第三代半導體發展大勢所趨 2020年第三代半導體材料產業鏈全景圖深度分析（附概念股）-中商情報網

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第三代半導體發展大勢所趨 2020年第三代半導體材料產業鏈全景圖深度分析（附概念股）

來源：中商產業研究院發布日期：2020-09-15 18:34

第三代半導體

一、第三代半導體材料產業鏈之碳化硅

近年來，以碳化硅為代表的第三代半導體材料在禁帶寬度、擊穿電場強度、飽和電子漂移速率、熱導率以及抗輻射等關鍵參數方面具有顯著優勢，進一步滿足了現代工業對高功率、高電壓、高頻率的需求。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越的電氣性能，具體如下：

資料來源：中商產業研究院整理

正是由于碳化硅器件具備的上述優越性能，可以滿足電力電子技術對高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射等惡劣工作條件的新要求，從而成為半導體材料領域最具前景的材料之一。

近年來碳化硅晶片作為襯底材料的應用逐步成熟并進入產業化階段，以碳化硅晶片為襯底，通常使用化學氣相沉積（CVD）方法，在晶片上淀積一層單晶形成外延片。其中，在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層制得碳化硅外延片，可進一步制成功率器件，應用于新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等領域；在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）外延片，可進一步制成微波射頻器件，應用于5G通訊、雷達等領域。

碳化硅晶片經外延生長后主要用于制造功率器件、射頻器件等分立器件。可廣泛應用于新能源汽車、5G通訊、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天等現代工業領域，在我國“新基建”的各主要領域中發揮重要作用。

（一）功率器件

碳化硅功率器件被廣泛應用于新能源汽車中的主驅逆變器、DC/DC轉換器、充電系統中的車載充電機和充電樁等，光伏、風電等領域。受益新能源汽車的放量，碳化硅功率器件市場將快速增長。根據Yole數據，2018年和2024年碳化硅功率器件市場規模分別約4億和50億美元，復合增速約51%，按照該復合增速，2027年碳化硅功率器件市場規模約172億美元。

碳化硅材料市場規模預測

資料來源：Cree官網、光大證券

功率器件是電力電子行業的重要基礎元器件之一，廣泛應用于電力設備的電能轉化和電路控制等領域。作為用電裝備和系統中的核心，功率器件的作用是實現對電能的處理、轉換和控制，管理著全球超過50%的電能資源，廣泛用于智能電網、新能源汽車、軌道交通、可再生能源開發、工業電機、數據中心、家用電器、移動電子設備等國家經濟與國民生活的方方面面，是工業體系中不可或缺的核心半導體產品。碳化硅功率器件以其優異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統的高效率、小型化和輕量化要求，在新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網等領域具有明顯優勢。