北京大学沈波教授解读:中国能否在第三代半导体领域“弯道超车”?

第一财经

嘉宾简介:

沈波 教授

第三代半导体产业技术创新战略联盟副理事长

北京大学理学部副主任、宽禁带半导体研究中心主任

国家863计划“第三代半导体”重点专项总体专家组组长

先后获国家技术发明二等奖、国家自然科学二等奖

9月以来,第三代半导体概念受到资金的追捧,19只概念股跑赢同期上证指数,其中,聚灿光电、易事特、乾照光电等个股月涨幅均超80%以上。第三代半导体是什么?有哪些优势?应用领域有哪些?中国能否在第三代半导体领域“弯道超车”? 第三代半导体产业技术创新战略联盟副理事长沈波为您解读。

第三代半导体性能优势明显应用三大领域

沈波介绍,与第一、二代半导体相比,第三代半导体耐高压、耐高温,热导率高、抗腐蚀、稳定性更好,这些性能优势是由氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)两种材料自身的特性决定的。具体来看,碳化硅更适用于高电压、大电流、高功率的场合,氮化镓则更适用于中低压、中功率和需要快速响应的场合。

基于性能特点,第三代半导体可以应用在三大领域,分别是光电子器件,如半导体照明、激光器等;射频电子器件,如5G通信基站、雷达等;功率电子器件,如新能源汽车、快充、光伏、风电、特高压电网等。

新能源车发展和5G基站建设潮将成第三代半导体市场增长的动力源

新能源车和5G等下游新兴领域能给第三代半导体带来多大增长空间?沈波认为,用于充电桩和汽车电动模块的碳化硅市场规模将达到几百亿人民币。在射频电子领域,未来几年5G基站建设潮将成氮化镓射频器件市场增长的重要动力源。《2019第三代半导体产业发展报告》预计,到2023年,这一市场规模将达到5.2亿美元,2018-2023年均复合增长率达到28%。

碳化硅和氮化镓在功率电子领域的渗透率将从2.5%增至30%-40%

目前碳化硅和氮化镓在功率电子器件领域的渗透率仅为2.5%。沈波认为,全世界功率电子一年的市场份额约万亿人民币,即使2.5%的取代率,也有一两百亿的规模,最终替代率的提升还要取决于性价比:技术的发展和成本下降。

数据显示,部分碳化硅和氮化镓器件产品2019年的价格比2018年已经下降了30%-50%。沈波预计,未来10-20年,第三代半导体在功率电子器件领域的渗透率将增长至30%-40%。

中国能否在第三代半导体上“弯道超车”?

沈波介绍,第三代半导体产业链主要分为衬底、外延、器件(设计、封装)、模块、应用系统等环节。目前中国在全产业链上都有布局,但在上游衬底材料、装备和器件工艺方面,与国外还有一定差距,比如在碳化硅衬底材料环节就有五年的差距周期,而在外延材料、设计、封装以及系统应用方面,国内外差距已经很小。

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