性能强过碳化硅！第三代半导体材料之后第四代呼之欲出 日本已重金加码

《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 近期，以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料在A股市场引领了一波 科技 股回暖的热潮，引发市场对功率半导体的瞩目。与此同时，在该领域走在全球前列的日本，却已向号称第四代半导体的氧化镓展露了野心。

据日本媒体最新报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“三氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持，METI将为明年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。

在此基础上，第三代半导体材料由于普遍具有直接禁带结构，且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点，被越来越多地应用到功率半导体上。

在这其中，碳化硅和氮化镓当前应用最为广泛，前者具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度和高热导率等特性，已在新能源 汽车 的电源管理中有所应用，后者则具有宽禁带、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率等物理特性，在消费电子快充产品上得以应用。

而氧化镓被认为是继碳化硅和氮化镓之后的“第三代用于功率元件的宽禁带半导体”。这种材料最初计划用于LED（发光二极管）基板、深紫外光（Deep Ultra Violet）受光素子等，在近十年才被应用于功率半导体方向，继而引发全球研发的热潮。

研究表明，氧化镓的禁带宽度为4.9eV，超过碳化硅、氮化镓等材料，采用禁带更宽的材料可以制成系统更薄、更轻、功率更高的功率器件；击穿场强高于碳化硅和氮化硅，目前 β-Ga2O3 的击穿场强可以达到 8MV/cm，是碳化硅的两倍。

中银证券分析师赵琦3月27日报告指出，氧化镓更有可能在扩展超宽禁带系统可用的功率和电压范围方面发挥作用，其中最有希望的应用可能是电力调节和配电系统中的高压整流器，如电动 汽车 和光伏太阳能系统。

不过，氧化镓的导热率低，散热性能差是限制氧化镓市场运用的主要因素。氧化镓的热管理研究是当前各国研究的主要方向。赵琦认为，如若未来氧化镓的散热问题被攻克，氧化镓将是未来高功率、高压运用的功率半导体材料的有力竞争者。

据外媒报道，今年4月，美国纽约州立大学布法罗分校（the University at Buffalo）正在研发一款基于氧化镓的晶体管，能够承受8000V以上的电压，而且只有一张纸那么薄，将用于制造更小、更高效的电子系统，用在电动 汽车 、机车和飞机上，用于控制和转换电子，同时帮助延长此类交通工具的续航里程。

除了美国之外，从全球范围来看，日本作为全球首个研究氧化镓材料的国家，同样具备竞争优势。METI认为，日本公司将能够在本世纪20年代末开始为数据中心、家用电器和 汽车 供应基于氧化镓的半导体。一旦氧化镓取代目前广泛使用的硅材料，每年将减少1440万吨二氧化碳的排放。

“事实上，日本在氧化镓相关技术方面远远领先于包括韩国在内的竞争对手，”该行业的一位专家向媒体表示，“一旦氧化镓成功商业化，将适用于许多领域，因为它可以比其他材料更大幅度地降低半导体制造成本。”

而在中国，尽管起步较晚，但对于氧化镓的研究也同样不断推进状态中。据国内媒体报道，在去年举行的全国 科技 活动周上，北京镓族 科技 公司公开展示了其研发的氧化镓晶胚、外延片以及基日盲紫外线探测阵列器件。

此外，中国电科46所采用导模法成功已制备出高质量的4英寸氧化镓单晶，其宽度接近100mm，总长度达到250mm，可加工出4英寸晶圆、3英寸晶圆和2英寸晶圆。经测试，晶体具有很好的结晶质量，将为国内相关器件的研制提供有力支撑。

36氪获悉，国产功率半导体模块及电驱动系统解决方案公司臻驱 科技 完成 3 亿元的 B2 轮融资。本轮融资由中金资本领投，容亿投资、招商局资本、浦东科创集团旗下海望资本等新股东跟投。此外，君联资本、福睿基金、联想创投等老股东继续加码。

据臻驱 科技 董事长兼 CEO 沈捷博士介绍，本轮融资将主要用于多个量产项目的运营资金保障、产线扩容，以及下一代碳化硅电驱动方案和功率半导体模块的研发和市场推广。

臻驱 科技 成立于2017年，主要研发、生产和销售新能源 汽车 动力总成和高性能国产功率半导体模块。据官方介绍，目前，臻驱 科技 产品线覆盖从功率半导体模块、电机控制器到动力总成的新能源 汽车 全产业链产品，并稳定出货德国和中国。除了 汽车 领域，臻驱 科技 的产品还可同时应用至风光储能等清洁能源装备领域。

36氪曾报道，臻驱 科技 在2019年2月宣布完成4000万元人民币的A+轮融资，投资方是拓金创投基金、锐合资本和深圳中南荷多。2020年8月，臻驱 科技 再次宣布获得1.5亿元人民币B轮融资，由君联资本领投，奥动新能源创始人蔡东青、联想创投集团、上海科创基金跟投。

新能源 汽车 市场正快速增长，作为新能源车的核心零部件，电驱动系统也看到可观的创新和增长机会。据中汽协数据显示， 2021 年 1-7 月，新能源 汽车 产销分别达到 150.4 万辆和 147.8 万辆，同比增长均为 2 倍，前 7 个月产销均已超过 2020 年全年。

此外，新能源车，尤其是纯电动 汽车 普遍面临补能效率压力，业界普遍认为解决方案之一是高压快充路线，但需要新一代功率器件的配套支持，这就对碳化硅半导体模块也提出了明确需求。

臻驱 科技 领投方中金资本 - 中金启辰基金总经理徐怡也表示，新能源电驱动系统是新能源车最核心的子系统之一，随着电动化率的快速提升，国内新能源电驱动、以及核心功率器件行业将迎来爆发式增长，是个长坡厚雪的赛道。

当然，电驱动行业并非新兴市场，如何应对竞争？臻驱 科技 方面表示，凭借着正向设计、测试和供应链整合能力，公司产品性能可以对标国际一线品牌，多款新能源 汽车 高性能电机控制器及自研功率模块，已打入海内外多家一线主机厂商及零部件供应商。

同时，臻驱 科技 也先后获得 ISO 14001 环境管理体系认证和 ISO26262:2018 ASIL-D 最高级功能安全认证，帮助公司提升产品实力。

更关键的是，今年一季度，臻驱 科技 在量产上取得明确进展，其已经获得国内某知名车企旗下数款乘用车车型的电控量产定点。据臻驱 科技 介绍，这些定点车型已在 9 月完成了夏季整车标定和测试，上市在即。

半导体行业隶属电子信息产业，属于硬件产业，以半导体为基础而发展起来的一个产业。随着全球主要市场推出5G商用服务,5G智能手机将迎来高速增长期，从而带动半导体行业恢复增长。

一、2019年半导体板块净利润增速超过80%

根据东方财富Choice数据整理：已经发布2019年业绩预告的222家电子行业上市公司中：业绩增长的有141家，下滑的有76家，亏损的有27家。披露年度业绩预告区间的以区间中位数计算，222家公司2019年全年归母净利润合计572.13亿元，同比增长32.94%。

东方财富Choice数据显示： 48家半导体上市公司披露2019年归母净利润合计约75.78亿，同比增长88.24%。

二、2020年3月疫情好转，半导体板块大幅高开

2020年3月2日，半导体板块大幅高开，截至3月2号上午收盘，慧伦晶体、瑞芯微、斯达半岛涨停，生益科技涨7个百分点以上，泰晶科技、深南电路涨5个百分点以上，胜宏科技、南大光大、华正新材等涨4个百分点以上。

三、行业市场前景：多个机构看涨2020年半导体行业发展

5G时代的杀手级应用将促进新基础设施建设，以半导体为代表的硬核科技成为布局重点。多家券商机构认为，逆周期政策大概率会持续加码，在加码基建的同时，以5G网络为基础的“新基建”将成为重点，在需求端，信息化建设是提高生产效能的最强动力，在此次疫情爆发期间，信息化的需求和应用都得到广泛重视，届时半导体行业直接受益，市场前景较好。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《半导体硅片、外延片行业市场前景预测与投资战略规划分析报告》

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