随着“双碳”战略定位和产品升级的需要,低功耗,高效率、高性能的电子器件必定大有可为,而第三代半导体的最大的特点就是低功耗、高效率、高性能,相信在未来的一段时间里将会是三代半导体的快速发展期。
尽管三代半导体在刚开始起步,在“双碳”战略背景下,相信用不了多长时间,三代半导体将会得到快速发展,而真正的潜力龙头,就这几家:
公司收购了芜湖启迪半导体有限公司及芜湖太赫兹工程中心有限公司,涉足第三代半导体行业。两者主要从事以碳化硅〈sic)和氮化家( GaN)为代表的第三代半导体产品的工艺研发和代工制造。
主要生产和销售通信行业广泛采用的各种标准规格的光纤预制棒、光纤、光缆,基于客户需求的各类光模块、特种光纤、有源光缆、海缆,以及射频同轴电缆、配件等产品。公司拥有完备的集成系统、工程设计服务与解决方案,为世界通信行业及其他行业提供各种光纤光缆产品及综合解决方案,为全球70多个国家和地区提供优质的产品与服务。
公司投资160亿在长沙兴建国内首条sic垂直整合产线,目前碳化硅功率器件产能2.4万片/年,总产能规划36万片/年。三安集成sic二极管已有2款产品通过车规认证,sic MOs工业级、车规级验证中。
18年三安光电在福建泉州南安高新技术产业园区,斥资333亿元投资Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、LED外延、芯片、微波集成电路、光通讯、射频滤波器、电力电子、SIC材料及器件、特种封装等产业。22年项目建成后,三安光电将实现在半导体化合物高端领域的全产业链布局。
公司20年7月在慕尼黑上海电子展上召开了sic新品发布会,正式向市场投入1200v和650VIT业级sic肖特基二极管功率器件产品系列,与此同时宣布国内首条6英寸商用sic晶圆生产线正式量产。
公司是中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化运营能力的半导体企业,目前公司主营业务可分为产品与方案、制造与服务两大业务板块,公司产品设计自主、制造过程可控,在分立器件及集成电路领域均已具备较强的产品技术与制造工艺能力,形成了先进的特色工艺和系列化的产品线。
公司从事第三代半导体业务,主要是指GaN(氮化家)材料的生长与器件的设计,公司已建成6-8英寸Ga外延材料产线(一期)的产能为1万片/年,且正在持续研发氮化家器件:21年6月,公司ca外延晶圆已开始批量生产、出货
以半导体业务为核心,面向物联网与人工智能时代,一方面重点发展MEMS工艺开发与晶圆制造业务,一方面积极布局GaN材料与器件业务,致力于成为国际化知名半导体科技企业集团。公司目前的主要产品及业务包括MEMS芯片的工艺开发及晶圆制造、GaN外延材料生长与器件设计,下游应用领域包括通信、生物医疗、工业科学、消费电子等
旗下安世集团拥有生产氮化家相关的技术,安世半导体生产GaN产品,车载caN已经量产,全球最优质的氮化该供应商之一
主营业务包括半导体IDM、光学影像、通讯产品集成三大业务板块,目前已经形成从半导体芯片设计、晶圆制造、封装测试、半导体设备,到光学影像、通讯终端、笔记本电脑、IoT、服务器、汽车电子产品研发制造于一体的全产业链布局。
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