第三代半導體是以SiC、GaN為代表的寬禁帶半導體材料,它們具有耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率等特點,在提高能效、系統小型化、提高耐壓等方面具有優(yōu)勢,是助力節(jié)能減排并實現“碳中和”目標的重要發(fā)展方向。國內在發(fā)展第三代半導體上的熱潮高漲,目前來看,從IDM、Fabless/材料、代工廠、設備、封測等各個產業(yè)鏈均有所布局。
上市企業(yè)發(fā)展第三代半導體的不完全統計
IDM企業(yè)
發(fā)展半導體功率器件,IDM 更有核心競爭力,更適合垂直整合。因此,國內不少做半導體器件的都是IDM企業(yè),比如華潤微、楊杰科技、聞泰、士蘭微、三安、捷捷微電、華微電子等,而現在,他們無不在向第三代半導體上進攻。
華潤微主要生產第三代半導體器件。公司自主研發(fā)的新一代 650V SiC JBS 綜合性能達到業(yè)界先進水平,多款產品實現量產。平面型1200V SiC MOSFET產出工程樣品,靜態(tài)技術參數達到國外對標樣品水平。公司自主研發(fā)的第一代 650V硅基氮化鎵Cascode器件樣品靜態(tài)參數達到 外對標水平,正在進行外延材料質量、芯片面積及工藝的優(yōu)化,以進一步提升器件可靠性和性價比;自主研發(fā)的第一代650V硅基氮化鎵E-mode器件實現器件功能,工藝還在開發(fā)中。
揚杰科技7月10日在投資者互動平臺表示,近五年來公司研究和儲備第三代半導體應用技術,目前已有第三代半導體相關技術及產品成果,和小批量SIC器件供應市場。
聞泰科技11月4日在投資者互動平臺表示,目前公司的650V氮化鎵(GaN)技術,已經通過車規(guī)級測試。碳化硅(SiC)產品目前已經交付了第一批晶圓和樣品。
士蘭微如今已經建成了6英寸的硅基氮化鎵集成電路芯片生產線。2021 年上半年,公司硅基 GaN 化合物功率半導體器件的研發(fā)在持續(xù)推進中,公司SiC功率器件的中試線已在二季度實現通線。
賽微電子現有GaN業(yè)務包括外延材料和芯片設計兩個環(huán)節(jié)。公司GaN外延材料業(yè)務是指基于自主掌握的工藝訣竅,根據既定技術參數或客戶指定參數,通過MOCVD設備生長并對外銷售6-8英寸GaN外延材料。公司在GaN外延材料方面已完成6-8英寸GaN外延材料制造項目(一期)的建設,具備了高水平的研發(fā)與生長條件。賽微電子在山東青島擁有一條8英寸GaN外延晶圓產線。在GaN芯片設計方面已陸續(xù)研發(fā)、推出不同規(guī)格的功率芯片產品及應用方案,同時正在推動微波芯片產品的研發(fā)。
2021年10月29日,露笑科技和長豐四面體對合肥露笑半導體碳化硅項目再次增資2億元人民幣。合肥露笑半導體碳化硅項目從2020年11月份破土開工建設。據公司財報中透露,合肥工廠今年9月份基本可實現6英寸導電型碳化硅襯底片的小批量生產。
三安光電6月23日宣布總投資160億元的湖南三安半導體基地一期項目正式點亮投產,將打造國內首條、全球第三條碳化硅垂直整合產業(yè)鏈。據悉,該產線可月產3萬片6英寸碳化硅晶圓。
吉林華微電子已建立肖特基、快恢復、單雙向 可控硅、全品類 MOS 及 IGBT 等國內齊全、且具有競爭優(yōu)勢的功率半導體器件產品體系,目前正在積極布局以SiC和GaN為代表的第三代半導體器件技術 。
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(fā)以 SiC、GaN 為代表第三代半導體材料的半導體器件,目前有少量碳化硅器件的封測,該系列產品仍在持續(xù)研究推進過程中。
上市Fabless企業(yè)
11月18日,斯達半導擬使用募集資金向全資子公司斯達微電子增資1,977,999,800 元,其中5億元用于“SiC 芯片研發(fā)及產業(yè)化項目”建設。2021年上半年,公司在機車牽引輔助供電系統、新能源汽車行業(yè)控制器、光伏行業(yè)推出的各類 SiC 模塊得到進一步的推廣應用。在新能源汽車領域,公司新增多個使用全 SiC MOSFET 模塊的800V 系統的主電機控制器項目定點。
新潔能自成立以來,公司始終專注于半導體功率器件行業(yè),具備獨立的MOSFET和IGBT 芯片設計能力和自主的工藝技術平臺。目前1200V新能源汽車用SiC MOSFET和650V PD電源用GaN HEMT在境內外芯片代工廠的處于流片驗證階段,進展順利。
富滿電子在第三代半導體GaN(氮化鎵)快充領域,目前有可搭配GaN的中高功率(≥65W)主控芯片、PD協議芯片等產品。相關芯片NF7307,具備更高集成度(集成啟動電阻&X電容放電),更出色的性能(優(yōu)良的Qr特性,更低待機功耗)及更高可靠性(全面的保護機制),已經上市。
封測企業(yè)
蘇州固锝自成立以來,專注于半導體整流器件、功率器件和QFN、MEMS等集成電路封測領域。2021年發(fā)布了全系列600V-1200V新一代SiC二極管。11月,公司在投資者平臺回復,公司的SIC產品目前處于小批量試產階段。
華天科技在投資者互動平臺表示,公司主營業(yè)務為集成電路封裝測試,有基于氮化鎵材料的封測業(yè)務。
華峰測控在第三代化合物半導體,尤其是GaN布局較早。根據投資者互動平臺信息,臺積電2020年10月首次直接采購GaN測試設備,此前多次通過供應鏈客戶采購GaN測試設備。
設備企業(yè)
在碳化硅領域,晶盛機電的產品主要有碳化硅長晶設備及外延設備。公司碳化硅外延設備已通過客戶驗證,同時在碳化硅晶體生長、切片、拋光環(huán)節(jié)已規(guī)劃建立測試線,以實現裝備和工藝技術的領先,加快推進第三代半導體材料碳化硅業(yè)務的前瞻性布局。
北方華創(chuàng)可以提供第三代半導體相關設備,在碳化硅方面,可以提供長晶爐、外延爐、刻蝕、高溫退火、氧化、PVD、清洗機等設備,氮化鎵方面可以提供刻蝕、PECVD、清洗機等設備。
代工廠
日前,英唐智控在投資者互動平臺表示,公司控股子公司上海芯石研發(fā)的第三代半導體產品中,已經通過代工方式實現了SiC-SBD產品的小批量銷售,SiC-MOSFET目前研發(fā)工作已經進行進入尾聲,已準備開展產線的投片驗證工作。
海特高新的子公司海威華芯目前已成功建成投產先進的6英吋并兼容4英吋的碳化硅基氮化鎵生產線。海威華芯成立于2010年,位于成都雙流,是國內率先提供6吋砷化鎵和6吋氮化鎵純晶圓制造(Foundry)服務的芯片制造企業(yè)。海威華芯投資21億元,在中國大陸建成了首條6吋砷化鎵/氮化鎵半導體集成電路芯片軍民兩用商業(yè)化生產線。
材料
楚江新材的子公司頂立科技,致力于第三代半導體碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)單晶所需的關鍵材料、關鍵構件和關鍵裝備的研發(fā)和制造,自主研發(fā)了第三代半導體材料SiC單晶生長用關鍵原料——超純C粉的生產設備,掌握了將5N及以下的C粉提純到6N及以上的技術,其設備與工藝技術處于國內領先水平。超純碳粉有益于減少,碳化硅單晶所生產的半導體器件它的晶體缺陷,提高品質和成品的穩(wěn)定性。目前頂立科技生產的高純碳粉已實現小批量生產。
南大光電主要從事先進前驅體材料、電子特氣、光刻膠及配套材料三類半導體材料產品研發(fā),據南大光電在投資者平臺上透露,其高純三甲基鎵產品可以用于生產第三代半導體材料氮化鎵。
光電企業(yè)的轉型
在光電LED老牌上市的企業(yè)中,除了三安光電之外,還有一大波光電企業(yè)正在加速向第三代半導體上邁進。包括華燦光電、乾照光電、國星光電、聚燦光電等等。
華燦光電在浙江建有第三代半導體材料與器件重點實驗室。華燦光電正在積極探索GaN等第三代半導體材料,并拓展至電力電子半導體器件等領域。
乾照光電也在積極布局以GaAs和GaN材料為基礎的化合物半導體方向。公司產品有GaN LED芯片。
今年4月份,國星光電正式推出一系列第三代半導體新產品,新產品可以分為3大產品系列,包括:SiC功率器件、GaN-DFN器件、功率模塊。目前公司已完成三代半功率器件實驗室及功率器件試產線的建立工作,計劃2021年底實現小規(guī)模量產。
聚燦光電公司主要從事化合物光電半導體材料的研發(fā)、生產和銷售業(yè)務,主要產品為GaN基高亮度LED外延片、芯片。
結語
當然除了上述的這些代表性企業(yè),還有一些企業(yè)正在背后默默的向第三代半導體靠攏或進擊。受益于新能源汽車、光伏逆變、5G、PD快充等應用領域強勁的需求,以及政策和市場的雙重驅動下,第三代半導體將迎來高速增長。