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布局第三代半导体刻不容缓

半导体 来源:中国科技网 2021年06月06日 720次浏览 扫描二维码

第三代半导体材料是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业,是国家新材料发展计划的重中之重。“十四五”期间,我国将在教育、科研、开发、融资、应用等方面,大力支持发展第三代半导体产业,以期实现产业快速发展。在应用升级和政策驱动的双重带动下,我国第三代半导体产业将迎来发展热潮。

产业发展环境日趋良好

过去几十年,“摩尔定律”一直引领着半导体产业的发展。但随着半导体工艺演进到今天,每前进一代,工艺技术的复杂程度呈指数级上升。就半导体材料而言,随着第一、二代半导体材料工艺已经接近物理极限,其技术研发费用剧增、制造节点的更新难度越来越大,从经济效益来看,“摩尔定律”正在逐渐失效。半导体业界纷纷在新型材料和器件上寻求突破,TSMC、Intel和Samsung等半导体大厂开始寻找新的方法来延续高速成长,“超越摩尔定律”的时代已经到来。以新原理、新材料、新结构、新工艺为特征的“超越摩尔定律”为半导体产业发展带来了新的机遇,而第三代半导体是“超越摩尔定律”的重要发展方向。与第一、二代半导体材料相比,第三代半导体材料拥有高频、高功率、抗高温、抗高辐射、光电性能优异等特点,更加适合于制造微波射频器件、光电子器件、电力电子器件,是未来半导体产业发展的重要方向。

2018-2023年中国第三代半导体材料市场规模及预测

“新基建”风口的到来也为第三代半导体产业的发展带来了新的机遇。2020年4月20日,国家发改委正式明确“新基建”的范围,“新基建”的发展既符合未来经济社会发展趋势,又适应中国当前社会经济发展阶段和转型需求,在补短板的同时将成为社会经济发展的新引擎。作为数字经济的发展基石、转型升级的重要支撑,新一代信息技术引领的新型基础设施建设已成为中国谋求高质量发展的关键要素。其中,5G基建、新能源汽车充电桩、特高压及轨道交通四个领域的关键核心都与第三代半导体技术的发展息息相关:以GaN为核心的射频半导体,支撑着5G基站建设;以SiC为核心的功率半导体,支撑着新能源汽车充电桩、特高压以及轨道交通系统的建设。未来,以GaN和SiC为首的第三代半导体材料将成为支持“新基建”的核心材料。可见,在“新基建”的助力下,中国第三代半导体材料产业将迎来巨大的发展机遇。

在政策导向方面,多项新政策的出台,大大助力了第三代半导体材料产业的发展。近年来,国务院及工信部、科技部等多部门出台了一系列扶持第三代半导体材料产业发展的利好政策。2016年,国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》,启动了一批面向2030年的重大项目,其中第三代半导体被列为国家科技创新2030重大项目中的“重点新材料研发及应用“重要方向之一。2017年2月,国家新材料产业发展专家咨询委员会成立,作为战略性新兴产业和实现节能减排的重要抓手,第三代半导体技术和产业受到了中央政府、各级地方政府和企业的重视。

与此同时,多地区也已下发相关政策,大力扶持第三代半导体材料产业快速发展。随着国务院及工信部、科技部等多部门出台了一系列扶持第三代半导体材料发展的利好政策,我国各地方政府机构为促进地方第三代半导体材料产业快速而有序的发展,也相继出台相关政策,政策内容涉及集群培育、科研奖励、人才培育、项目招商、生产激励等多个方面,地区包括深圳、北京、长沙、浙江、成都和广州等地。

2023年市场规模将超20亿元

目前,中国第三代半导体产业的区域格局已逐渐形成,各地政府为了推动第三代半导体材料产业快速发展,成立了创新中心及产业园等,以应用为牵引,以产业化需求为导向,抓住产业技术核心环节,以推动产业链上下游联动发展。从各省(直辖市、自治区)企业数量来看,北京最多,浙江排名第二,江苏、山东和广东排名第三。

在企业布局方面,中国第三代半导体材料企业分布呈现出明显的产业集聚效应。截至2020年底,全国共有29家第三代半导体材料企业,其中华东地区第三代半导体材料企业数量最多,占比超50%。

据悉,在5G、新能源汽车、能源互联网、轨道交通等下游应用领域快速发展带动及国家政策大力扶持的驱动下,2020年,中国第三代半导体衬底材料市场继续保持高速增长,市场规模达到9.97亿元,同比增长26.8%。预计未来三年,中国第三代半导体衬底材料市场规模仍将保持20%以上的平均增长速度,到2023年将突破20亿元,达到20.01亿元。

从产品结构来看,新能源汽车充电桩市场将成为第三代半导体SiC衬底材料市场增长的重要动力,预计到2023年,SiC衬底市场规模将达到11.75亿元。随着快充产品的问世和5G的快速发展,GaN衬底材料作为快充核心材料和5G基站关键材料,在第三代半导体材料市场里的占比也将越来越大,预计到2023年GaN衬底市场规模将达到8.26亿元。

从应用领域来看,第三代半导体材料市场产业化的突破口将是光电子领域的半导体照明产业。未来三年,第三代半导体材料市场份额扩展的关键驱动力仍主要来自LED市场的快速发展,因此光电领域仍为中国第三代半导体材料最大应用市场。

三条赛道把握市场先机

如今,第三代半导体材料已展现出极其重要的战略性应用价值,对于企业而言,未来在布局的过程中,需要抓住主要市场,从而把握市场先机。

未来几年,三条发展赛道值得重点关注。首先,把握“新基建”为第三代半导体材料带来的新机遇,5G基建、新能源汽车充电桩、特高压及轨道交通四大关键领域,将会给第三代半导体带来更大的市场空间。

其次,由于未来全球将迎来第三代半导体扩产热潮,为了匹配日益增长的市场需求,第三代半导体企业可通过调整业务领域、扩大产能供给、整合并购等方式,强化在第三代半导体材料领域的布局。

最后,由于目前第三代半导体材料已逐渐进入各汽车集团的主流供应链中,SiC衬底作为关键材料,将成为第三代半导体材料的布局热点,因此,第三代半导体企业可重点关注布局SiC衬底领域较成熟的团队和企业,以把握市场先机。


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