业内警惕化合物半导体投资热潮 未来5年将步入整合期

随着新能源汽车、5G通讯、光伏储能等市场发展，SiC/GaN等宽禁带半导体材料凭借其特殊的性能，以及在“双碳”背景下低功耗需求日盛，让化合物半导体备受资本追捧。在日前集邦咨询化合物半导体新应用前瞻分析会上，与会专家从器件到衬底、外延以及设备等环节，讨论了化合物半导体最新发展趋势以及降低成本、推广应用的解决方案，也表达了对当前投资热潮和产业分散的谨慎，预计未来5年在资本助力下将推动产业从“游击队”向“集团军”整合。

SiC功率器件将占据六成市场规模

对于国内第三代半导体产业发展，北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波教授指出，全产业链已基本形成, 比较完整，但高端产品（特别是电子器件领域）差距较大，部分高端产品还是空白。国内应致力于从实现“有无” 到解决“能用”和“卡脖子” 问题，实现第三代半导体全产业链能力和水平提升，整体国际同步，局部实现超越。

就整个行业的发展趋势，集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄指出，SiC正在加速垂直整合，而GaN则形成IDM模式与垂直分工并存的局面。龚瑞骄还讲述了SiC衬底在整个产业中的重要性，国际功率大厂都在向上延伸渗透进材料端，取得SiC衬底资源是进入下一代电动车功率器件的入场门票。从形势来看，SiC功率器件市场过去由供电应用推动，直到2018年首次应用于特斯拉主逆变器后，汽车逐渐成为其杀手级的应用领域。

根据Trendforce集邦咨询预测，随着汽车平台高压化趋势愈演愈烈，预估2025年电动车市场对6英寸SiC晶圆需求将达169万片。全球SiC功率器件市场规模将从2020年的6.8亿美元增长至2025年的33.9亿美元，年复合增长率将达38%，其中新能源汽车的主逆变器、OBC（车载充电器）、DC-DC（电源模块）将成为主要驱动力，或在2025年占据62%的市场份额。

作为全球SiC衬底市场龙头，Wolfspeed拥有垂直一体化的布局，推进多个产业从Si到SiC转型。本次会议中，Wolfspeed华南区销售总监柯鸿彬介绍了汽车系统中SiC技术的优异表现。Wolfspeed在美国纽约州Marcy的Mohawk Valley Fab工厂是目前全球最大的SiC制造工厂，实现200mm制程，预计将于2022年初投入使用。

另外，ROHM（罗姆）作为SiC功率元器件的领军企业，从2010年开始量产SiC MOSFET，2012年开始供应符合AEC-Q101标准的车载级产品，如今已与国内外汽车企业深度合作。ROHM第四代SiC-MOSFET实现了业界顶级的低导通电阻和高短路耐量，并计划在2025年取得全球30%市场份额。

从设备端来看，MOCVD设备是化合物半导体外延材料研究和生产的关键设备，AIXTRON (爱思强)是全球领先的MOCVD设备供应商，爱思强副总经理方子文介绍，SiC在越来越多的汽车应用逐渐获得认可，而GaN正加速渗透进消费市场；其MOCVD已经实现了业内单腔最大片数(8 x 6英寸)及最大产能，提供了灵活的6英寸和4英寸配置，助力压缩成本，明年爱思强也将会在市场推出8英寸设备。

国内厂商奋起直追

相比国际厂商，国内厂商也在奋起直追，传统LED厂商凭借对材料领域的技术掌握也在积极布局在GaN/SiC等化合物半导体领域。

华灿光电作为国内LED芯片头部企业，公司从2020年开始进入GaN电力电子器件领域，产品主要面向移动消费电子终端快速充电器、其他电源设备，云计算大数据服务器中心、通信及汽车应用等领域。目前GaN 电力电子器件外延片已达到国内先进水平，芯片相关工艺完成阶段性开发，6英寸硅基GaN电力电子器件工艺已通线，100mm栅宽D-Mode器件静态参数已达国际标准。

公司副总裁王江波指出，GaN材料成为紫外、蓝光、绿光LED和激光器等光电器件实现的基础，广泛应用于照明，显示，通信，医疗等多个领域。华灿光电预计2022年底推出650V cascode产品，2023年具备批量生产和代工能力。

LED芯片龙头三安光电也在布局SiC、GaN等化合物半导体。三安集成电路销售总监张翎介绍，三安在湖南长沙建成了目前国内唯一的一条SiC全产业链，从长晶到晶体的生产，再到外延、芯片研发和封测，实现全产业链布局，今年6月公司已经开始量产，后续还会致力于光伏、新能源汽车的OBC、DCDC，以及汽车的主驱等市场。

英诺赛科作为国内GaN功率器件的领军企业，已建成中国首条8英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线。本次会议中，英诺赛科高级经理贺鹏介绍了在碳达峰、碳中和为背景下，GaN功率器件在聚焦智慧照明、电机驱动、数据中心等领域的优势和潜力。同时，对GaN在当前应用中的问题和挑战进行了分析，概述了对应的解决方案及方向。

即便在传统薄弱的衬底环节，国内厂商在强化布局。晶能光电在全球率先实现硅衬底GaN技术在LED领域的产业化和市场应用。

本次会议中，晶能光电外延研发经理郭啸介绍：“晶能光电在做InGaN基的红光，目前在650纳米以下的前提下，我们的普通尺寸的InGaN基的红光的外量子效率是3.5%，在国际上是处于第一梯队的。”据介绍，晶能光电硅衬底Mini LED 超高清显示屏应用进展和正在开发中的TFFC芯片P0.6—P0.3间距解决方案，以及硅衬底垂直结构Mini LED产品量产规划。他指出，相比成熟的OLED技术，Micro LED显示技术的开发和产业化还存在很多的困难，其中红光LED是Micro LED技术的重大瓶颈之一，开发高效的氮化镓基红光Micro LED成为当务之急。

另外，在外延材料方面，晶湛半导体是专门提供 GaN 外延解决方案的外延代工厂，生产的GaN外延片产品涵盖了200V-1200V功率应用，可提供耗尽型与增强型两种结构，并已进行了完备的外延相关专利布局。随着SiC器件的推陈出新，驱动技术的研究对于新型半导体器件的应用有着重要意义。青铜剑技术市场经理张行方介绍了SiC与Si器件的差异，相比于Si器件，SiC器件拥有更快的开关速率、更高的dv/dt、更低的开通阈值以及更差的门极负压耐受能力。

未来五年将步入整合期

化合物半导体的投资热潮也引发业内学者专家警惕。 深圳大学半导体制造研究院院长王序进指出，硅基半导体已经有上千亿美元的市场体量，化合物半导体未来市场规模约是前者十分之一。据统计国内碳化硅项目有100多个，小市场投这么多钱，而碳化硅晶圆从长晶、切片、研磨到外延，它耗时长，缺陷多，生产良率还非常低，投资要三思而行。相比而言，全球半导体行业已经过几十年的整合，海外都是“集团军”模式，中国遍地是“游击队”，如果要实现赶超，需要资本把“游击队”整合起来，未来五年将是整合期。

另一方面，国内在车规级碳化硅项目处于空白状态。王序进指出，车规级相比消费级、工业级，产品对可靠性、安全性要求更高，认证时间长；现在存在芯片荒，这个领域的车规级芯片国产化存在替代空间。

高瓴资本运营合伙人吕东风也指出，功率半导体市场200多亿的市场规模，未来SiC和GaN肯定会占据现在IGBT所在的高端市场，甚至可能占比一半市场，但市场前景虽好，其技术还在演进中，从6英寸向8英寸转变后，成本下降的速度可能会超过预期，中国企业在成本上达到国际领先水平较难，需关注其中的风险。机会不一定在上游半导体，反而可能在模组厂，因为模组厂更接近客户。

邑文科技副总经理叶国光也指出，目前投资化合物半导体产业主要来源自LED企业和本身来自芯片企业背景的公司，整体来看，人才背景多元化，技术基础深厚，未来成功几率会比较高。