半導體緣何成為熱點賽道？

半導體材料作為產業(yè)發(fā)展的基礎歷經數(shù)代更迭。每一種半導體材料的屬性和應用領域各不相同，三代半導體之間并非替代關系。

目前，超90%的半導體產品仍以第一代半導體材料硅為襯底制成。但受限于材料自身物理特性，硅基功率器件難以滿足新能源汽車及光伏逆變器等新興應用對器件高功率、高頻性能的需求。

第三代半導體指禁帶寬度（Eg）大于或等于2.3電子伏特（eV）的半導體材料，常見的有碳化硅、氮化鎵、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等。其中，碳化硅和氮化鎵技術發(fā)展相對成熟。以碳化硅為代表的第三代半導體逐步受到市場關注，并成為制作大功率高頻器件的理想材料。

云啟調研發(fā)現(xiàn)，我國已占據(jù)了全球半導體消費總量的35%，移動互聯(lián)網、智能設備、新能源汽車、5G等新技術、新產品高速發(fā)展的背后，是需求旺盛的新興半導體應用市場。

數(shù)據(jù)顯示，全球碳化硅市場2018年只有4億美元，到2024年有望達到50億美元，其中巨大爆發(fā)力來自于電動汽車。在新能源汽車上，碳化硅功率器件替代硅基功率器件，可以有效降低能量損耗，大幅降低器件尺寸。

根據(jù)半導體分析機構Yole預測，到2025年新能源汽車將是碳化硅功率器件最主要的應用。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，使用碳化硅MOSFET（金氧半場效晶體管）功率模塊的光伏逆變器，轉換效率可提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，從而推動發(fā)電系統(tǒng)在體積、壽命及成本上實現(xiàn)重要突破。不難發(fā)現(xiàn)，第三代半導體材料適合諸多場景的使用，并且這些場景在中國都擁有巨大市場。

除廣闊的下游應用領域和場景對碳化硅產業(yè)發(fā)展的驅動作用，國內政策因素也為其發(fā)展提供有利環(huán)境。碳中和、碳達峰政策目標使得以技術創(chuàng)新引領低碳發(fā)展成為大勢所趨，也成為2020年以來資本市場最活躍的投資主題之一。第三代半導體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率的特性，在新能源車、5G通信、可再生能源等領域扮演重要角色，有望解決“卡脖子”問題，因而受到國家重視。

“十四五”規(guī)劃明確提出，要大力發(fā)展碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體產業(yè)。北京、上海、廣東、湖南、山東等國內主要省市均出臺了支持碳化硅等第三代半導體產業(yè)發(fā)展的配套政策。在政策大力支持下，“十四五”期間有望進入國內第三代半導體產業(yè)大步發(fā)展的時代。

半導體行業(yè)未來具有高成長性

云啟研究發(fā)現(xiàn)，從投資主線來看，我國半導體行業(yè)投資主要集中在以高端芯片、材料和設備為代表的“卡脖子”領域，如以人工智能、5G、物聯(lián)網為代表的新技術和新應用，以及以車載計算芯片、功率半導體和傳感器芯片為代表的汽車半導體。

以半導體設備和材料為例，作為半導體行業(yè)的上游支撐賽道，該市場占比達25%，而國產化率卻不足1/5，國家也為此推出了相應政策進行重點支持。目前該領域的整體國產化提升仍任重道遠，但也蘊含了巨大的投資創(chuàng)業(yè)機會。

碳化硅市場正迎來良好的發(fā)展前景。Yole的最新預測顯示，到2027年，碳化硅器件市場將從2021年的10億美元增長到60億美元以上。

雖然在碳化硅產業(yè)全球整體格局中，美國、歐洲、日本依舊占據(jù)主導地位，但目前全球碳化硅產業(yè)鏈都處于早期階段，國內企業(yè)與國外龍頭企業(yè)的差距較小，具有較大的發(fā)展空間。

據(jù)不完全統(tǒng)計，截至2020年底，國內從事第三代半導體電力電子和微波射頻的企業(yè)已從2018年的不到100家發(fā)展到超過170家，從上游材料的制備（襯底、外延），中游器件設計、制造、封測，到下游的應用，基本形成完整的產業(yè)鏈結構。

目前碳化硅行業(yè)廣受資本市場青睞，產業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展已成為必然趨勢，投資方紛紛向上游拓展，扶持具有潛力的初創(chuàng)公司，后者以彌補國內空缺的方式成為新的突破口。

數(shù)據(jù)顯示，2019年我國第三代半導體市場規(guī)模為94.15億元，預計2019~2022年將保持85%以上平均增長速度，到2022年市場規(guī)模將達到623.42億元。整車、鋰電、通信等領域的巨頭也對碳化硅十分關注，紛紛入股相關初創(chuàng)公司。

關注“短板”，專精器件工藝

國內第三代半導體產業(yè)鏈快速發(fā)展，但依然存在明顯的掣肘之處。是否能滿足應用需求，重點在于能否依靠碳化硅襯底和MOSFET器件工藝提升碳化硅器件的可靠性。掌握核心技術，突破材料和工藝技術瓶頸，提升產品良率和性能，至關重要。

想要走出困境，關鍵在于在極致分工的產業(yè)鏈里找準差異優(yōu)勢，實現(xiàn)關鍵技術的自主可控。

芯片半導體是個研發(fā)成本高、耗時周期長、人才普遍稀缺的高技術性產業(yè)。隨著科技創(chuàng)新和產業(yè)落地的結合，半導體行業(yè)材料與核心技術瓶頸將進一步加速突破。國內碳化硅行業(yè)將得到更快的發(fā)展。