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”？

 

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。

 

 

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%。

 

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%。

 

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。