第四代半导体重大突破！国内6英寸氧化镓实现产业化【附功率半导体技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

3月20日，杭州镓仁半导体有限公司宣布，公司联合浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院、硅及先进半导体材料全国重点实验室，采用自主开创的铸造法于今年2月成功制备了高质量6英寸非故意掺杂及导电型氧化镓单晶，并加工获得了6英寸氧化镓衬底片。

该公司表示，基于上述成果，镓仁也成为了国内首个掌握6英寸氧化镓单晶衬底制备技术的产业化公司。

镓仁半导体指出，此次制备6英寸氧化镓衬底采用的铸造法，具有以下显著优势：第一，铸造法成本低，由于贵金属Ir的用量及损耗相比其他方法大幅减少，成本显著降低；第二，铸造法简单可控，其工艺流程短、效率高、尺寸易放大；第三，铸造法拥有完全自主知识产权，中国和美国专利已授权，为突破国外技术垄断，实现国产化替代奠定坚实基础。

目前而言，日本的NCT在氧化镓衬底方面，仍占据着领先地位，但国内也总体呈现追赶态势。

图源：杭州镓仁半导体有限公司

技术价值观察

目前，氧化镓是最受关注的超宽禁带半导体材料之一，被称为第四代半导体材料，性能优异和制造成本低。

该材料主要用于制备功率器件、射频器件及探测器件，在轨道交通、智能电网、新能源汽车、光伏发电、5G移动通信、国防军工等领域，均具有广阔应用前景。

功率半导体产业链上游主要是原材料及设备供应环节，包括晶圆、光刻机、引线框架、宽禁带材料及其他辅助材料的供应;功率半导体产业链中游主要是芯片制造设计封装的生产制造环节，包括功率半导体分立器件和功率模块;功率半导体产业链下游的应用市场涵盖不同领域的电子电器应用环节，包括消费电子家用电器领域、工业控制网络通信领域、军工航空轨道交通领域以及从发电、输电到用电的整个流程。

宏观市场观察

第一代半导体材料是以硅(Si)、锗(Ge)为主，第二代半导体材料是以砷化镓(GaAs)、锑化铟(lnSb)为主。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。

根据ICWISE的数据，MOSFET在全球功率半导体的细分市场中占比最高，2021年市场规模占比超过40%; IGBT其次，占比达30%左右，而随着新能源汽车、光伏等领域的飞速发展，MOSFET和IGBT的占比将进一步提高，其中MOSFET由于高压承受能力较强，能耗小等特点，未来应用领域将持续拓展。

全球功率半导体市场规模占半导体市场规模比重基本维持在10%上下，说明功率半导体行业在整体半导体领域的市场份额较为稳定，假定该占比也可以反映出功率半导体在半导体行业产品出货量领域的地位，则结合该占比和全球半导体出货量数据就可得到全球功率半导体产品出货量。

根据测算，2017-2021年全球功率半导体出货量呈现上升趋势，2020年受疫情影响，功率半导体出货量有所下降，仅达到983.25亿片，2021年出货量有所回升，达到1152.12亿片。

中国功率半导体技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，目前功率半导体关键技术强相关的城市集群主要集中在华东和华南地区，尤其是深圳市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于功率半导体研发，成为潜在的功率半导体技术发展中心。根据热力图的分布，华南地区有极大的可能性成为功率半导体技术的先导区域。重点关注广东省深圳市的相关企业，以及这些地方对功率半导体产业发展的投资环境和潜力市场。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国功率半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

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