摘要：2022年中國第三代半導體市場規(guī)模達到111.79億元，同比增長39.2%，2018年到2022年復合增長率為43%，增長速度驚人。其中2022年氮化鎵（GaN）半導體市場規(guī)模達到62.58億元，碳化硅（SiC）半導體市場規(guī)模達到43.45億元，其他化合物半導體為5.76億元。

一、綜述

第一代半導體材料是指硅、鍺元素等單質(zhì)半導體材料；第二代半導體材料主要是指化合物半導體材料，如砷化鎵、銻化銦；第三代半導體材料是寬禁帶半導體材料，其中最為重要的就是SiC和GaN。和傳統(tǒng)半導體材料相比，更寬的禁帶寬度允許材料在更高的溫度、更強的電壓與更快的開關(guān)頻率下運行。SiC具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高熱導率等特點，使得其器件適用于高頻高溫的應用場景，相較于硅器件，可以顯著降低開關(guān)損耗。因此，SiC可以制造高耐壓、大功率電力電子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能電網(wǎng)、新能源汽車等行業(yè)。與硅元器件相比，GaN具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點，是超高頻器件的極佳選擇，適用于5G通信、微波射頻等領域的應用。

二、行業(yè)政策

近年來，為了推動半導體行業(yè)尤其是第三代半導體產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展，國家相關(guān)部門不斷加大扶持力度。2019年10月，備受關(guān)注的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄》出臺，將第三代半導體作為第一類鼓勵類的的重點領域之一。綱要提出要突破大功率電力電子器件、高溫超導材料等關(guān)鍵元器件和材料的制造及應用技術(shù)，形成產(chǎn)業(yè)化能力。在“十四五規(guī)劃”，加強與整機產(chǎn)業(yè)的聯(lián)動，以市場促進器件開發(fā)、以設計帶動制造；建設國家級半導體功率器件研發(fā)中心，實現(xiàn)從“材料-器件-晶圓-封裝-應用”全產(chǎn)業(yè)鏈的研究開發(fā)促進SiC和GaN等第三代半導體的應用。

三、行業(yè)壁壘

1、技術(shù)壁壘

第三代半導體的研發(fā)生產(chǎn)過程涉及微電子、半導體物理、材料學、電子線路、機械力學、熱力學等諸多學科，需多種學科的交叉融合，行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要綜合掌握外延、微細加工、封裝測試等多領域技術(shù)或工藝，并加以整合集成。因此，第三代半導體行業(yè)屬于技術(shù)密集型行業(yè)，技術(shù)門檻較高。下游產(chǎn)品呈現(xiàn)多功能化、低能耗、體積輕薄等發(fā)展趨勢以及新技術(shù)、新應用領域的大量涌現(xiàn)，對第三代半導體的研發(fā)生產(chǎn)提出了非常高的技術(shù)要求。行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要擁有豐厚的技術(shù)、工藝經(jīng)驗儲備并持續(xù)技術(shù)革新和創(chuàng)新，而且能夠在短期內(nèi)成功開發(fā)出多品類、適宜量產(chǎn)的產(chǎn)品，才能在市場上站穩(wěn)腳步。新進企業(yè)很難在短時間內(nèi)掌握先進技術(shù)，亦難以持續(xù)保持技術(shù)的先進性，這些均構(gòu)成了較高的技術(shù)壁壘。

2、人才壁壘

第三代半導體行業(yè)是技術(shù)密集型行業(yè)，行業(yè)的高技術(shù)門檻同時也造就了該行業(yè)的高人才門檻，企業(yè)的高素質(zhì)的經(jīng)營管理團隊和具備持續(xù)創(chuàng)新力的研發(fā)團隊的實力決定了企業(yè)的核心競爭力。雖然國內(nèi)半導體的研究人員較多，但相當一部分人員往往缺乏對半第三代半導體尤其是先進產(chǎn)品的長期實踐和經(jīng)驗積累，缺乏成功的實戰(zhàn)開發(fā)經(jīng)驗，從理論研究到實踐操作仍有很大的跨度。而且，行業(yè)內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品技術(shù)升級、新產(chǎn)品推出、產(chǎn)品的售后服務上，對生產(chǎn)技術(shù)工人、研發(fā)技術(shù)人才和專業(yè)的營銷人才有一定的依賴性，新進入企業(yè)很難在短時間內(nèi)招募到足夠的上述人才，這會對公司的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品成本、交貨期等產(chǎn)生重大不利影響。因此，第三代半導體行業(yè)需要既懂芯片設計同時又懂生產(chǎn)制造工藝、器件可靠性及應用的高素質(zhì)人才，這在很大程度上也提高了該行業(yè)企業(yè)的準入門檻。

3、資金壁壘

第三代半導體行業(yè)亦屬于資本密集型行業(yè)。從行業(yè)投入設備看，外延、光刻、蝕刻、離子注入、擴散等工序所必須的高技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)加工和測試設備主要依靠向歐美、日韓等進口，價格昂貴。從研發(fā)設計看，行業(yè)內(nèi)企業(yè)從購買仿真軟件和版圖繪制軟件到光刻版制作、成品封裝測試、應用評估、可靠性考核都需要大量資金支持。從日常運營看，行業(yè)內(nèi)企業(yè)一方面需要龐大的流動資金來用于芯片代工及芯片封裝測試；另一方面，需要有非常齊全的產(chǎn)品品類來滿足下游各領域的需求，保持足夠的市場占有率和品牌影響力，這就要求企業(yè)保持較高的營運資金水平。另外，行業(yè)技術(shù)更新?lián)Q代快，產(chǎn)品競爭激烈，對企業(yè)的研發(fā)投入和人才投入等也有較高的要求。綜上，如果行業(yè)內(nèi)新進企業(yè)沒有持續(xù)性高水平的資金投入，將很難與第三代半導體行業(yè)內(nèi)的現(xiàn)有企業(yè)進行競爭。。

4、質(zhì)量管控壁壘

第三代半導體作為內(nèi)嵌于電子整機產(chǎn)品中的關(guān)鍵零部件之一，在電流、電場、濕度以及溫度等外界應力激活的影響下，存在潛在的失效風險，進而影響電子整機產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。如果電子整機產(chǎn)品質(zhì)量和性能未達到要求，將直接影響下游應用領域中高價值產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，從而造成大量損失。因此，在第三代半導體大批量生產(chǎn)過程當中，對產(chǎn)品良率、失效率及一致性水平等方面提出了較高要求。實現(xiàn)精益化生產(chǎn)、擁有先進的生產(chǎn)設備、精細的現(xiàn)場管理以及長期的技術(shù)經(jīng)驗沉積是行業(yè)內(nèi)企業(yè)確保產(chǎn)品質(zhì)量、性能和可靠性的基本保障。行業(yè)新進入者由于缺少長期的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗積累以及成熟的質(zhì)量管理體系，短期內(nèi)較難達到相關(guān)質(zhì)量控制要求。

5、客戶認證壁壘

第三代半導體很大程度上影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，因此通過客戶嚴格的認證是進入本行業(yè)開展競爭的必要條件。第三代半導體作為電子信息產(chǎn)業(yè)中的一種基礎性元器件，最終應用于規(guī)?；南掠螐S商，包括消費電子、汽車電子、工業(yè)電子等。為了保證產(chǎn)品品質(zhì)及性能的穩(wěn)定性，下游客戶通常對供應商有較嚴格的認證條件，要求供應商除了具備行業(yè)內(nèi)較領先的技術(shù)、產(chǎn)品、服務以及穩(wěn)定的量產(chǎn)能力外，還須通過行業(yè)內(nèi)質(zhì)量管理體系認證或下游客戶嚴格的采購認證程序，一旦通過則能與客戶建立起長期、穩(wěn)定的合作關(guān)系。行業(yè)新進入者通過下游客戶的認證需要一定的周期以及較高的條件，這對新進入者形成了較高的壁壘。

四、產(chǎn)業(yè)鏈

第三代半導體主要包括單晶襯底、外延層生長、器件設計、制造。目前行業(yè)龍頭企業(yè)以IDM模式為主，產(chǎn)業(yè)鏈上為游原材料供應，中游第三代半導體制造和下游第三代半導體器件環(huán)節(jié)。上游原材料包括襯底和外延片；中游包括第三代版奧體設計、晶圓制造和封裝測試；下游為第三代半導體器件應用，包括微波射頻器件、電力電子器件和光電子器件等。

第三代半導體行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

襯底

外延片

上游

三安光電股份有限公司

嘉興斯達半導體股份有限公司

華潤微電子有限公司

露笑科技股份有限公司

中游

微波射頻器件

電力電子器件

光電子器件

下游

五、行業(yè)現(xiàn)狀

近年來，我國信息技術(shù)得到迅猛發(fā)展，半導體作為其中的關(guān)鍵器件起著重要的作用。政策方面國家出臺了一系列相關(guān)政策旨在大力提升先進計算、新型智能終端、超高清視頻、網(wǎng)絡安全等數(shù)字優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)競爭力，積極推進光電子、高端軟件等核心基礎產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新突破，這大大提高了對半導體的需求，同時外部環(huán)境美國在芯片方面的制裁促使國家對芯片半導體的重視。種種原因使得中國半導體市場規(guī)模增長迅速，2022年中國第三代半導體市場規(guī)模達到111.79億元，同比增長39.2%，2018年到2022年復合增長率為43%，增長速度驚人。其中2022年氮化鎵（GaN）半導體市場規(guī)模達到62.58億元，碳化硅（SiC）半導體市場規(guī)模達到43.45億元，其他化合物半導體為5.76億元。

六、發(fā)展因素

1、有利因素

（1）國家政策大力扶持為中國半導體行業(yè)創(chuàng)造良好的發(fā)展環(huán)境

半導體行業(yè)的發(fā)展程度是國家科技實力的重要體現(xiàn)，是信息化社會的支柱產(chǎn)業(yè)之一，更對國家安全有著舉足輕重的戰(zhàn)略意義。發(fā)展我國半導體相關(guān)產(chǎn)業(yè)，是我國成為世界制造強國的必由之路。近年來，國家各部門相繼推出了一系列優(yōu)惠政策、鼓勵和支持集成電路行業(yè)發(fā)展。隨著《國家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進綱要》、《新時期促進集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展若干政策》、《數(shù)字中國建設整體布局規(guī)劃》等的落實、“十四五”規(guī)劃綱要的實施、國家“供給側(cè)改革”的推進，以及5G、6G網(wǎng)絡建設和新能源汽車發(fā)展進度加快，我國第三代半導體行業(yè)迎來良好的發(fā)展環(huán)境。

（2）半導體產(chǎn)業(yè)重心轉(zhuǎn)移帶來國產(chǎn)替代巨大機遇

目前，中國擁有全球最大且增速最快的半導體消費市場。巨大的下游市場配合積極的國家產(chǎn)業(yè)政策與活躍的社會資本，正在全方位、多角度地支持國內(nèi)半導體行業(yè)發(fā)展。我國光伏、顯示面板、LED等高新技術(shù)行業(yè)經(jīng)過多年已達到領先水平，也大力拉動了上游的功率半導體、顯示驅(qū)動芯片、LED驅(qū)動芯片等集成電路的國產(chǎn)化進程。隨著半導體產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)技術(shù)的不斷突破，加之我國在物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車等下游市場走在世界前列，有望在更多細分市場實現(xiàn)國產(chǎn)替代。

（3）新興科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展孕育新的市場機會

隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、人工智能等新技術(shù)的不斷成熟，消費電子、工業(yè)控制、汽車電子等半導體主要下游制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級進程加快。下游市場的革新升級強勁帶動了半導體企業(yè)的規(guī)模增長。如在汽車電子領域，相比于傳統(tǒng)汽車，新能源汽車需要用到更多傳感器與制動集成電路，新能源汽車單車半導體價值將達到傳統(tǒng)汽車的兩倍，同時功率半導體用量比例也從20%提升到近50%。新興科技產(chǎn)業(yè)將成為行業(yè)新的市場推動力，并且隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)研發(fā)實力的不斷增強，國內(nèi)半導體行業(yè)將會出現(xiàn)發(fā)展的新契機。

2、不利因素

（1）我國半導體企業(yè)的國際競爭力有待提升

國際領先的半導體企業(yè)均經(jīng)歷了較長時期的發(fā)展，積累了豐富的技術(shù)及經(jīng)營經(jīng)驗。我國半導體企業(yè)尚處于快速成長的階段，與國外半導體企業(yè)在技術(shù)水平等方面仍然存在一定的差距。目前，我國半導體行業(yè)中存在部分高端市場仍由國際企業(yè)占據(jù)主導地位。因此，國內(nèi)企業(yè)未來仍需持續(xù)在研發(fā)投入大量的資源追趕國際領先水平，不斷提高企業(yè)競爭實力，以應對國際半導體企業(yè)的激烈競爭。

（2）高端人才儲備相對不足

半導體行業(yè)屬于典型的技術(shù)密集型行業(yè)，對業(yè)內(nèi)人才的知識背景、研發(fā)能力及經(jīng)驗積累均具有較高要求。隨著中國半導體行業(yè)的迅速發(fā)展，對專業(yè)人才的需求不斷擴大，但由于國內(nèi)半導體行業(yè)起步較晚，具有完備知識儲備、具備豐富技術(shù)和市場經(jīng)驗、能勝任相應工作崗位的人才較為稀缺，行業(yè)內(nèi)高端人才需求缺口日益擴大，從而一定程度上抑制了行業(yè)內(nèi)企業(yè)的進一步發(fā)展。

七、競爭格局

我國半導體行業(yè)起步較晚，但在政策支持、市場拉動及資本推動等因素合力下，行業(yè)不斷發(fā)展，雖然部分核心技術(shù)尚未達到世界領先水平，但較以往完全受制于人的局面得到緩解，產(chǎn)業(yè)正在逐步走向自主可控。以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體正憑借著其高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導率、高抗輻射能力等優(yōu)勢，在新能源汽車、儲能等戰(zhàn)略新興領域的需求迎來井噴式爆發(fā)。在中國第三代半導體行業(yè)企業(yè)中，龍頭企業(yè)華潤微、斯達半導、三安光電等，第三代業(yè)務產(chǎn)業(yè)布局較廣，競爭力強勁。

八、發(fā)展趨勢

1、規(guī)模經(jīng)濟化驅(qū)使，產(chǎn)線向大尺寸轉(zhuǎn)移

全球SiC市場6英寸量產(chǎn)線正走向成熟，領先公司已進軍8英寸市場。國內(nèi)正在開發(fā)的項目以6英寸為主。目前雖然國內(nèi)大部分公司還是以4寸產(chǎn)線為主，但是產(chǎn)業(yè)逐步向6英寸擴展，隨著6英寸配套設備技術(shù)成熟后，大尺寸國產(chǎn)SiC襯底技術(shù)也在逐步提升，產(chǎn)線的規(guī)模經(jīng)濟將會體現(xiàn)，目前國內(nèi)6英寸的量產(chǎn)時間差距縮小至7年。

2、隨技術(shù)進步和規(guī)模經(jīng)濟影響，襯底價格會進一步下探

SiC襯底價格下降是實現(xiàn)商業(yè)化的關(guān)鍵因素。根據(jù)CASA數(shù)據(jù)預測，SiC襯底和外延隨著產(chǎn)業(yè)技術(shù)逐步成熟（良率提升）和產(chǎn)能擴張（供給提升），預計襯底價格將保持每年以8%的速度下降。根據(jù)Trendforce數(shù)據(jù)預測，8英寸N型SiC襯底價格降速超過6英寸和4英寸，主要系產(chǎn)業(yè)鏈逐步成熟后導致市場競爭提升，產(chǎn)品單價呈現(xiàn)下降趨勢。

3、SiC行業(yè)正處于加速成長期，市場規(guī)?？焖僭鲩L

第三代半導體行業(yè)加速發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)鏈為增長驅(qū)動核心競爭力。盡管第三代半導體發(fā)現(xiàn)時間很早，但受制于成本和產(chǎn)業(yè)鏈不成熟等因素并未實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化落地，2019年，以GaN-on-SiC等射頻器件的推廣，對設備開發(fā)，襯底和外延技術(shù)的推動形成了正向反饋。同時Wolfspeed已完成8英寸SiC襯底片的流片，6英寸產(chǎn)業(yè)鏈大規(guī)模商業(yè)化落地已逐步成型。同時SiC功率器件廣泛用于新能源汽車、光伏、軌道交通等領域，未來市場增速能夠得到保證。同時國內(nèi)市場也有多家企業(yè)布局SiC產(chǎn)業(yè)，未來市場競爭格局將持續(xù)深化。