硅基芯片逼近物理極限，第三代半導體企業加快跑馬圈地_風聞

作者：chance

眾所周知，硅基材料是半導體產業的基礎。第一代半導體以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，當前全球絕大多數的半導體器件均以硅為基礎材料製造，佔據着半導體產業90%以上的市場份額。

第二代半導體以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）等化合物為代表，這類半導體主要用於製作高速、高頻、大功率以及發光電子器件，是製作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料。

第三代半導體以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等化合物為代表，又被稱為寬禁帶半導體材料，應用場景主要分佈在功率和射頻領域。與前兩代半導體材料相比，第三代半導體具備更寬的禁帶寬度、飽和電子漂移速率高、更高的擊穿電場、導熱率高等優點。

第三代半導體將迎發展風口

從全球市場增速來看，據 Yole 預測，從2021年到2026年，碳化硅產品需求有望從10億美元增長到35億美元，氮化鎵功率產品需求有望從不到1億美元增長到 21億美元。在第一代半導體硅基芯片逼近物理極限之後，第三代半導體材料將成為創新增長的重要方向。

2021年，《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》顯示，集成電路板塊成為前沿科技攻克的重要方向，其中包括設計工具、重點裝備和高純靶材等關鍵材料的研發，實現集成電路先進工藝和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、微機電系統(MEMS)等特色工藝的突破，促進先進存儲技術升級，以及碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體材料的發展。

與以硅基芯片為主導的半導體技術不同，在第三代半導體材料上，我國與其他國家處在同一起跑線上，如何把握髮展機遇將成為重中之重。

接下來，GPLP犀牛財經就介紹一下中國的第三代半導體企業。

中國第三代半導體企業介紹

第三代半導體設備領軍者北方華創實現營收96.83億元，同比增長59.90%

北方華創由七星電子和北方微電子戰略重組而成,是目前國內集成電路高端工藝裝備的先進企業。北方華創主營半導體裝備、真空裝備、新能源鋰電裝備及精密元器件業務,為半導體、新能源、新材料等領域提供解決方案。

北方華創近三年主要財務統計（來源：北方華創年報）

2021年，北方華創實現營業收入96.83億元，同比增長59.90%；歸屬於上市公司股東的淨利潤10.77億元，同比增長100.66%。

在第三代半導體設備方面，北方華創可以提供長晶爐、外延爐、刻蝕、高温退火、氧化、PVD、PECVD（等離子增強化學氣相沉積）、清洗機等設備。由於新能源汽車、新能源光伏及消費電子等對碳化硅和氮化鎵器件需求快速增長，國內第三代半導體產線投資升温，因此北方華創的第三代半導體設備業務增長較快。

三安光電：碳化硅、硅基氮化鎵產能持續爬坡 實現營收125.72 億元

三安光電成立於2000年，主要從事全色系超高亮度LED外延片、芯片、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料、微波通訊集成電路與功率器件、光通訊元器件等的研發、生產與銷售。

三安光電近三年主要財務統計（來源：三安光電年報）

2021年，三安光電實現銷售收入 125.72 億元，同比增長 48.71%；歸屬於母公司股東的淨利潤為13.13 億元，同比增長 29.20%。

在第三代半導體方面，三安光電的主要產品為電力電子芯片，包括二極管、三極管、MOSFET等系列。

三安光電子公司湖南三安主要從事碳化硅、硅基氮化鎵等第三代化合物半導體的研發及產業化，包括長晶—襯底製作—外延生長—芯片製備—封裝產業鏈，總佔地面積約1000畝，總建築面積超 50萬平米，投資總額160億元，達產後配套產能約36萬片/年。2021年末，湖南三安已完成建築面積 29.7 萬平方米廠房投入使用，碳化硅產能3000片/月、硅基氮化鎵產能1000片/月，產能正在逐步釋放，預計在今年7月前全面達產。

聞泰科技：第三代半導體產品將陸續問世 實現營收 527.29億元

聞泰科技的主營業務包括半導體IDM、光學模組、通訊產品集成三大業務板塊，目前已經形成從半導體芯片設計、晶圓製造、封裝測試、半導體設備，到光學模組、通訊終端、筆記本電腦、IoT、服務器、汽車電子產品研發製造於一體的全產業鏈佈局。2019年，聞泰科技收購全球知名半導體IDM公司安世半導體後,業務分佈更為多元。

聞泰科技近三年主要財務統計（來源：聞泰科技年報）

2021年，聞泰科技實現營業收入 527.29億元，同比增長1.98%；歸屬於上市公司股東的淨利潤26.12億元，同比增長 8.12%。

在第三代半導體產品方面，目前氮化鎵已推出硅基氮化鎵功率器件(GaN FET)，已通過 AECQ 認證測試並實現量產，聞泰科技協同產業合作伙伴完成了 GaN 在電動車逆變器、電控、電源等方案的設計工作。與此同時，碳化硅技術研發也進展順利，碳化硅二極管產品已經出樣。

時代電氣：在軌道交通、功率半導體領域優勢明顯

中車時代電氣圍繞技術與市場，形成了“基礎器件+裝置與系統+整機與工程”的完整產業鏈結構，產業涉及高鐵、機車、城軌、軌道工程機械、通信信號、大功率半導體、傳感器、海工裝備、新能源汽車、環保、通用變頻器等多個領域。

時代電氣近三年主要財務統計（來源：時代電氣年報）

2021年，時代電氣實現營業收入人民幣151.21億元，同比下降5.69%，這主要是軌道交通裝備產品收入下降所致；實現歸屬於母公司的淨利潤人民幣20.18

億元，同比下降18.49%，主要是本期營業收入下降以及產品銷售結構變化導致整體毛利潤下降所致。

時代電氣在牽引電傳動和網絡控制系統、功率半導體設計和製造工藝技術上具有核心優勢，時代電氣開發的基於 SiC 的充電機已完成樣機試製與試驗，新能源汽車用碳化硅 MOSFET 芯片產業化項目也在有序推進。在功率半導體領域，時代電氣建有 6 英寸雙極器件、8 英寸 IGBT 和 6 英寸碳化硅的產業化基地，擁有芯片、模塊、組件及應用的全套自主技術。

捷捷微電：第三代半導體器件仍在推進中

捷捷微電創建於1995年,是一家專業從事功率半導體芯片和器件的研發、設計、生產和銷售的企業。捷捷微電具備一流的技術創新能力、良好的市場信譽和業務網絡，是國內電力半導體器件領域中晶閘管器件及芯片方片化IDM(集芯片設計、製造、封裝測試於一體)廠商。捷捷微電主導產品為雙向可控硅、單向可控硅、低結電容放電管、TVS等各類保護器件、高壓整流二極管、功率型開關晶體管。

捷捷微電近三年主要財務統計（來源：捷捷微電年報）

2021年，捷捷微電實現營業收入17.73億元，較上年同期增加75.37%，實現歸屬於母公司所有者的淨利潤4.97億元，比上年同期增加75.34%。營業利潤5.70億元，較上年同期增加75.56%。

第三代半導體方面，捷捷微電已與中科院微電子研究所、西安電子科大合作研發以SiC、GaN為代表的半導體器件，這類器件具有耐高壓、耐高温、高速和高效等優點，可大幅降低電能變換中的能量損失，大幅減小和減輕電力電子變換裝置，是當前新型電力電子器件的研發主流。

小結：

在光電子、電力電子、射頻微波等領域，第一代、第二代半導體技術的器件性能已經逼近材料的物理極限，第三代半導體技術發展迫在眉睫。

由於碳化硅和氮化鎵具有擊穿電壓高、禁帶寬、導熱率高、電子飽和速率高、載流子遷移率高等特點，因此它們是製作高頻、高温、抗輻射器件的優異材料。在性能上，碳化硅更適合一些高功率的場景，例如特高壓、軌道交通、光伏、新能源汽車等領域的應用；氮化鎵則更適合一些高頻率的場景，例如通信基站、數據中心等領域。

眼下，國內眾多半導體企業已經加快在第三代半導體市場佈局，誰能在新的技術風口占得先機，讓我們拭目以待。

（本文僅供參考，不構成投資建議，據此操作風險自擔）