一、什么是第三代半導(dǎo)體？
第三代是指半導(dǎo)體材料的變化，從第一代、第二代過渡到第三代。
第一代半導(dǎo)體材料是以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，目前大部分半導(dǎo)體是基于硅基的。
第二代半導(dǎo)體材料是以砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）為代表，是4G時(shí)代的大部分通信設(shè)備的材料。
第三代半導(dǎo)體材料以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）、金剛石為四大代表，是5G時(shí)代的主要材料。
二、第三代半導(dǎo)體的性能優(yōu)勢(shì)？
禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度高、包和電子遷移率高、熱導(dǎo)電率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強(qiáng)。
通俗的講，第三代半導(dǎo)體性能優(yōu)勢(shì)：耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻射、導(dǎo)電性能強(qiáng)、工作速度快、工作損耗低。
三、第三代半導(dǎo)體主要用途？
從材料分類看，第三代半導(dǎo)體材料主要有四類，主要用途如下：
1． 一是III 族氮化物，典型代表GaN，在軍事領(lǐng)域GaN基微波功率器用于雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)彈和無線通信通；在民用商業(yè)領(lǐng)域用于基站、衛(wèi)星通信、有線電視、手機(jī)充電器等小家電。
2． 二是SiC，民用領(lǐng)域電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子、新能源、軌道交通等領(lǐng)域的直流、交流輸變電、溫度檢測(cè)控制等。例如三菱電機(jī)在逆變器用用碳化硅開發(fā)出世界最小馬達(dá)。2015年豐田汽車用碳化硅MOSFET的凱美瑞試驗(yàn)車，逆變器開關(guān)損耗降低30%。軍用領(lǐng)域用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、坦克發(fā)動(dòng)機(jī)、艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)洞、航天器外殼的溫度、壓力測(cè)試等。
3．三是寬禁帶氧化物，典型代表氧化鋅ZnO，用于壓力傳感器、記憶存儲(chǔ)器、柔性電子器件，目前技術(shù)和應(yīng)用不成熟，主要產(chǎn)品有發(fā)光二極管、激光、納米發(fā)電機(jī)、納米線晶體管、紫外探測(cè)器等。
4． 四是金剛石，用于光電子、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、核能等領(lǐng)域的大功率紅外激光器探測(cè)器，技術(shù)和應(yīng)用還在開發(fā)中。
從應(yīng)用領(lǐng)域看，第三代半導(dǎo)體主要有三個(gè)應(yīng)用方向：光電子、電力電子、微波射頻。
1．光電子——激光顯示、環(huán)境監(jiān)測(cè)、紫外光源、半導(dǎo)體照明、可見光通信、醫(yī)療健康。
2．電力電子——工業(yè)機(jī)電、新能源并網(wǎng)、軌道交通、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、消費(fèi)電子。
3．微波射頻——遙感、雷達(dá)、衛(wèi)星通訊、移動(dòng)基站。
四、第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模？
根據(jù)Omdia的《 2020年SiC和GaN功率半導(dǎo)體報(bào)告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半導(dǎo)體的銷售收入預(yù)計(jì)8.54億美元。未來十年的年均兩位數(shù)增長(zhǎng)率，到2029年將超過50億美元。
根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，到2024年SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)至20億美元，其中，汽車市場(chǎng)占SiC功率半導(dǎo)體市場(chǎng)比重到2024年預(yù)計(jì)將達(dá)50%。
五、第三代半導(dǎo)體投資額度？
因?yàn)榈谌雽?dǎo)體工藝產(chǎn)線對(duì)工藝尺寸要求不高，從而對(duì)設(shè)備要求低，所以第三代半導(dǎo)體工廠的投資額度大約只有第一代硅基半導(dǎo)體的五分之一。
例如在江西九江2019年3月簽約落地的泰科天潤(rùn)6寸、年產(chǎn)能6萬(wàn)片/年的碳化硅電力電子器件生產(chǎn)線總投資額只有10億元。
2019年12月在浙江寧波落地的華大半導(dǎo)體寬禁帶項(xiàng)目，總投資10.5億元，計(jì)劃年產(chǎn)能8萬(wàn)片4~6英寸碳化硅沉底及外延片、碳化硅基氮化鎵外延片。
六、為什么說第三代半導(dǎo)體是中國(guó)大陸半導(dǎo)體的希望？
第一，第三代半導(dǎo)體相比較第一代第二代半導(dǎo)體處于發(fā)展初期，國(guó)內(nèi)和國(guó)際巨頭基本處于同一起跑線。
第二，中國(guó)有第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用市場(chǎng)，我們可以根據(jù)市場(chǎng)定義產(chǎn)品，而不是像以前跟著國(guó)際巨頭做國(guó)產(chǎn)化替代。
第三，第三代半導(dǎo)體難點(diǎn)不在設(shè)備、不在邏輯電路設(shè)計(jì)，而在于工藝，工藝開發(fā)具有偶然性，相比較邏輯芯片難度降低。
第四，對(duì)設(shè)備要求相對(duì)較低，投資額小，國(guó)內(nèi)可以有很多玩家。在資本的推動(dòng)下，可以全國(guó)遍地開花，最終走出來幾家第三代半導(dǎo)體公司的概率很大。
七、碳化硅產(chǎn)業(yè)的全球競(jìng)爭(zhēng)格局？
1．美國(guó)保持全球獨(dú)大，擁有科銳、道康寧、II-VI、Dow Corning、Transphorm等世界頂尖企業(yè)，占有全球碳化硅70~80%產(chǎn)量。
2． 歐洲擁有完整的碳化硅沉底、外延、器件、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，獨(dú)有高端光刻機(jī)制造技術(shù)、擁有英飛凌、意法半導(dǎo)體、Siltronic、IQE等優(yōu)勢(shì)制造商。
3． 韓國(guó)重點(diǎn)研發(fā)和生產(chǎn)高純度SiC粉末、高質(zhì)量SiC外延材料以及硅基SiC和GaN功率器件。
4． 日本技術(shù)力量雄厚，產(chǎn)業(yè)鏈完整，是設(shè)備和模塊開發(fā)的領(lǐng)先者，擁有松下、羅姆半導(dǎo)體、住友電氣、三菱化工、瑞薩、富士電機(jī)等知名廠商。
5． 中國(guó)發(fā)展較快，已經(jīng)進(jìn)入廣泛產(chǎn)業(yè)化和收益階段，逐漸具備與國(guó)際巨頭齊頭并進(jìn)和換道超車的基礎(chǔ)條件。主要企業(yè)有： 中電科、天科合達(dá)、泰科天潤(rùn)、山東天岳、東莞天域、深圳基本半導(dǎo)體、上海瞻芯電子、三安集成等。
八、碳化硅的國(guó)內(nèi)區(qū)域發(fā)展情況
1．長(zhǎng)三角地區(qū)占63%份額，主要以GaN材料為主，側(cè)重電力電子和微波射頻領(lǐng)域。
2． 京津冀地區(qū)占6%，研發(fā)實(shí)力全國(guó)最強(qiáng)，并且具有較強(qiáng)的SiC研究基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)。
3． 閩三角地區(qū)占5%，擁有以三安光電(26.370, -1.63, -5.82%)為代表的第三代半導(dǎo)體龍頭企業(yè)，有效代工上游材料企業(yè)發(fā)展。
4． 珠三角地區(qū)占2%，在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域全國(guó)領(lǐng)先，是我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的南方基地，擁有“寬禁帶半導(dǎo)體材料、功率器件及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新中心”。
5． 中西部地區(qū)占14%，科研實(shí)力、軍工應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈較全，已經(jīng)涌現(xiàn)出一些第三代半導(dǎo)體企業(yè)。
九、第三代半導(dǎo)體相關(guān)上市公司？
a） 華潤(rùn)微(48.480, -2.59, -5.07%)電子：
1．氮化鎵——在研項(xiàng)目“硅基氮化鎵功率器件設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)研發(fā)”，預(yù)計(jì)總投入2.43億元，已經(jīng)投入1082萬(wàn)元。目標(biāo)是完成650V硅基氮化鎵器件的研發(fā)，建立相應(yīng)的材料生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、晶圓制造和封裝測(cè)試能力，產(chǎn)品應(yīng)用于智能手機(jī)充電器、電動(dòng)汽車充電器、電腦適配器等領(lǐng)域。
2．碳化硅——擁有國(guó)內(nèi)首條6英寸商用SiC晶圓生產(chǎn)線正式量產(chǎn)，2020年7月4日，上海慕尼黑電子展期間，華潤(rùn)微電子功率器件事業(yè)群正式向市場(chǎng)投入1200V和650V工業(yè)級(jí)SiC肖特基二極管系列產(chǎn)品，產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能(4.470, 0.05, 1.13%)、UPS、充電樁、儲(chǔ)能和車載電源等領(lǐng)域。另外，公司通過華潤(rùn)微電子控股有限公司與國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的碳化硅外延晶片企業(yè)-瀚天天成電子科技（廈門）有限公司達(dá)成《增資擴(kuò)股協(xié)議》，增資后公司持有瀚天天成3.2418%的股權(quán)，通過資本合作和業(yè)務(wù)合作積極帶動(dòng)SiC業(yè)務(wù)的發(fā)展和布局。
b）三安光電：
1．氮化鎵業(yè)務(wù)：由全資子公司三安集成運(yùn)營(yíng)，2020H1收入3.75億元，同比增長(zhǎng)680.48%。砷化鎵射頻出貨客戶累計(jì)將近100家、氮化鎵射頻產(chǎn)品重要客戶產(chǎn)能正逐步爬坡。
2．碳化硅業(yè)務(wù)：公司在長(zhǎng)沙設(shè)立子公司湖南三安從事碳化硅等化合物第三代半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，項(xiàng)目正處于建設(shè)階段。
c） 士蘭微(17.750, -0.22, -1.22%)：
1．在工藝技術(shù)平臺(tái)研發(fā)方面，公司依托于已穩(wěn)定運(yùn)行的5、6、8英寸芯片生產(chǎn)線和正在建設(shè)的12英寸芯片生產(chǎn)線和先進(jìn)化合物芯片生產(chǎn)線（2020半年報(bào)）。
2．在化合物功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)上繼續(xù)加大投入，盡快推出硅基GaN功率器件以及完整的應(yīng)用系統(tǒng)；同時(shí)加快SiC功率器件產(chǎn)線的建設(shè)。（2019年年報(bào)）。
3．參股61.18%杭州士蘭明芯片科技公司，2020上半年收入1.14億元，凈利潤(rùn)虧損3809萬(wàn)元，主業(yè)經(jīng)營(yíng)范圍為設(shè)計(jì)、制造：發(fā)光半導(dǎo)體器件、化合物半導(dǎo)體器件以及半導(dǎo)體照明設(shè)備；銷售自產(chǎn)產(chǎn)品；貨物進(jìn)出口。
d） 揚(yáng)杰科技(34.300, -2.46, -6.69%)：
1．面向未來功率器件的中高端領(lǐng)域，儲(chǔ)備硅基氮化鎵技術(shù)和人才。完成了高壓碳化硅產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)（2019年年報(bào)）。
2．公司產(chǎn)品包含碳化硅SBD、碳化硅JBS等（2020上半年報(bào)）。
十、怎么去選擇投資標(biāo)的？
首先，從事第三代化合物半導(dǎo)體最好的商業(yè)模式是IDM模式，推薦關(guān)注士蘭微、揚(yáng)杰科技。
其次，從工藝看，最受益的是半導(dǎo)體代工廠，推薦關(guān)注華潤(rùn)微電子。
最后，由于第三代半導(dǎo)體處于發(fā)展初期，很多優(yōu)秀公司暫未上市。相關(guān)上市公司大多數(shù)處于研發(fā)階段，或者產(chǎn)品處于推廣初期，對(duì)上市公司收入貢獻(xiàn)很小。目前二級(jí)市場(chǎng)適合從概念股的角度選擇投資標(biāo)的。
