安森美|有望直线超车！进击的中国“第三代半导体”( 二 ) 半导体材料|新能源汽车

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而在整个“第三代半导体”材料体系中，碳化硅有望成为破局关键。
在具体的应用领域，半导体芯片结构分为衬底、外延和器件结构。衬底通常起支撑作用，外延为器件所需的特定薄膜，器件结构即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构。
由于“第三代半导体”的氮化镓生长速率慢，反应副产物多，生产工艺复杂，大尺寸单晶生长困难，目前氮化镓单晶生长尺寸在2英寸和4英寸，相比碳化硅难度更高。因此“第三代半导体”目前普遍采用热导率更高的碳化硅作为衬底材料，在高压和高可靠性领域选择碳化硅外延，在高频领域选择氮化镓外延。

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【安森美|有望直线超车！进击的中国“第三代半导体”】图片来源天科合达IPO招股书
在半导体衬底材料领域，碳化硅衬底器件具有体积小、能量损失更小、应用空间广阔等特点。“第三代半导体”目前主流器件形式为碳化硅基－碳化硅外延功率器件、碳化硅基－氮化镓外延射频器件，用以实现 AC->AC（变压器）、AC->DC（整流器）、DC->AC（逆变器）、DC->DC（升降压变换器），碳化硅器件更适合高压和高可靠性情景，应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件更适合高频情况，应用在5G基站等领域。
落地需求旺盛：数字基建打开成长空间
目前“第三代半导体”器件已经迅速进入了新能源汽车、光伏逆变、5G 基站、PD 快充等应用领域，碳化硅主要应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件主要应用在5G基站等领域。2020 年我国“第三代半导体”产业电力电子和射频电子总产值超过 100 亿元，同比增长 69.5%。其中，SiC、GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元，同比增长 54%； GaN 微波射频产值达到 60.8亿元，同比增长 80.3%。
碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，光伏、风电等领域。受益新能源汽车的放量，碳化硅功率器件市场将快速增长。根据Yole数据，2018年和2024年碳化硅功率器件市场规模分别约4亿和50亿美金，复合增速约51%，按照该复合增速，2027年碳化硅功率器件市场规模约172亿美金。

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碳化硅衬底材料市场增速快。受益新能源汽车的放量和5G建设应用的推广，碳化硅衬底材料市场规模有望实现快速增长。根据Yole统计，碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美金增长到2024年的11亿美金，复合增速达 44%。按照该复合增速，2027年碳化硅衬底材料市场规模将达到约33亿美金
同时，根据Omdia的《 2020年SiC和GaN功率半导体报告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半导体的销售收入预计8.54亿美元。未来十年的年均两位数增长率，到2029年将超过50亿美元。
图片来源，Omdia的《 2020年SiC和GaN功率半导体报告》
此外，根据Yole数据，到2024年SiC功率半导体市场规模将增长至20亿美元，其中，汽车市场占SiC功率半导体市场比重到2024年预计将达50%。对于如此庞大的市场和半导体行业基础的存在，各家半导体企业自然不肯落后于人。
积极布局的国际巨头：扩产与并购
面对正在快速崛起的“第三代半导体”市场，科锐、意法半导体、罗姆、安森美、英飞凌、Qorvo、住友、恩智浦、三菱电机等传统半导体行业巨头们正在不断通过扩大产能、合作结盟或兼收并购等方式在“第三代半导体”市场跑马圈地、加速布局。