沈波 教授

第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長

北京大學理學部副主任、寬禁帶半導體研究中心主任

國家863計劃“第三代半導體”重點專項總體專家組組長

先后獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎、國家自然科學二等獎

 

9月以來，第三代半導體概念受到資金的追捧，19只概念股跑贏同期上證指數(shù)，其中，聚燦光電、易事特、乾照光電等個股月漲幅均超80%以上。第三代半導體是什么？有哪些優(yōu)勢？應用領(lǐng)域有哪些？中國能否在第三代半導體領(lǐng)域“彎道超車”？ 第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟副理事長沈波為您解讀。

 

 

沈波介紹，與第一、二代半導體相比，第三代半導體耐高壓、耐高溫，熱導率高、抗腐蝕、穩(wěn)定性更好，這些性能優(yōu)勢是由氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)兩種材料自身的特性決定的。具體來看，碳化硅更適用于高電壓、大電流、高功率的場合，氮化鎵則更適用于中低壓、中功率和需要快速響應的場合。

 

基于性能特點，第三代半導體可以應用在三大領(lǐng)域，分別是光電子器件，如半導體照明、激光器等；射頻電子器件，如5G通信基站、雷達等；功率電子器件，如新能源汽車、快充、光伏、風電、特高壓電網(wǎng)等。

 

 

新能源車和5G等下游新興領(lǐng)域能給第三代半導體帶來多大增長空間？沈波認為，用于充電樁和汽車電動模塊的碳化硅市場規(guī)模將達到幾百億人民幣。在射頻電子領(lǐng)域，未來幾年5G基站建設潮將成氮化鎵射頻器件市場增長的重要動力源。《2019第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》預計，到2023年，這一市場規(guī)模將達到5.2億美元，2018-2023年均復合增長率達到28%。

 

目前碳化硅和氮化鎵在功率電子器件領(lǐng)域的滲透率僅為2.5%。沈波認為，全世界功率電子一年的市場份額約萬億人民幣，即使2.5%的取代率，也有一兩百億的規(guī)模，最終替代率的提升還要取決于性價比：技術(shù)的發(fā)展和成本下降。

 

數(shù)據(jù)顯示，部分碳化硅和氮化鎵器件產(chǎn)品2019年的價格比2018年已經(jīng)下降了30%-50%。沈波預計，未來10-20年，第三代半導體在功率電子器件領(lǐng)域的滲透率將增長至30%-40%。

 

沈波介紹，第三代半導體產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底、外延、器件(設計、封裝)、模塊、應用系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。目前中國在全產(chǎn)業(yè)鏈上都有布局，但在上游襯底材料、裝備和器件工藝方面，與國外還有一定差距，比如在碳化硅襯底材料環(huán)節(jié)就有五年的差距周期，而在外延材料、設計、封裝以及系統(tǒng)應用方面，國內(nèi)外差距已經(jīng)很小。