中商情报网讯：9月14日，A股放量回升，第三代半导体板块大涨8.1%，成为两市焦点。第三代半导体强势反弹，有基金经理认为，随着5G手机出货量的持续增加，5G驱动的换机潮将到来，有望促进相关科技公司的业绩持续释放，当前应遵循“存优去劣”原则布局5G设备、传输网、云计算等科技核心资产。其中，半导体板块作为科技产业的底层支撑，未来有望多点开花。
半导体行业经过近六十年的发展，半导体材料经历了三次明显的换代和发展。第一代半导体材料主要是指硅、锗元素等单质半导体材料；第二代半导体材料主要是指化合物半导体材料，如砷化镓、锑化铟；第三代半导体材料主要分为碳化硅SiC和氮化镓GaN，相比于第一、二代半导体，其具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，在高温、高压、高功率和高频领域将替代前两代半导体材料。
资料来源：中商产业研究院整理
半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分，在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用。第三代半导体材料以氮化镓和碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等为代表。目前比较成熟的有碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等。因此本文主要研究碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）两大第三代半导体衬底材料。
其中，碳化硅产业链环节主要有衬底片、外延片和器件环节。从事衬底片的国内厂商主要有露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等；从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和东莞天域等；从事碳化硅功率器件的厂商较多，包括华润微、扬杰科技、泰科天润、绿能芯创、上海詹芯等。
氮化镓产业链与碳化硅产业链环节无较大差别，同样分为衬底、外延片和器件环节。尽管碳化硅被更多地作为衬底材料，但国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等；从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等；从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。
在第三代半导体材料产业链制造以及应用环节上，SiC可以制造高耐压、大功率电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能电网、新能源汽车等行业。与硅元器件相比，GaN具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于5G通信、微波射频等领域的应用。
一、第三代半导体材料产业链之碳化硅
近年来，以碳化硅为代表的第三代半导体材料在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势，进一步满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件具有优越的电气性能，具体如下：
正是由于碳化硅器件具备的上述优越性能，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。
近年来碳化硅晶片作为衬底材料的应用逐步成熟并进入产业化阶段，以碳化硅晶片为衬底，通常使用化学气相沉积（CVD）方法，在晶片上淀积一层单晶形成外延片。其中，在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片，可进一步制成功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G通讯、雷达等领域。
碳化硅晶片经外延生长后主要用于制造功率器件、射频器件等分立器件。可广泛应用于新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等现代工业领域，在我国“新基建”的各主要领域中发挥重要作用。
（一）功率器件
碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，光伏、风电等领域。受益新能源汽车的放量，碳化硅功率器件市场将快速增长。根据Yole数据，年和年碳化硅功率器件市场规模分别约4亿和50亿美元，复合增速约51%，按照该复合增速，年碳化硅功率器件市场规模约亿美元。
碳化硅材料市场规模预测
资料来源：Cree