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近年来第三代半导体风ò起，2022年投资、∠整合、扩产不断。
8月1≡5日，氮化镓龙头纳微半导体宣布收购碳化硅企业GeneSiC，业务η线拓展至碳化硅市场。据悉，GeneSiC在碳化硅功率器件领域排名前ε十，主要提供650V-6500V全系列车规级碳化硅MOS，收购总额约19亿美元。
目前，碳化硅和氮化镓是第三代半导体中应用最广的两类材料，其中碳化硅⇔商用更加成熟，氮化镓市场初起步。在当前的半导体¤世界中，硅器件仍占据九成市场，第三代半导体规模仍小、技术也需要再突破，但是整体成长Ι速度飞快。
ψ 在2022集邦咨询第三代半导体前沿趋势研讨会上，集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄表示：“在全球疫情反复等客观因素的影响下，消费电子等终端市场需求有所下滑，但应用于功率元件的第三代半导体在各领域的渗透率仍然呈ú现持续攀升之势，其中，800V汽车电驱系统、高压快充桩、消费电子适配器、数据中心及通讯基站电源等领域的快速发‘展，推升了2022年SiC（碳化硅）/GaN（氮化镓）功率半导体市场需求。”
国内企业也纷纷落子第三代半导体，布局新能源、新基建等增长型市场，同时也面临着挑战。龚瑞骄告诉21世纪经济报Π道ਲ਼记者，整体来看，国内第三代半导体的困境体现在两方面，>其一是器件技术方面，比如碳化硅MOS芯片和海外有较大差距，并且主要依靠海外代工；其二，原材料领域，国际上碳化硅衬底已经进入8英寸，中国才刚刚步入6英寸量产。
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∂ 碳化硅加速上车
经过十多年的发展，碳化硅早已走向商用，而随í着全球低碳化趋势，以及新能ⓐ源汽车的崛起，碳化硅乘上了新东风，尤其是在汽车领域，按下了上车的加速度。
根据TrendForce集邦咨询最新报告《2022第三代半导体功率应ⓣ用市场报告》显示，随着越来越多车企开始在电驱系统中导入SiC技术，预估2022◙年车用SiC功率元件市场规模将达到10.7亿美元，至ૉ2026年将攀升至39.4亿美元。
Wolfspeed中国区销售与ƒ市场副总裁张三岭谈道，终端应用市场对于高效率、高功率密度、节能省耗的系统设计需Ú求日益增强，与此同时，各国能效标准也不断演进，在此背景下，SiC凭借耐高温、开关更快、导热更好、低阻抗、更稳定等出色特性，正在不同的应用Β领域发光发热。
他举例道，以电动汽车的22kW OBC（车载充电器）应用为例，SiC器件有助于减少30%的功率损耗、缩短充电时间，并将功率密度提升50%，带动系统效率ⓘ的提升及系统成本的下降。同时SiC开始加速渗透电动汽车、光伏储能、电动®车充电桩、PFC/开关电源、轨道交通、变频器等应用场景，接下来将逐步打开⌋发展空间。
谈及碳化硅在汽车领域的挑战，龚瑞骄接受记者采访时表示：“核心挑战在于主驱逆变器的可靠性要求很高，成本高。产业链也在通过多个方式降低成本，其中在衬底领域有不小空间，比如切割环节，普通晶体切割工艺会损失大量产能，使用新型的激光切割等方法来减少损失。此外，国内芯片良率上，和国外👽还有差્距。”
面对电动汽车等市场机遇，™全球厂商们不断扩大碳化硅产能、投入研发。今年4月，全球SiC材料龙头Wolfspeed全球最大的首座8英寸（200mm）SiC工厂正式开业ગ，该工厂预计2024年达产，届时产能将达2017年的30倍。除了Wolfspeed，今年英飞凌计划斥资逾20亿欧元，在马来西亚居林工厂建造第三个厂区，新厂区将用于生产碳化硅和氮化镓功率半导体产品。同时，更多的企业在8英寸领域进行突破，比如法国企业Soitec发布了▩首款8英寸碳化硅晶圆、中国电科材料烁科公司研制出8英寸碳化硅晶体。
当前，国内的碳化硅项目也层出不穷，并且汽车领域竞争激烈，除了国外大厂，国内的上汽、北汽、广汽、吉利等大型汽车集团正在加大本土▨碳化硅产业链的投资力度。在泰科天润应用测试中心主任高远看来，国产碳化硅芯片项目面临多方面的问题⊇。比如对于6英寸、8英寸的选择上，短期内仍以6英寸为主，可以谨慎布局英8寸技术，未来瓶颈在国产8英寸衬底供应，同时芯片制造工艺上也亟待突破。
高远还指出，二极管已成红海市场，碳化硅二极管成为国产化的突破口，但随着价¬格的不断下👽降，导致新进玩家门槛越来越高。在碳化硅器件的主战场主逆变器方面，国产器件需要在工业领域、OBC、车载DC-DC充分验证后才能放心上主驱逆变器，预计还需要3-5年时间。
ઘ 氮੪化镓Ņ急拓新市场
再看热门的氮化镓领域，龚瑞骄介绍道，氮化镓材料被广泛应用在功率半导体、微波射频元件、光电子元件。在Power（电源）领域，目前主流的衬底类型是硅基氮化镓，Transphorm、Navitਰas（纳微半导体）、Innoscience（英诺赛科）等ਨ厂商均是采用这类的结构。另外在RF元件市场，主要以碳化硅基氮化镓为主流的结构，相关厂商有住友¤电工、科沃、NXP、Wolfspeed等。
当前，氮化镓的主要应用场景仍在消费电子端的充લ电器领域，快充为其提供了商用市场，ૡ厂商们也在不遗余力地往数据中ⓟ心、电动汽车等新市场拓展。
目前在全球氮化镓市场上，英诺赛科排名前三，并采用IDM模式，在苏州和珠海建有8英寸硅基氮化镓量产线。英诺赛科首席营ભ销官冯雷向21世纪经济报ⓝ道记者表示，氮化镓的优势不仅在充电器领域，还包括数据中心和车载市场。以数据中心电源应用为例，英诺赛科已经和国内外头部厂商进行合作，比如已░经和英伟达进入到验证阶段。
他进一步说道，美国厂商在经历架构变化，谷歌提倡服务器电源从12V到4ࣻ8V的转换，会减½少电源损失，氮化镓的优势非É常明显。
ⓐ同时，在新能源汽车领域，英诺赛科也已经进行布局。冯雷介绍道：“进入量产的是在激光雷达的驱动激光板的开关，只¨有氮化镓才可以实现需求。下一步，更高压的氮化镓是否能做核心驱ⓜ动，还在验证阶段。”
谈及产能，冯雷告诉记者，目前英诺赛科”的产能可以满足今年和明年需求，在他看来：“ 2023年是氮化镓增长元年，2024年将开始指数级增长。氮化镓从试产到量૦产应用，已经走过一个循环，市场还会不断增长，数据中心、服务器大厂家都在明确地投入，开®发氮化镓高效率的解决方案。”
从全球产业看，氮化镓企业વ也在加快Þ研发脚步，据介绍，在材Ê料领域，丰田开发出超过6英寸的氮化镓单晶衬底，韩国IVWorks收购法国Saint-Gobain的氮化镓单晶衬底业务；器件领域，Nanowin产品进入三星快速充电器，今年成立首个电动汽车氮化镓IC设计中心。
龚瑞骄表示：“车身的OBਫ਼C、DC/DC、激光雷达中氮化镓有非常好的应用，我们预估氮化镓的功率元件市场规模将在今年达∧到2.6亿美元，2026年成长至17.7ë亿美元，复合增长率达到61%。”
▒不过，他也指出，目前氮化镓材料的成本还非常高，可以看到4英寸的氮化镓单晶衬底大概是15ο00美á金，折算回同尺寸的碳化硅大概是四倍的价格。
冯雷则向记者表♤示：“成本上，♧氮化镓近三年内快速降低&，同样功率等级的情况下和硅产品相比，已经从5、6倍降至1.5倍的水平，接下来还会进一步下降。”
随着氮化镓ⓒ产业链的成熟和成本的不断降低પ，氮化镓功率器件的应用场景将会进一步拓展Ω。
šΣ （作者：倪雨Ô晴）
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