半导体行业的发展现状与前景如何?

行业主要上市企业：目前国内第三代半导体行业的上市公司主要有华润微(688396)、三安光电(600703)、士兰微(600460)、闻泰科技(600745)、新洁能(605111)、露笑科技(002617)、斯达半导(603290)等。

本文核心数据：第三代半导体分类、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频产值、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频市场规模

行业概况

1、定义

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料，被称为第三代半导体材料，目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。

与传统材料相比，第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件，因此，其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热频，以及更强的抗辐射能力等诸多优势，在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。

第三代半导体主要包括碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)，其中，碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)并称为第三代半导体材料的“双雄”，是第三代半导体材料的典型代表。

2、产业链剖析：产业链涉及多个环节

第三代半导体产业链分为上游原材料供应，中游第三代半导体制造和下游第三代半导体器件环节。上游原材料包括衬底和外延片中游包括第三代版奥体设计、晶圆制造和封装测试下游为第三代半导体器件应用，包括微波射频器件、电力电子器件和光电子器件等。中国第三代半导体行业产业链如下：

第三代产业链各个环节国内均有企业涉足。从事衬底片的国内厂商主要用露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、维微科技、科恒晶体、镓铝光电等等从事外延片生产的厂商主要有瀚天天成、东莞天域、晶湛半导体、聚能晶源、英诺赛科等。苏州能讯、四川益丰电子、中科院苏州纳米所等从事第三代半导体器件的厂商较多，包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等。

行业发展历程：兴起的时间较短

中国第三代半导体兴起的时间较短，2013年，科技部863计划首次阿静第三代半导体产业列为国战战略发展产业。

2016年，为第三代半导体发展元年，国务院国家新产业发展小组将第三半导体产业列为发展重点，国内企业扩大第三半导体研发项目投资，行业进入快速发展期。

2018年1月，中车时代电气建成国内第一条6 英寸碳化硅生产线2018年，泰科天润建成了国内第一条碳化硅器件生产线2019年9月，三安集成已建成了国内第一条6英寸氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)外延芯片产线并投入量产。在2020年7月，华润微宣布国内首条6英寸商用SiC晶圆生产线正式量产。

2020年9月，第三代半导体写入“十四五”规划，行业被推向风口。

行业发展现状

1、产值规模逆势增长

随着5G、新能源汽车等市场发展，第三代半导体的需求规模保持高速增长。同时，中美贸易战的影响给国产第三代半导体材料带来了发展良机。2020年在国内大半导体产业增长乏力的大背景下，我国第三代半导体产业实现逆势增长。

2020年我国第三代半导体产业电子电力和射频电子总产值超过100亿元，较2019年同比增长69.5%。

其中，SiC、GaN电子电力产值规模达44.7亿元，同比增长54%GaN微波射频产值达到60.8亿元，同比增长80.3%。

2、产能大幅增长但仍供应不足

根据CASA数据显示截至2020年底，我国SiC导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年，SiC-on-SiC外延片折算6英寸产能约为22万片/年，SiC-onSiC器件/模块(4/6英寸兼容)产能约26万片/年。

GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年，GaN-on-Si器件/模块折算 6 英寸产能约为22万片/年。

但随着新能源汽车、5G、PD快充等市场的发展，我国国产化第三代半导体产品无法满足庞大的市场需求，目前有超过八成产品依赖进口。可见第三代半导体产品国产化替代空间较大。

3、电力电子器件市场规模接近50亿元

2017-2020年，中国SiC、GaN电力电子器件应用市场快速增长，2020年，SiC、GaN电力电子器件应用市场规模为46.8亿元，同比增长90%。

2020年，我国半导体分立器件的市场规模约3002.6亿元，SiC、GaN电力电子器件的应用渗透率约为1.56%。

目前，GaN主要应用在射频及快充领域。SiC重点应用于新能源汽车和充电桩领域。我国作为全球最大的新能源汽车市场，第三代半导体器件在新能源汽车充电桩领域的渗透快于整车市场，占比达38%消费类电源(PFC)占22%光伏逆变器占了15%工业及商业电源、不间断电源UPS、快充电源、工业电机分别占6%、3%、3%、1%。

2020年，我国GaN微波射频器件市场规模约为66.1亿元，同比增长57.2%。其中国防军事与航天应用规模34.8亿元，成为GaN射频主要拉动因素。

国防军事与航天应用是我国GaN微波射频器件的主要应用领域，2020年市场规模占整个GaN射频器件市场的53%其次是无线基础设施，下游市场占比为36%。

行业竞争格局

1、区域竞争格局：江苏省第三代半导体代表性企业分布最多

当前，我国第三代半导体初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域。

从我国第三代半导体行业产业链企业区域分布来看，第三代半导体行业产业链企业在全国绝大多数省份均有分布。其中河南省第三代半导体企业数量分布最多，同时山东、江苏和甘肃等省份企业数量也相对集中。

从代表性企业分布情况来看，江苏省第三代半导体代表性企业分布最多，如苏州纳维、晶湛半导体、英诺赛科等。同时广东、山东代表性企业也有较多代表性企业分布。

2、企业竞争格局：主流企业加速扩张布局

经过初期的发展，第三代半导体迅速在新能源汽车、5G基站、PD快充等领域应用，市场规模增长迅速。同时，行业内的竞争也逐渐加剧。为了迎合市场需求，抢占市场地位，国内主流半导体企业均加强在第三代半导体产业的布局，扩充第三代半导体的产能。其中，代表性的主流企业有三安光电、中电科55所、泰科天润等。

行业发展前景及趋势预测

1、2025年行业规模有望超过500亿元

第三代半导体已经写入“十四五”规划。在国家政策的支持和下游需求增长的背景下，预计到2021-2025年，我国SiC、GaN电力电子器件应用市场将以45%的年复合增长率增长至2025年的近300亿元GaN微波射频器件市场规模将以25.4%的年均复合增长率增长至2025年的205亿元。2025年第三代半导体整体市场规模有望超过500亿元。

2、国产化进程将加速

未来，在市场竞争趋势方面，我国第三代半导体行业国产化率将会加深在细分产品发展趋势方面，SiC需求将会增长在技术发展趋势方面，大尺寸Si基GaN外延等问题将会有所进展。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

据统计，2000 年至今是 Fabless（无晶圆）类公司快速发展时期，此前全球半导体行业主要遵循的是设计、制造一体化的 IDM(Integrated Device Manufacture,集成器件制造)发展模式。根据市场统计结果，去年全球半导体产值超过 3700 亿美元，其中 65%到 70%左右是由设计制造一体的 IDM 公司贡献的。主要贡献者 Intel、三星，这两家今年的产值将达到 1000 亿美元。 坚持三个技术方向作为一家中国本土 IDM 公司，士兰微拥有自己的生产线，主要用于生产特色工艺的产品。陈向东说：在特色工艺上，我们将沿着三个方向走。 第一个方向是 MEMS 传感器。士兰微的 MEMS 传感器项目得到了国家 02 科技重大专项的支持，给了很大的鼓励。其重点是开发三轴加速度传感器、三轴陀螺传感器、空气压力传感器。到目前为止，除了这几款产品，还推出了六轴的惯性单元，以及红外光感、三轴地磁传感器和硅麦克风等产品。目前，士兰微是国内唯一一家有能力为国内主要手机厂商提供除摄象头和指纹传感器外所有其他全部传感器产品的企业。 第二个方向是高压集成电路，这一业务支撑了士兰微的电源管理，包括高压半桥产品的发展。尽管士兰微在高压芯片方面属于国内进步很快的企业，但陈向东指出，有些工艺目前在士兰微现有的 6 英寸生产线上还较难做到最好的性价比。 第三个方向是半导体功率器件。IGBT 是现在市场上大热的产品，也是士兰微选择必须做出名堂的技术方向。现在士兰微的功率器件产量在国内也是名利前茅，IGBT 现有的 6 英寸生产线一个月投片已经达到 12000 甚至 15000 片。 近期抓好两个产品方向陈向东说，在确定 3 个技术方向后，近期士兰微将关注两个产品方向。 一个是 MEMS 传感器。现在，在智能手机、物联网及可穿戴设备上，MEMS 传感器有着广泛的应用，市场上的需求量会非常大。不过对于这种产品，只有设计制造一体的企业才有机会发展好，纯 Fabless 公司做 MEMS 传感器难度会非常大，未来的发展也会有瓶颈。 二是功率模块。最近三年，白电技术有了很大的进步，主要体现在变频技术上。如变频空调、 变频洗衣机已经非常普遍。另外，LED 照明、工业机器人、乘用车和电动汽车等都会大量使 用功率器件。现在全球的功率器件如 IGBT 产品主要被欧美公司和日本企业垄断，这类产品对技术开发要求比较高。士兰微现在正好赶上这班车，其功率模块的开发已经积累了六七年的经验，现在成长速度很快。士兰微的变频模块在国内几家主要白电厂家中已经有上百万颗以上的供应量，预估未来几年的供货量将倍增。 最重要的是，这些产品均由士兰微自己的研发团队研制，包括 MEMS、IGBT 等系列产品。 打下三个基础士兰微坚持按照 IDM 模式走到今天，除了三个技术方向、两个产品方向之外，还有哪些积累呢？陈向东表示：“我们还打下了三个基础。一是建立了完整的产业链。现在的士兰微已经具备芯片设计、制造、封装等全产业链生产能力。芯片制造现有 5 英寸和 6 英寸产线各一条，这两条芯片生产线建于 2001 年和 2005 年，到现在为止，产出为每月 21 万片。在 6 英寸及以下产线的产能上，士兰微排名全球第五位，这是相当不容易的。此外，特色封装还是士兰微在功率器件和 MEMS 传感器产品上取得突破的重要保证。”

以2008年来说，比较有规模的有200多家，

其中有10家是上市企业，据日本的实验分析，

尚德公司的发电效率目前有可能走在行业之前，

比较高，比较有潜力。

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