第三代半導(dǎo)體行業(yè)研究報告1 2 3 3 4 6 6 7 7 8 8 10 10 13 14 16 18 20 24 25 25 28 29 33 342近年來，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體迅猛發(fā)展，是目前全球戰(zhàn)略競爭新的制高點，也已成為中國功率電隨著節(jié)能減排、新能源發(fā)電、智能電網(wǎng)和無線通信等領(lǐng)域的快速發(fā)展，電源和控制器行業(yè)對功率半導(dǎo)體器件的性能指標(biāo)和可靠性的要求日益提高，要求器件有更高的工作電壓、更大的電流承載能力、更高的工作頻率、更高的效率、更高的工作溫度、更強的散熱經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，基于硅材料的功率半導(dǎo)體器件的性能已經(jīng)接近其物理極限，硅基半導(dǎo)體的性能已無法完全滿足5G通信和高效新能源汽車等電動化交通以及航天、軍工等的需求，SiC和GaN等第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體的優(yōu)勢被放大。且最近幾年，隨著材料科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，SiC和GaN等寬禁帶半導(dǎo)體材料的關(guān)鍵技術(shù)問題得到了根本性質(zhì)的突破，故在5G和新能源汽車等新市場需求的驅(qū)動下，第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體材料有望產(chǎn)業(yè)化中，產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋材料、器件、模塊和應(yīng)用等各個環(huán)節(jié)。第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體對電動化交通、工業(yè)伺服和電力行業(yè)的裝備和目前，中國已經(jīng)把大力支持發(fā)展第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)寫入國家“十四五”和中長期發(fā)展規(guī)劃中，計劃在教育、科研、開發(fā)、融資、應(yīng)用等各方面，大力支持第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)與世界同步和自主可控。抓住第三代寬禁帶功率半導(dǎo)體的戰(zhàn)略機(jī)遇期，實現(xiàn)半導(dǎo)體材料、器件、封裝模塊和系統(tǒng)開發(fā)的自主可控，對保障我國工業(yè)體系自主可控和可持續(xù)發(fā)展至3在整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中，半導(dǎo)體材料處于上游，中游為各類半導(dǎo)體元件，下游應(yīng)用包括電子、通信、新能源等行業(yè)。半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)分為襯底、外延和器件結(jié)構(gòu)。襯底通常起支撐作用，外延為器件所需的特定薄膜，器件結(jié)構(gòu)即利用光刻刻蝕等工序加工出具有一定電路圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。第三代半導(dǎo)體中的“代”主要指的就是半第一代半導(dǎo)體材料以硅（Si）、鍺（Ge）為代表。其中鍺最先被研究且應(yīng)用，但由于其造價較高（比白銀稍貴），穩(wěn)定性較差，主要應(yīng)用于部分發(fā)光二極管、太陽能電池中。20世紀(jì)50年代起，以硅Si為代表的第一代半導(dǎo)體材料制成的二極管和晶體管取代了電子管，用于電腦CPU、GPU、內(nèi)存、手機(jī)的SoC（系統(tǒng)級芯片）等器件，引發(fā)以集成電路為核心的微電子產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。該類材料產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，結(jié)構(gòu)簡單，自然界儲備量大，制備相對容易，技術(shù)儲備完善且制作成本較低，被廣泛應(yīng)用半導(dǎo)體的各個領(lǐng)域，其中以處理信息的大規(guī)模集成電路最為主要，另外也應(yīng)用于部分功率分立）；半導(dǎo)體材料開創(chuàng)了功率半導(dǎo)體元器件金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等為代表的固態(tài)電子4第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵（GaAs）和磷化銦20世紀(jì)90年代開始，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，硅材料的物理瓶頸日益突出，以砷化鎵GaAs為代表的第二代半導(dǎo)體材料嶄露頭角，相關(guān)器件制備技術(shù)逐漸成熟，使半導(dǎo)體材料進(jìn)入光電子領(lǐng)域。該類材料在物理結(jié)構(gòu)上具備直接帶隙的特點，相對于Si材料具有光電價格昂貴且具有毒性，能污染環(huán)境，適用于制作高速高頻、大功率及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛運用于4G時代的移動通訊、衛(wèi)星通訊、光通訊和GPS導(dǎo)航等通信領(lǐng)域。但是禁帶寬度（禁帶寬度反映了價電子被束縛強弱程度，直接決定著器件的耐壓和最高工作溫度）不夠大、擊穿電第三代半導(dǎo)體材料指近年來以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的化合物半導(dǎo)體，還包括氧化鋅（ZnO）和金剛石該類半導(dǎo)體1三代半導(dǎo)體材料之間的主要區(qū)別是禁帶寬度?，F(xiàn)代物理學(xué)描述材料導(dǎo)電特性的主流理論是能帶理論，能帶理論認(rèn)為晶體中電子的能級可劃分為導(dǎo)帶和價帶，價帶被電子填滿且導(dǎo)帶上無電子時，晶體不導(dǎo)電。當(dāng)晶體受到外界能量激發(fā)（如高壓），電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，晶體導(dǎo)電，此時晶體被擊穿，器件失效，禁帶寬度代表了器件的耐高壓能力。第三代半導(dǎo)體的禁帶寬度是第一代和第二代半導(dǎo)體禁帶寬度的近3倍，具有更強的耐高壓、高功率能力。5同時，第三代半導(dǎo)體材料能量密度更高。以氮化鎵為例，其形成的HEMT器件結(jié)構(gòu)中，其能量密度約為5-8W/mm，遠(yuǎn)高于硅基MOS器件和砷化鎵射頻器件的0.5-1W/mm的能量密度，器件可承受更高故與第一代的Si、Ge和第二代的GaAs、InP相比，GaN和SiC具有禁帶寬度大、擊穿電場強度高、電子遷移率高、熱導(dǎo)電率較高的開關(guān)頻率、更高的電壓驅(qū)動能力、更小的尺寸、更高的效率和更高速的散熱能力，可滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對高溫高頻、高功率、高輻射等惡劣環(huán)境條件的要求。因此，第三代半導(dǎo)體主要被用于制作高速、高頻、大功率及發(fā)光電子元器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料。此外，隨著新能源汽車、信息高速公路及5G互聯(lián)網(wǎng)的興起，第三代半導(dǎo)體還被廣泛應(yīng)用于電動車、產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)殖墒欤夹g(shù)完備，硅（Si）主要應(yīng)用于大規(guī)模集成電路中，目前99%以上的集成電路和95%以上的半作；鍺（Ge）主要應(yīng)用于低壓、低頻、中功率晶體管及磷化銦（InP）在物理結(jié)構(gòu)上具有直接帶隙特點，相對于Si材料具有更好的光電性能，工作頻率更高，材料資源較為稀缺，價格昂貴且具有毒性，能污染環(huán)境，InP甚至被認(rèn)為是可疑致癌物質(zhì)，適用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信、GPS導(dǎo)航等碳化硅（SiC）具能夠承受更高的電壓、適合更高頻率，可實現(xiàn)更高的功率密度，并具有耐高溫、耐腐蝕、抗輻射、禁帶寬度大等特性。但目前生長困難、成本較具備應(yīng)用于光電器件、微波器件和電子電力器件的先天性能優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、消費電子、光伏、風(fēng)電、半導(dǎo)體照明、導(dǎo)彈和6碳化硅是目前全球最先進(jìn)的第三代半導(dǎo)體材料，是衛(wèi)星通訊、高壓輸變電、軌道交通、電動汽車、通訊基站等重要領(lǐng)域的核心材料，被認(rèn)為是5G通信晶片中最理想的襯底。以碳化硅為襯底制成的功率器件相比硅基功率器件具有優(yōu)越的電氣性能，高耐壓、大功率特性，使其可用于制造MOSFET、IGBT、SBD（肖特基二極管）等（1）耐高壓。碳化硅的擊穿電場強度是硅的10余倍，使得碳（2）耐高溫。碳化硅相較硅擁有更高的熱導(dǎo)率，使得器件散熱更容易，極限工作溫度更高。耐高溫特性可以帶來功率密度的顯著提升，同時降低對散熱系統(tǒng)的要求，使終端可以更加輕量和小型化。器件可承受較高的電壓和功率，其器件體積可變得更小，約為硅基使得碳化硅器件具有極低的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通損耗低；同樣由于碳化硅較高的禁帶寬度，碳化硅器件可進(jìn)行重?fù)诫s，碳化硅器件的電阻將變得更低，約為硅基器件的1/100；碳化硅具有3倍于硅的禁帶寬度，使得碳化硅器件泄漏電流比硅器件大幅減少，從而降低功率相同規(guī)格的碳化硅基MOSFET和硅基MOSFET相比，導(dǎo)通電阻降低為1/200，尺寸減小為1/10；相同規(guī)格的使用碳化硅基MOSFET7家環(huán)境環(huán)保局能耗測試）城市路況，碳化硅MOSFET相較于硅基IGBT，將節(jié)省77%的能量損耗；對于EPA高速路況，碳化硅MOSFET相較于硅基IGBT，節(jié)省85%的能量損耗。能量損耗的節(jié)省導(dǎo)致車輛續(xù)航里程的增加，使用碳化硅MOSFET的電動車比使用硅基IGBT電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(lǐng)域的應(yīng)用。GaN功率器件通常采用HEMT(高遷移率晶體管)的設(shè)計，主要應(yīng)用于高頻場景，也被稱為常開型元件。相較于Si、SiC，在中高頻驅(qū)動逆發(fā)器的快速切換的場景中，如果采用傳統(tǒng)的MOSFET和IGBT，會產(chǎn)生不可接受的損耗，而GaN晶體管的源極、柵極、漏極碳化硅熱導(dǎo)率高于氮化鎵。第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用場景通常為高溫、高壓、高功率場景，器件需要具有較好的耐高溫和散熱能力，具有更強的導(dǎo)熱能力，器件壽命更長，可靠性更高，系統(tǒng)所需的散生產(chǎn)工藝復(fù)雜，大尺寸單晶生長困難，目前氮化鎵單晶生長尺寸在2英寸和4英寸，相比碳化硅難度更高。因此第三代半導(dǎo)體目前普遍采用碳化硅作為襯底材料，在高壓在高頻領(lǐng)域選擇氮化鎵外延,應(yīng)用在5G基站等領(lǐng)域。8模塊和應(yīng)用這幾個環(huán)節(jié)。單晶材料是寬禁帶功率半導(dǎo)體技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，主要技術(shù)指標(biāo)有單晶直徑、微管密度、單晶電阻率、表面粗糙度、翹曲度等；外延材料是實現(xiàn)器件制造的關(guān)鍵，主要技術(shù)指器件是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心，主要技術(shù)指標(biāo)有阻斷電壓、單芯片導(dǎo)通電流/電阻、阻斷狀態(tài)的漏電流、工作溫度等；模塊是實現(xiàn)器件應(yīng)用應(yīng)用是寬禁帶功率半導(dǎo)體器件和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的源動力，主要技術(shù)指標(biāo)是開關(guān)頻率、轉(zhuǎn)換效率和功率密度等。一般來說，上游材料成本占SiC功率器件生產(chǎn)過程主要包括“單晶生產(chǎn)—外延層生產(chǎn)—器件制造”三大步驟，分別對應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈的“晶圓襯底—外延片—器件SiC器件的主要成本是上游SiC襯底，在SiC器件價值鏈中占比為50%。由于單晶生長緩慢，且品質(zhì)不夠穩(wěn)定，襯底的成本較高，目前生長SiC單晶最成熟的方法是物理氣相輸運（PVT）法，其生長機(jī)理是：在超過2000℃高溫下將C粉和Si粉升華分解成為Si原子、Si2C分子和SiC2分子等氣相物質(zhì)，在溫度梯度的驅(qū)動下，這9不同類型SiC襯底的下游應(yīng)用不同。根據(jù)電阻率的差異，SiC長SiC外延層制得SiC外延片，可進(jìn)一步制成肖特基二極管、MOSFET、IGBT等功率器件，主要應(yīng)用于制造耐高溫、耐高壓的功率器件，應(yīng)用于新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域，市場規(guī)模較大；在半絕緣型SiC襯底上生長GaN外延層制得GaN-on-SiC（碳化硅基氮化鎵）外延片，可進(jìn)一步制成HEMT等微波射頻器件，應(yīng)用于5G通訊、雷達(dá)等領(lǐng)域，隨著5G通訊網(wǎng)絡(luò)的加速建設(shè)，市場需求提升較為明顯。2020年我國生產(chǎn)半絕緣型襯底9萬片/年，導(dǎo)電型襯底18萬片/年。預(yù)計2030年半絕緣型襯底產(chǎn)量將達(dá)20萬片/年，導(dǎo)電型襯底產(chǎn)量將達(dá)40萬片/年，大尺高壓、高溫、高頻，比Si更薄、更輕、更小巧，是衛(wèi)星通訊、高消費電子、新能源、軌道交通等領(lǐng)域的直流、交流輸變電、溫度檢測控制等。軍用領(lǐng)域用于噴氣發(fā)動機(jī)、坦克發(fā)動機(jī)、艦艇發(fā)動機(jī)、GaN產(chǎn)業(yè)鏈包括材料/單晶制備-芯片生產(chǎn)環(huán)節(jié)-芯片制造-終端應(yīng)用幾大環(huán)節(jié)。受技術(shù)與工藝水平限制，GaN材料作為襯底實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，目前主要是以藍(lán)寶石、硅晶片或碳化硅晶片為襯底，通過外延生長GaN以制造GaN器件。藍(lán)寶石襯底一般用于制造藍(lán)光LED，通常采用MOCVD法外延生長GaN；SiC襯底一般GaN的三類下游應(yīng)用與襯底材料相對應(yīng)，主要應(yīng)用于低壓高頻領(lǐng)域。（1）2000年起以藍(lán)寶石為襯底，2014年出現(xiàn)藍(lán)光LED，主要用于LED領(lǐng)域2）射頻領(lǐng)域中，以SiC為襯底材料3）功率器件中，由于成本敏感，且注重實用和美觀，主要以Si襯底為主，電子對抗、導(dǎo)彈和無線通信；在民用和商業(yè)領(lǐng)域，主要用于基站、衛(wèi)星通信、有線電視、手機(jī)充電器等小家電，特別是各種快速充電//////（三）主要制備工藝第三代半導(dǎo)體晶片和器件的制備基本工藝流程同硅基半導(dǎo)體基本一致，大致可分為以下幾個階段：晶體生長、晶片加工、器件制備（包括有源層制備、歐姆接觸、鈍化層沉積等工藝段）、器件封裝等。很多工藝段設(shè)備可以與硅基半導(dǎo)體工藝兼容，但由于寬禁帶半導(dǎo)體材料熔點較高、硬度較大、熱導(dǎo)率較高、鍵能較強的特殊性質(zhì)，使得部分工藝段需要使用專用設(shè)備、部分需要在硅設(shè)備基礎(chǔ)上SiC材料多線切割機(jī)、研磨機(jī)和拋光機(jī)均需針對SiC脆硬的特性需使用分布投影光刻機(jī)、需使用專用的SiC外延爐、高溫離子注入機(jī)、高溫退火和高溫氧化設(shè)備，干法刻蝕設(shè)減薄機(jī)需針對SiC材料脆硬特性改進(jìn)，劃片機(jī)需針對SiC還處于研發(fā)推廣階段，主要使用HVPE設(shè)備制備GaN薄膜材料和使用MOCVD設(shè)備環(huán)節(jié)晶體生長碳化硅粉料合中電科電子裝備、碳化硅單晶生術(shù)碳化硅單晶生長氮化物晶體生長碳化硅單晶生長方華創(chuàng)、晶盛機(jī)電等氮化物晶體生長爐：中科院半導(dǎo)體晶體加工金剛石多線切統(tǒng)設(shè)計制造及擺動切割過程控節(jié)系統(tǒng)技術(shù)及算法、收/放線輪日本NTC等中電科電子裝備、碳化硅傷層、微裂紋和殘余應(yīng)力、SiC晶圓減薄后產(chǎn)生比Si晶圓更大中電科電子裝備、碳化硅感應(yīng)加熱系統(tǒng)設(shè)計、噴淋技術(shù)、氣浮傳動技術(shù)、電磁隔離技術(shù)、工藝氣體無擾動切換北方華創(chuàng)、晶盛機(jī)電分步投影光刻機(jī)投影物鏡設(shè)計、加工、裝調(diào)技/涂膠顯//高溫退器件制高溫離子注入機(jī)NISSIN、美國AMAT等濺射設(shè)備//干法刻造、高性能等離子體源技術(shù)、高AppliedMaterialsMOCVD中微半導(dǎo)體、中科院半導(dǎo)體所、中晨高溫氧中電科電子裝備、激光退//濕法工//器件封裝背面減中電科電子裝備、投影物鏡設(shè)計、加工、裝調(diào)技術(shù)，高速高精度伺服工作臺技SiC功率二極管可顯著降低由反向恢復(fù)作用導(dǎo)致的自身損耗及反并聯(lián)可控功率半導(dǎo)體器件的開通損耗，在開關(guān)頻率較高的應(yīng)用中具有明顯優(yōu)勢，目特基二極管（JBS）這三種.SBD具有SBD的應(yīng)用范圍從250V提高到1200V。同時，其高溫特性好，從室溫到由SiCJFET利用PN結(jié)耗盡區(qū)控制溝道電流，可全面開發(fā)SiC的高溫新能，適合答問高功率開關(guān)裝置，是研發(fā)起步比較早且產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較成熟的SiC功率半導(dǎo)體器件。與MOSFET、IGBT等器件相比，單極性的JFET具備良好與相同功率等級的SiMOSFET相比,SiCMOSFET導(dǎo)通電阻、開關(guān)損耗大幅降低，適用于更高的工作頻率，另由于其高溫工作特性，大大提高了高溫穩(wěn)定性。可直接采用SiMOSFET的設(shè)計、制造經(jīng)驗及生產(chǎn)設(shè)備，且驅(qū)動電路與SiMOSFET、IGBT均兼容，因此是產(chǎn)業(yè)化速度最快的寬禁帶功率半導(dǎo)體期間。SiCMOSFET高溫與常溫下導(dǎo)通損耗與關(guān)斷損耗均很小，驅(qū)動電路特性，又無拖尾電流，未來有可能替代SiIGBT成為主流功率電子開關(guān)器高問題，SiCIGBT優(yōu)勢立顯。但受P型襯底電阻率高、氧化層可靠性問題限制，制備較難。目前雖正逐步解決上述問題，但產(chǎn)品基于GaN半導(dǎo)體材料制作的高電子遷移率晶體管（HEMT）具有極快的開關(guān)速度和優(yōu)異的反省恢復(fù)性能，適用于低損耗、高效率的應(yīng)用場合，相比其他開關(guān)功率半導(dǎo)體器件，GaNHEMT有更高的效率和開關(guān)速度，更小的提及和更簡化的設(shè)計，且可工作在Ka波段及300℃的高溫環(huán)境，能夠覆蓋1-100GHz的工作頻率，在軍用雷達(dá)、智能武器和通信系統(tǒng)等方面有著重要的GaN功率二極管主要針對中低壓領(lǐng)域，包括GaN肖特基二極管和PN二極管。GaN肖特基二極管主要有橫向、垂直和臺面3種結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)對二極管性能都各有利弊；GaNPN二極管具有很高的電流密度、較高的雪崩擊（1）大尺寸SiC單晶襯底制備技術(shù)仍不成熟。目前國際上SiC芯片的制造已經(jīng)從4英寸換代到6英寸，并已經(jīng)開發(fā)出了8英寸SiC單晶樣品，與先進(jìn)的硅功率半導(dǎo)體器件相比，單晶襯底尺寸仍然偏小、缺陷水平仍然偏高。并且缺乏更高效的SiC單晶襯底加工技術(shù)。SiC單晶襯底材料線切割工藝存在材料損耗大、效率低等而大尺寸SiC襯底的研磨和拋光工藝仍不能滿足要求，需要進(jìn)一步開發(fā)研磨、拋光工藝參數(shù)，降低晶圓表面粗糙度。近年來，中國SiC單晶材料領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步，但與國際水平相比仍存在一定較大風(fēng)險：一是SiC單晶企業(yè)無法為國內(nèi)已經(jīng)/即將投產(chǎn)的6英寸芯片工藝線提供高質(zhì)量的6英寸單晶襯底材料；二是SiC材料的檢程中氣流和溫度控制等技術(shù)仍不完美，在6英寸SiC單晶襯底上生長高均勻性的外延材料技術(shù)仍有一定挑戰(zhàn)，一定程度影響了中低壓SiC芯片良率的提高。近年來中國SiC外延材料技術(shù)獲得了較大進(jìn)展，申請了一系列專利，正在縮小與其他國家的差距，已經(jīng)開始批襯底材料的局限，尚無法批量供貨6英寸產(chǎn)品。并且SiC外延材（3）SiC功率器件的市場優(yōu)勢尚未完全形成。雖然國際上SiC器件技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化水平發(fā)展迅速，開始了小范圍替代硅基二極管和IGBT的市場化進(jìn)程，但是SiC功率器件的市場優(yōu)勢尚未完全形成，國際SiC器件領(lǐng)域存在的問題主要有：SiC單晶及外延技術(shù)還不夠完美，高質(zhì)量的厚外延技術(shù)不成熟，這使得制造高壓SiC器件非常困難，而外延層的缺陷密度又制約了SiC功率器件向大容量方向發(fā)展；SiC器件工藝技術(shù)水平還比較低，這是制約SiC功率器件使得SiC功率器件中存在不同程度的高溫和長期工作條件下可靠性低的缺陷；在SiC功率器件的可靠性驗證方面，其試驗標(biāo)準(zhǔn)和評價方法基本沿用Si器件，尚未有專門針對SiC功率器件特點的可靠性試驗標(biāo)準(zhǔn)和評價方法，導(dǎo)致試驗情況與實際使用的可靠性有差距；在SiC功率器件測試方面，SiC器件測試設(shè)備、測試方法和測試標(biāo)準(zhǔn)基本沿用Si器件的測試方法，導(dǎo)致SiC器件動態(tài)特性、安全工作除了以上共性問題外，中國SiC功率器件領(lǐng)域發(fā)展還存在研發(fā)時間短，技術(shù)儲備不足，進(jìn)行SiC功率器件研發(fā)的科研單位較少，研發(fā)團(tuán)隊的技術(shù)水平跟國外還有一定的差距等問題，特別是在以下3個方面差距較大：1）在SiCMOSFET器件方面的研發(fā)進(jìn)展緩慢，只有少數(shù)單位具備獨立的研發(fā)能力，存在一定程度上依賴國際代工企業(yè)制造芯片的弊病，容易受制于人，產(chǎn)業(yè)化水平不容樂觀。2）SiC芯片主要的工藝設(shè)備基本上被國外公司所壟斷，特別是高溫離子注入設(shè)備、超高溫退火設(shè)備和高質(zhì)量氧化層生長設(shè)備等，國內(nèi)大規(guī)模建立SiC工藝線所采用的關(guān)鍵設(shè)備基本需要進(jìn)口。3）SiC器件（4）當(dāng)前SiC功率封裝工藝尚顯落后。為了充分發(fā)揮SiC功率器件的高溫、高頻優(yōu)勢，必須不斷降低功率模塊的寄生電感、降率模塊存在的主要問題：1）采用多芯片并聯(lián)的SiC功率模塊，由于結(jié)電容小、開關(guān)速度高，因此在開關(guān)過程中會出現(xiàn)極高的電流上升率（di/dt）和電壓上升率（du/dt），在這種情況下會產(chǎn)生較嚴(yán)重的電磁干擾和額外損耗，無法發(fā)揮SiC器件的優(yōu)良性能；SiC功率模塊的封裝工藝和封裝材料基本沿用了硅功率模塊的成熟技術(shù)，在焊接、引線、基板、散熱等方面的創(chuàng)新不足，功率模塊雜散參數(shù)較件高溫、高功率密度封裝的工藝及材料尚不完全成熟。為了發(fā)揮SiC功率器件的高溫優(yōu)勢，必須進(jìn)一步研發(fā)先進(jìn)燒結(jié)材料和工藝，（5）SiC功率器件的驅(qū)動技術(shù)尚不成熟。為了充分發(fā)揮SiC功率器件的高頻、高溫特性，要求其驅(qū)動芯片具有工作溫度高、驅(qū)動電流大和可靠性高的特點，目前SiC功率器件的驅(qū)動芯片及電路仍然沿用硅器件的驅(qū)動技術(shù)，尚不能發(fā)揮SiC功率器件高溫、高頻的工作特性，使得SiC功率器件在實際使用過程中難以達(dá)到設(shè)國家政策大力支持，推動我國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。早在2013年，科技部863計劃就將第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)列為國家戰(zhàn)略發(fā)展產(chǎn)業(yè)。2019年12月，國家級戰(zhàn)略《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》明確要求加快培育布局第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展；2020年7月，國務(wù)院發(fā)布的《新時期促進(jìn)集成電路產(chǎn)業(yè)和軟件產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干政策》指出，國家鼓勵的集成電路設(shè)計、裝備、材料、封裝、測試企業(yè)和軟件企業(yè)，自獲利年度起，第一年至第二年免征企業(yè)所得稅，第三年至第五年按照25%法定稅率減半征收企業(yè)所得稅；2021年，“十四五”規(guī)劃出爐，提出要瞄序號1培育先進(jìn)制造業(yè)集群，推動集成電路、航空航天等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。瞄準(zhǔn)人工智能、量子信息、集成電路、生命健康、腦科學(xué)、生物育種、空天科技、深地深海等前沿領(lǐng)域，實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目。集成電路涉及工具、重點裝備和高純靶材等關(guān)鍵材料研發(fā)，集成電路先進(jìn)工藝和絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）、微電機(jī)系統(tǒng)（MEMS）等特色工藝突破，先進(jìn)儲存技術(shù)升2院國家鼓勵的重點集成電路設(shè)計企業(yè)和軟件企業(yè)，自獲利年度起，第一年至第五年免征企業(yè)所得稅，接續(xù)年度減按10%的稅率征收企業(yè)3院綱要明確要求長三角區(qū)域加快培育布局第三4依法成立且符合條件的集成電路設(shè)計企業(yè)和度起計算優(yōu)惠期，第一年至第二年免征企業(yè)所得稅，第三年至第五年按照25%的法定稅率5部年版）》支持引進(jìn)SiC超細(xì)粉體（純度＞99%）、高純抄襲氧化鋁微粉（純度＞99%）、高純氮化鋁（AlN）粉體（純度＞99%，平均粒徑＜1μ6部對重點新材料首批次應(yīng)用給予保險補償，GaN單晶襯底、功率器件用GaN外延片、SiC外延片、SiC單晶襯底等第三代半導(dǎo)體進(jìn)入目錄7部建立汽車電子控制技術(shù)創(chuàng)新及測試評價平臺，開展IGBT、碳化硅、氮化鎵等電力電子器件技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)品開發(fā)和零部件、系統(tǒng)的軟硬件測試技術(shù)研究與測試評價技術(shù)規(guī)范體8院啟動一批面向2030年的重大項目，第三代半導(dǎo)體被列為國家科技創(chuàng)新2030重大項目“重點新材料研發(fā)及應(yīng)用”。9院明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，要求2025年實現(xiàn)在5G通信、高效能源管理中的國產(chǎn)化率達(dá)到50%；在新能源汽車、消費電子中實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，在通用照明市場滲透率區(qū)2025）》規(guī)劃提出推進(jìn)6英寸、8英寸GaAs、GaN和SiC工藝線建設(shè)，面向5G、新能源汽車等應(yīng)用場景，加快化合物半導(dǎo)體產(chǎn)品驗證應(yīng)用。該規(guī)劃有利于推動集成電路裝備產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，支持高端刻蝕、清洗、離子注入、光刻、薄膜、濕法、熱處理以及光學(xué)量測等設(shè)第三代半導(dǎo)體主要四類材料包括1）SiC2）III族氮化物（典型代表GaN）；（3）寬禁帶氧化物（典型代表ZnO），用于壓力傳感器、記憶存儲器、柔性電子器件，目前技術(shù)和應(yīng)用不成熟，主要產(chǎn)品有發(fā)光二極管、激光、納米發(fā)電機(jī)、納米線晶體管、紫外探測器等；金剛石，用于光電子、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、核能目前上述四類材料中以SiC、GaN兩種材料為主，有三大主要下游應(yīng)用，分別為光電子器件、電力電子器件和微波射頻器件，幾乎遍及所有用電領(lǐng)域。其中碳化硅主要應(yīng)用在新能源汽車和工控等領(lǐng)域，氮化鎵器件主要應(yīng)用在5G基站等領(lǐng)域：（1）光電子。包括激光顯示、環(huán)境監(jiān)測、紫外光源、半導(dǎo)體照（2）電力電子。包括工業(yè)機(jī)電、新能源并網(wǎng)、軌道交通、電動元，其中半導(dǎo)體照明整體產(chǎn)值預(yù)計7013億元，受新冠疫情影響較為代表的材料，從中村修二等發(fā)明藍(lán)光后，已經(jīng)發(fā)展了近20年，主材料中，非常成熟也是非常成功的應(yīng)用。但因LED行業(yè)的過度補貼20當(dāng)前SiC和GaN器件在電子電力領(lǐng)域的滲透率較低，仍處于早期的產(chǎn)品導(dǎo)入階段。根據(jù)2019年中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院（CESI）發(fā)布的《功率半導(dǎo)體分立器件產(chǎn)業(yè)及標(biāo)準(zhǔn)化白皮書》數(shù)據(jù)顯示，2018年全球功率半導(dǎo)體分立器件的銷售額約為230.91億美元，而全球第三代功率半導(dǎo)體分立器件的市場規(guī)模約70億元，率低于5%，2019-2023年第三代功率半導(dǎo)體分立器件的年復(fù)合增長率達(dá)39%，到2030年市場規(guī)模達(dá)到1100億元，其中全球SiC功率力電子器件市場規(guī)模將超過100億元，國內(nèi)市場約占55-60%；全球SiC和GaN未來的年復(fù)合增長率高達(dá)30%以上，主要驅(qū)動分別為新能源汽車和快充市場的增長。未來隨著SiCMOSFET的技術(shù)可靠性進(jìn)一步提高，電動汽車傳動系統(tǒng)的主逆變器應(yīng)用將成為SiC器件的主要驅(qū)動因素。根據(jù)Yole和Omdia數(shù)據(jù)，到2020年底，碳化其中SiC電力電子市場規(guī)模約為7.03億美元，GaN電力電子器件市場規(guī)模將超過6.8億美元。當(dāng)然由于SiC和GaN功率器件優(yōu)異特性可能主要用于中高端應(yīng)用，與Si全控器件不可能全部取代Si半控器件一樣，SiC和GaN寬禁帶電力電子器件在將來也不太可能全面取代Si功率MOSFET、IGBT和GTO等。電力電子器件將主要用于600V以下的消費電子、計算機(jī)/服務(wù)器電21對比新能源汽車與傳統(tǒng)燃油車，“三電系統(tǒng)”即電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)代替了汽油發(fā)動機(jī)、油箱和發(fā)速器，新增DC-DC模塊、電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、高壓電路等部件。由于采用SiC功率因其功率密度大、高頻率可減少電力轉(zhuǎn)化模塊的體積和質(zhì)量，也因其對高溫的耐受能力更強可使其節(jié)省散熱組件，實現(xiàn)整車輕量化。綜合來看，采用SiC功率器件可使新能源汽車在同樣的電池容量下實現(xiàn)更高的續(xù)航里程，從而用于實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換及傳輸?shù)墓β拾雽?dǎo)體根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)StrategyAnalyti車用半導(dǎo)體中MCU（功能芯片）含量最高（23%），而新能源汽車中功率半導(dǎo)體含量最高（55%），混動/純電汽車中的功率半導(dǎo)體單車圖8：傳統(tǒng)燃料汽車不純電汽車不同種圖9：汽車半導(dǎo)體組件的物料成22類半導(dǎo)體占比情況布SiC與GaN器件正加速電動汽車市場滲透。新能源汽車中涉及到功率器件的組件包括電機(jī)驅(qū)動器、車載充電器（OBC）/非車載充電樁、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載DC/DC）。2015年，特斯拉Model3開始采用分立SiCMOSFET的電機(jī)控制器；2016年，日本豐田和電裝聯(lián)合研發(fā)的SiC電機(jī)控制器，能量損耗較先前的產(chǎn)品降低了10%；日本羅姆公司為FormulaE方程式賽車提供了全SiC控制器，相比IGBT控制器，體積減小了43%，質(zhì)量減小6kg；2018年，特斯拉Model3采用了意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的SiC逆變器，是第一家在主逆變器中集成全SiC功率模塊的車企；同年精進(jìn)電動研發(fā)出600VDC、獲得了德國大眾商用車公司TRATON集團(tuán)客車和重卡等電動化商用車驅(qū)動電機(jī)控制器的量產(chǎn)合同，功率密度大于40kW/L，在不同工況下比硅基控制器節(jié)能3%-6%。此外，多家企業(yè)的GaNHEMT產(chǎn)品相繼獲得汽車級AEC-Q101認(rèn)證，提高了采用者對GaN晶體管可靠性的信心。的功率密度，使得其在消費電子適用于快充充電器。GaN技術(shù)導(dǎo)入到快充領(lǐng)域，隨著GaN生產(chǎn)成本迅速下降，GaN快充充電功率為65W，是全球首家在手機(jī)充電器中導(dǎo)入氮化鎵技術(shù)的廠充電器縮小48并且售價創(chuàng)下業(yè)內(nèi)新低。積相應(yīng)增大，不便于攜帶，而采用GaN功率器件后，不僅可以通過23受益，尤其是在高頻高壓應(yīng)用中，將競爭性取代原有的Si器件。在服務(wù)器電源中使用SiC功率器件，可以提升服務(wù)器電源的功率密塊相比，可將開關(guān)損失降低85%，采用SiC功率器件可直接提升電采用轉(zhuǎn)化效率更高的SiC功率器件能更好地提升風(fēng)能的利用效率。比如牽引變流器、電力電子電壓器等提出了更高的要求。采用SiC24功率模組雖然在器件成本上相較于Si基器件貴3-5倍，但由于減少域SiC替代Si基功率器件有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。常大的優(yōu)勢。通過采用GaN功率器件能夠有效地改善發(fā)射天線的設(shè)統(tǒng)的成本。未來GaN將取代GaAs在高功率、高頻率衛(wèi)星通信領(lǐng)域的），應(yīng)了5G高頻的需求。25用于電信基建領(lǐng)域的市場規(guī)模預(yù)計將由3.18億美元增長至7.31億等嚴(yán)格要求，同時數(shù)據(jù)流量的高速增長使得調(diào)制解調(diào)難我國完成了超70萬個宏基站建設(shè)，預(yù)計全年電信運營商將建設(shè)超過80萬站5G基站，未來5年5G基礎(chǔ)設(shè)施加速將帶來巨大的射頻器5.21億美元，在基站的滲透率超過85%。隨著GaN技術(shù)向更小的工雷達(dá)是軍事應(yīng)用中的一大動力。隨著新的基于GaN的有源電子掃描陣列（AESA）雷達(dá)系統(tǒng)的實施，基于GaN的軍用雷達(dá)預(yù)計將主國企業(yè)開始嶄露頭角。美國在SiC晶圓產(chǎn)量上全球獨大，占有全球業(yè)；日本是在設(shè)備和模塊開發(fā)方面擁有領(lǐng)先地位。根據(jù)半導(dǎo)體時代數(shù)據(jù)，2020上半年全球半導(dǎo)體SiC晶片市場中，美國CREE出貨量占據(jù)全球45%；歐洲企業(yè)在SiC器件的設(shè)計開發(fā)領(lǐng)域較強，主要企厚，產(chǎn)業(yè)鏈完整，代表企業(yè)有松下、羅姆、住友電氣、三菱等，羅26天科合達(dá)的市占率由2019年的3%上升至2020年的5.3%，山東天上游晶片襯底基本被美國和日本的廠商壟斷，國內(nèi)廠商初具規(guī)模。美國科銳（Cree）、日本羅姆（Rohm）具備從SiC襯底-外延-器件-模塊的全產(chǎn)業(yè)鏈垂直供應(yīng)體系，德國英飛凌（Infineon）等廠山東天岳，已經(jīng)能供應(yīng)2-6英寸的單晶襯底；負(fù)責(zé)SiC外延片生產(chǎn)的有東莞天域、廈門瀚天天成，可生產(chǎn)2-6英寸SiC外延片；負(fù)責(zé)器件設(shè)計的有臺灣瀚薪、深圳基本半導(dǎo)體；而以集成器件制造（IDM）形式生產(chǎn)器件和模塊的企業(yè)，包括切入SiC器件領(lǐng)域的功率器件廠商，如聞泰科技、華潤微、捷捷微電、揚杰科技、新潔能；SiC器件廠商泰科天潤等；以及切入SiC領(lǐng)域功如斯達(dá)半導(dǎo)和未上市的比亞迪半導(dǎo)體、中車時代半導(dǎo)體；另外，還有第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈布局的三安光電等。其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、新能源汽車以及城市軌道交通等領(lǐng)域，提高了國內(nèi)相27此外，高質(zhì)量、大尺寸的SiC單晶材料是SiC技術(shù)發(fā)展首要解決的問題，持續(xù)增大晶圓尺寸、降低缺陷密度（微管、位錯、層錯等）是其重點發(fā)展方向。隨著市場景氣度的不斷提升，預(yù)計未來4英寸晶圓將逐漸退出市場，6英寸晶圓需求將大幅增長。目前SiC襯底技術(shù)相對簡單，國內(nèi)主要SiC單晶襯底材料企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)已經(jīng)具備了成熟的4英寸零微管SiC單晶產(chǎn)品能力，并已經(jīng)研發(fā)出了6英寸單晶樣品。近年來中國SiC、GaN電力電子產(chǎn)業(yè)值持續(xù)提高，但是在晶體材料質(zhì)量和產(chǎn)業(yè)化能力方面距離國際先進(jìn)水平SiC襯底：可批量生產(chǎn)4英寸GaN襯底：小批量生產(chǎn)2英寸襯底，且具備4英寸生產(chǎn)能力，已開發(fā)出6英寸樣品渡，可量產(chǎn)6英寸，正在建設(shè)8英SiC外延：可提供4英寸的碳化硅外延片，已實現(xiàn)6英寸GaN外延：已實現(xiàn)商業(yè)化的6英寸Si基GaN外延材料和器SiC外延：主流6英寸，美日歐占GaN外延：SiC基GaN外延目前限制在4寸與6寸，8寸還沒有推廣次成功研制，已發(fā)28氮化鎵GaN產(chǎn)業(yè)鏈分為襯底、外延片和器件環(huán)節(jié)。其上游主要為原材料襯底制備，盡管碳化硅被更多地作為襯底材料（相較于氮化鎵），國內(nèi)仍有從事氮化鎵單晶生長的企業(yè)，主要有天科合達(dá)、山東天岳、蘇州納維、東莞中鎵、上海鎵特和芯元基等；中游為制造環(huán)節(jié)（外延片→設(shè)計→制造/IDM→封測），國內(nèi)有三安光電、聞泰科技、海威華芯、賽微電子、海陸重工、蘇州晶湛、蘇州能華、英諾賽科、聚燦光電、乾照光電等企業(yè)，海外龍頭有日本住友、Qorvo、Cree，中國臺灣有穩(wěn)懋、寰宇；下游為應(yīng)用環(huán)節(jié)，氮化鎵目前GaN襯底主要由日本公司主導(dǎo)，日本住友電工的市場份額達(dá)到90%以上。國內(nèi)已經(jīng)小批量生產(chǎn)2英寸襯底，具備4英寸襯底生產(chǎn)能力，并開發(fā)出6英寸襯底樣品，國內(nèi)的蘇州納維、東莞中鎵也有能力生產(chǎn)提供相關(guān)的產(chǎn)品。GaN外延片相關(guān)企業(yè)主要有比利蘇州能華和世紀(jì)金光，蘇州晶湛2014年就已研發(fā)出8英寸硅基外GaN器件設(shè)計廠商方面，有美國的EPC、MACOM、Transphom、Navitas，德國的Dialog，國內(nèi)有被中資收購的安譜?。ˋmpleon）等。全球GaN射頻器件獨立設(shè)計生產(chǎn)供應(yīng)商（IDM）中，住友電工和Cree是行業(yè)的龍頭企業(yè)，市場占有率均超過30%，其次為Qorvo和MACOM。住友電工在無線通信領(lǐng)域市場份額較大，其已成為華為核心供應(yīng)商，為華為GaN射頻器件最大供應(yīng)商。此外，還有法國29CREE是全球碳化硅市場龍頭企業(yè)，成立于1987年，是集化合物半導(dǎo)體材料、功率器件、微波射頻器件、LED照明解決方案于一體的著名制造商。其子公司W(wǎng)olfspeed專業(yè)從亊碳化硅等第三代半導(dǎo)體襯底與器件的技術(shù)研究與生產(chǎn)制造，子公司2020年營收折合人民幣約為30.38億元。CREE能夠批量供應(yīng)4英寸至6英寸導(dǎo)電型和半絕緣型碳化硅晶片，且已成功研發(fā)并投建8英寸產(chǎn)品生產(chǎn)線。目前該公司在全球SiC市場份額占比達(dá)到60%以上，其市場優(yōu)勢來源于SiC材料，以及用此來外延芯片和制備相關(guān)的器件。CREE計劃于2022年實現(xiàn)量產(chǎn)的全球最大碳化硅制造工廠，完工面積達(dá)到4.5萬平方米，將進(jìn)一步提升其在市場競爭的領(lǐng)先地位，加速SiC在一II-VI成立于1971年，是工程材料和光電元件的全球供應(yīng)商，是世界領(lǐng)先的碳化硅襯底供應(yīng)商，能夠提供4至6英寸導(dǎo)電型和半絕緣型晶片，并已成功研制8英寸導(dǎo)電型碳化硅晶片。目前其在全了Ascatron和Innovion公司，將結(jié)合兩個公司的SiC外延片和大型離子注入服務(wù)領(lǐng)域優(yōu)勢進(jìn)行補充加強，以達(dá)成世界上最先進(jìn)的、內(nèi)部垂直整合的150mmSiC技術(shù)平臺，滿足對SiC電子產(chǎn)品快速增30SiCrystal是世界領(lǐng)先的碳化硅襯底生產(chǎn)商，具有多年的SiC晶圓生產(chǎn)經(jīng)驗，在單晶碳化硅半導(dǎo)體晶片領(lǐng)域已成長為全球市場領(lǐng)導(dǎo)者之一，并于2009年被日本羅姆公司收購，其生產(chǎn)的碳化硅襯底主要用于羅姆公司生產(chǎn)各種碳化硅器件。2019年其和意法半導(dǎo)體就和外延晶圓，完全整合到意法半導(dǎo)體的全球研發(fā)和制造業(yè)務(wù)中，擴(kuò)大意法半導(dǎo)體SiC晶片市場份額。目前，意法半導(dǎo)體繼續(xù)發(fā)展150mm碳化硅裸片和外延片生產(chǎn)業(yè)務(wù)，研發(fā)200mm（8英寸）晶圓以及更廣泛的寬禁帶材料，提供最先進(jìn)的n型和半絕緣碳化硅襯底以及用于功率和高頻電子設(shè)備中的高性能半導(dǎo)體的晶片外延、表征和封裝測試以及面向終端市場領(lǐng)域均有布局，提供功率半導(dǎo)體、傳感器、存儲芯片等多種產(chǎn)品。2020年4月，英飛凌宣布完成對賽普拉斯半導(dǎo)體公司（Cypress）的收購，成功躋身全球十大半導(dǎo)體制造商山東天岳成立于2010年11月，是以生產(chǎn)碳化硅襯底為主要業(yè)務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)，能夠供應(yīng)導(dǎo)電型和半絕緣型晶體和晶片，是國內(nèi)半絕緣型SiC襯底龍頭企業(yè)，已掌握涵蓋設(shè)備設(shè)計、熱場設(shè)計、粉料合成、晶體生長、襯底加工等環(huán)節(jié)的核心技術(shù)，自主研發(fā)了不利率從2018年的8.5%大幅提升至2020年的34.9%，逐漸接近國際31主要競爭者。公司4英寸產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)，具有碳化硅襯底產(chǎn)能4.81萬片/年。據(jù)Yole統(tǒng)計，2019年及2020年山東天岳已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三，2020年在半絕緣型襯底的全球市場份額已達(dá)30%。2021年9月，其科創(chuàng)板IPO事項獲得上交所科創(chuàng)板天科合達(dá)成立于2006年9月，是從亊碳化硅晶片及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)，業(yè)務(wù)覆蓋碳化硅晶片生產(chǎn)的“設(shè)備研制—原料合成—晶體生長—晶體切割—晶片加工—清洗檢測”全流程關(guān)鍵技術(shù)和工藝，在國內(nèi)率先成功研制出6英寸碳化硅晶片，相繼實現(xiàn)2英寸至6英寸碳化硅晶片產(chǎn)品的規(guī)?；?yīng)，是國內(nèi)導(dǎo)電型SiC襯底龍頭企業(yè)，形成了“以碳化硅晶片為核心，覆蓋其他Development統(tǒng)計，2018年公司導(dǎo)電型晶片的全球市場占有率為1.7%，排名全球第六、國內(nèi)第一。近三年天科合達(dá)碳化硅晶片以4英寸為主，逐步向6英寸過渡，并在2020年1月天科合達(dá)啟動8英寸晶片研發(fā)工作。2020年10月公司撤回科創(chuàng)板上市材料，并于發(fā)和生產(chǎn)，并以IGBT模塊形式對外實現(xiàn)銷售（模塊銷售占比95%以上），自主研發(fā)設(shè)計的IGBT芯片和快恢復(fù)二極管芯片是公司的核心競爭力之一，除IGBT模塊外，還生產(chǎn)和供應(yīng)SiC模塊，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制和電源、新能源、新能源汽車、白色家電等領(lǐng)域。其業(yè)務(wù)模式主要通過自主設(shè)計和晶圓廠代工為主，主要代工廠為華2020年斯達(dá)半導(dǎo)實現(xiàn)營收9.63億元，同比增長23.55%；凈利潤1.81億元，同比增長33.6%，其驅(qū)動力主要來自新能源車、工控等頭，擁有芯片設(shè)計、晶圓制造、封裝測試等全產(chǎn)業(yè)鏈一體化經(jīng)營能32力，兼有MOSFET、功率IC、MCU等產(chǎn)品及對外代工制造業(yè)務(wù)，為國內(nèi)功率器件第一、晶圓制造第三。公司前瞻布局第三代半導(dǎo)體器件，目前擁有國內(nèi)首條6英寸商用SiC晶圓生產(chǎn)線，已正式量產(chǎn)1200V月，正在建設(shè)的兩條8英寸線產(chǎn)能約為133萬片/年，12英寸產(chǎn)線未來隨著SiC二極管走向產(chǎn)業(yè)化，研發(fā)重點將會轉(zhuǎn)向SiCMOSFET，預(yù)計于2021年內(nèi)推向市場，重點面對工控及汽車電子領(lǐng)域需求。此外，公司也在積極利用現(xiàn)有IDM優(yōu)勢開展硅基GaN研發(fā)，6英寸和功率半導(dǎo)體雙龍頭。2019年收購全球知名的半導(dǎo)體，打通產(chǎn)業(yè)鏈上游和中游，形成從芯片設(shè)計、晶圓制造、半導(dǎo)體封裝測試到終端產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、生產(chǎn)制造于一體的產(chǎn)業(yè)平臺，2019年推出行業(yè)領(lǐng)先性能的650V高效率氮化鎵功率器件（GaNFET），進(jìn)軍高性能要求的應(yīng)用市場，包括電動汽車、數(shù)據(jù)中心、電信設(shè)備、工業(yè)自動化和高端電源。目前公司的650V氮化鎵技術(shù)，已經(jīng)通過車規(guī)級測試。碳化硅（SiC）產(chǎn)品目前已經(jīng)交付了第一批晶圓片龍頭。其深耕LED芯片領(lǐng)域多年，目前代化合物半導(dǎo)均搶先布局，作為全球領(lǐng)先的第三代化合物半導(dǎo)體平臺，采用垂直產(chǎn)業(yè)鏈模式，碳化硅業(yè)務(wù)布局襯底、外延、器件全產(chǎn)業(yè)鏈，主要應(yīng)用在光伏和儲能等領(lǐng)域，應(yīng)用包括服務(wù)器電源、礦機(jī)電源、新能源汽車等。2014年三安光電成立全資子公司三安集成，主要提供前端射頻、光技術(shù)、電力電子化合物半導(dǎo)體研發(fā)生產(chǎn)制造服務(wù)，布局砷化鎵、氮化鎵、碳化硅、光通訊和濾波器五大板塊，2020年三安集成收入達(dá)9.73億元。在碳化硅襯底布局方面，湖南三安收購北電新材，北電新材2019年在福建投資建設(shè)碳化硅襯底生第三代半導(dǎo)體等的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目，投資總額160億元，涵蓋長33晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產(chǎn)業(yè)鏈，是國內(nèi)首條碳化硅垂直整合產(chǎn)業(yè)鏈，月產(chǎn)3萬片（6英寸），預(yù)計將實現(xiàn)年銷售材料裝備和LED襯底材料制造的領(lǐng)先企業(yè)，圍繞硅、碳化硅、藍(lán)寶石開發(fā)出一系列關(guān)鍵設(shè)備，并適度延伸到材料領(lǐng)域。公司已經(jīng)開發(fā)外延設(shè)備已通過客戶驗證。其碳化硅長晶爐已成功生長出6英寸碳化硅晶體，8英寸半導(dǎo)體加工設(shè)備已實現(xiàn)批量銷售，12英寸邊緣拋光、雙面拋光設(shè)備已通過客戶驗證并實現(xiàn)銷售，12英寸減薄設(shè)備、最終拋光設(shè)備也已進(jìn)入客戶驗證階段。2021年其自主研發(fā)的國內(nèi)首臺12英寸硬軸直拉硅單晶爐成功生長出12英寸硅單晶，取得再次第三代半導(dǎo)體目前滲透率較低，國內(nèi)企業(yè)的第三代半導(dǎo)體收入占比不高。其中SiC襯底的高成本是主要瓶頸，但制備技術(shù)的進(jìn)步將使得SiC和GaN器件成本不斷下降，Si