第15版:2020年全国工业和信息化工作会议 特刊
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第三代半导体:市场规模稳步增长
存储芯片:国内企业寻求突破
编辑:陈炳欣
 
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下一篇4 2019年12月23日 放大 缩小 默认        

第三代半导体:市场规模稳步增长

本报记者 诸玲珍
 

新能源汽车、5G、绿色照明等行业的市场需求迅速增长,为以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体产业带来了前所未有的发展机遇。

第三代半导体突破了硅材料的瓶颈,更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件,在新能源汽车、新能源发电、轨道交通、航天航空、国防军工等极端环境应用有着不可替代的优势。

赛迪顾问分析师吕芃浩分析说,GaN器件的功放效率高、功率密度大、体积和质量小、主要被应用于军工电子、通信基站等领域。2019年是5G的元年,GaN是实现5G的关键材料,在射频器件领域GaN占比超过30%,GaN市场规模约5.6亿美元。移动终端所需要的PA芯片数量与其支持的频段数正相关,在4G时代,多模多频手机所需要的PA芯片一般为5~7个,而5G时代,支持频段数量更多,单个移动终端就需要14~16个PA芯片。随着全球5G推进提速预期强烈,从基站端到终端射频需求都有望加速增长,预计2025年在射频器件领域GaN占比超过50%,未来10年GaN市场将有望超过30亿美元。

SiC能降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高温高压,主要作为高功率半导体材料应用于汽车以及工业电力电子,在大功率转换应用中具有巨大的优势。吕芃浩认为,目前,全球SiC产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态势。其中美国全球独大,占了全球产量的70%~80%。2019年全球碳化硅市场规模约5.4亿美元,在2025年有望达到30亿美元。在未来的5到10年内,SiC器件将大范围地应用于工业及电动汽车领域,汽车市场的增长正在重塑SiC市场生态系统,汽车领域的占比将达到50%。

近年来,我国第三代半导体产业发展迅速。北京泰科天润半导体总经理陈彤表示,由于第三代半导体有望从本质上提高电力传送效率和使用效率。因此,从各种市场预测看,第三代半导体产业在未来几年将稳步增长,这为国内从事第三代半导体制造的企业和供应商提供了机会,让他们能够与国外大企业同台竞技。但是形势严峻,国外企业布局速度之快,留给国内企业的有利时间已经不多了。为此,国内第三代半导体企业应及时抓住市场机遇,积极应对挑战。

客观来讲,我国第三代半导体在材料指标、器件性能等方面与国外先进水平存在一定差距。如何加速第三代半导体产业化进程?提高国内产品的市场占有率?业内专家认为,有两个因素非常重要:一个是成本,一个是整个产业生态系统的建设。降低成本的路径主要有:有效的商业模式、高效的制造工艺,以及一定的生产规模和配套的封装测试环节,同时还要不断提高产品的良率和推出新产品的频率。而建立完善的生态系统最主要的就是合作,加强上下游产业链的合作,实现材料、设备、配套工艺的定制化,业内企业联手开发第三代半导体产业。

此外,要想发展好中国的第三代半导体产业,还必须注意应用牵引。射频前端是5G的核心,核心元器件如滤波器、功放等大都基于第三代半导体。保障我国第三代半导体核心元器件的供应链安全,实质上就是为我国5G通信重大战略实施保驾护航。

专家观点

华润微电子常务副董事长陈南翔:

功率半导体产业可信生态正在建立

功率半导体属于电子行业产业链中的通用基础产品。作为电子系统中的最基本单元,功率半导体的应用十分广泛,几乎涵盖了所有电子制造业。传统应用领域包括消费电子、网络通信、工业电机等。随着制造业升级,工业自动化、家居市场变频化智能化等需求,目前功率率半导体的应用范围已从传统的工业控制和3C产业(计算机、通信、消费类)扩展到新能源、轨道交通、智能电网、汽车电子、5G通信等热点应用领域。

我国功率半导体企业与国际一流企业相比,总体装备和技术能力并不比国外差。但是,功率半导体尤其是高端市场被国外垄断,主要在于质量与可靠性、客户信任以及市场竞争环境三个方面还存在问题。目前,中国整机企业已意识到供应链安全的重要性,半导体企业和整机企业协同互动加强,可信生态正在建立中,给国内功率半导体企业带来了发展机会。在行业高成长以及自主可控大趋势下,国内高端功率半导体发展将迎来历史机遇期。可以预见,2020年功率半导体产业将呈现增长态势。

上海华虹宏力半导体制造有限公司执行副总裁孔蔚然:

中国应加快部署第三代半导体产业

大力发展功率半导体制造,掌握核心技术、产品提升以及进口替代,是我国功率半导体行业未来发展的必然选择。中国是全球的制造中心且国内应用市场处于飞速发展中,国内的功率半导体器件市场规模增长速度远超全球水平,维持着两位数的成长表现。在市场需求依旧旺盛、动荡的全球贸易局势背景下,正是国内企业进入市场的好时机。从器件种类来看,二极管市场集中度低且国内厂商的技术及质量已具有竞争力,有望率先实现全面国产化;中低压MOSFET实现大规模替代,高压MOSFET取得决定性突破;IGBT则按电压及应用领域逐个突破;第三代化合物功率半导体大有可为,国内企业应加快部署。

作为电子装置电能转换与电路控制的核心,功率半导体的应用领域非常广泛,近几年稳健保持着约4%的年复合增长率,在工业、汽车、无线通信和消费电子等终端应用市场规模不断增长。随着节能减排要求不断提高,功率半导体的应用领域已拓展到新能源汽车、智能电网、轨道交通、变频家电等高端市场,并且高端领域的需求越来越多。

三安集成电路有限公司技术中心技术总监叶念慈:

2020年第三代半导体市场将翻番

纵观近期全球SiC电力电子器件市场,高效率、高能量密度电源供应和光伏逆变器越来越多地使用SiC电力电子器件。2018年以来,随着电动汽车特斯拉MODEL3采用650V SiC MOSFET作为电驱的关键器件,SiC电力电子器件已在电动汽车应用领域呈现爆发式的增长,并引发全球衬底/器件供应商的积极扩产。2019年,GaN功率器件国际市场规模中,电源设备领域占比55%;其次是激光雷达,占比达到26%。2019年GaN功率器件特别是在个人手机/笔记本适配器市场展现热潮。

展望2020年,第三代半导体功率器件市场需求将呈翻番增长,各厂商无不扩产乐观应对。针对SiC,科锐、罗姆、英飞凌都已传出扩产消息。国内则需加速开发SiC MOSFET的芯片制造技术,并朝着6英寸芯片制造产业链垂直整合的趋势前进。GaN功率器件在手机快充、笔记本适配器方面继续提高渗透率,并向数据中心电源领域持续迈进。整体看,第三代半导体功率芯片产业将向大规模制造、更大尺寸、更低成本、更高电流密度及专业代工方向发展。

 
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