電力電子領(lǐng)域第三代半導(dǎo)體電力電子器件已初步具備產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用條件。目前全球有超過(guò)30家公司在電力電子領(lǐng)域擁有對(duì)SiC、GaN相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、制造與銷售能力，但市場(chǎng)上能夠批量穩(wěn)定提供SiC、GaN產(chǎn)品的不超過(guò)1/3。
國(guó)際格局初定
目前，全球第三代半導(dǎo)體電力電子產(chǎn)業(yè)格局呈現(xiàn)美國(guó)、歐洲、日本三足鼎立態(tài)勢(shì)。
美國(guó)在SiC領(lǐng)域全球獨(dú)大，擁有Cree、II--VI、道康寧等具有很強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)，并且占有全球SiC 70-80%的產(chǎn)量。歐洲擁有完整的SiC襯底、外延、器件、應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，擁有英飛凌、意法半導(dǎo)體、Sicrystal、Ascatronl、IBS、ABB等優(yōu)秀半導(dǎo)體制造商，在全球電力電子市場(chǎng)擁有強(qiáng)大話語(yǔ)權(quán)。日本是設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)方面的絕對(duì)領(lǐng)先者，主要產(chǎn)商有羅姆、三菱電機(jī)、富士電機(jī)、松下、東芝、日立等。
GaN電力電子方面：
美國(guó)擁有較為完整產(chǎn)業(yè)鏈，在外延、器件及應(yīng)用環(huán)節(jié)有Transform、EPC、GaN system、Powerex等企業(yè)。歐盟在該領(lǐng)域的2家企業(yè)Azzurro、EpiGaN主要集中在外延環(huán)節(jié)。亞洲企業(yè)在材料環(huán)節(jié)占優(yōu)。日本信越、富士電機(jī)和臺(tái)灣漢磊等在襯底和外延表現(xiàn)突出。
微波射頻領(lǐng)域
在射頻微波領(lǐng)域，目前全球約有超過(guò)30家企業(yè)已經(jīng)從事GaN的研發(fā)生產(chǎn)，其中10家左右已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了GaN的量產(chǎn)化和商業(yè)化。2016年，有5家企業(yè)進(jìn)入該領(lǐng)域，且基本為中國(guó)企業(yè)，有2家退出，主要是Cree和NXP因出售相關(guān)業(yè)務(wù)退出了。
美國(guó)、歐洲、日本等在軍事雷達(dá)和無(wú)線基站通信方面走在世界前列。
美國(guó)在GaN射頻領(lǐng)域擁有Macom、Qorvo、Raytheon、Microsemi、Anadigics等全球領(lǐng)先企業(yè)。歐洲擁有IQE、Ampleon、UMS、NXP等知名企業(yè)，在GaN應(yīng)用于5G通信方面的研發(fā)成果較多，技術(shù)創(chuàng)新能力強(qiáng)。日本在GaN射頻領(lǐng)域的研發(fā)和應(yīng)用，多數(shù)以民用通信為主，軍事通信探測(cè)為輔。
光電領(lǐng)域
在半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，全球LED知名企業(yè)包括美國(guó)Cree、荷蘭Philip、德國(guó)Osram、日本Nichia、韓國(guó)三星、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)晶元光電、中國(guó)三安光電、木林森等著名企業(yè)。
截至目前日亞化學(xué)在LED芯片方面的銷售仍穩(wěn)居全球第一，德國(guó)Osram、Philip Lumileds、韓國(guó)三星等在封裝方面領(lǐng)先全球，中國(guó)大陸木林森也在2014-2015 年全球LED封裝營(yíng)收排名中進(jìn)入前十。
在激光器方面，Nichia、Osram走在了國(guó)際前列。日本的住友電工、日立電纜等企業(yè)在襯底材料方面具有較深的技術(shù)儲(chǔ)備；而美國(guó)的Kyma公司、法國(guó)的Lumilog公司也相續(xù)實(shí)現(xiàn)了2英寸GaN襯底的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。
在探測(cè)器方面，美國(guó)通用電氣（GE）公司于2008年已經(jīng)發(fā)布了具有日盲特性，單光子探測(cè)效率可達(dá)到9.4%，而暗計(jì)數(shù)僅為2.5kHz的SAM結(jié)構(gòu)4H-SiC APD。國(guó)際上還有韓國(guó)的Genicom公司和日本的Kyosemi公司可以批量供應(yīng)GaN紫外探測(cè)器，其中Genicom公司已經(jīng)推出了多款GaN紫外探測(cè)器的模塊化應(yīng)用產(chǎn)品。
市場(chǎng)前景廣闊可期
電力電子領(lǐng)域
SiC、GaN的電力電子器件市場(chǎng)在2016年正式形成。初步估計(jì)，2016年SiC電力電子市場(chǎng)規(guī)模在2.1億-2.4億美元之間，而GaN電力電子市場(chǎng)規(guī)模約在2000萬(wàn)-3000萬(wàn)美元之間，兩者合計(jì)達(dá)2.3億-2.7億美元。而據(jù)IC insights數(shù)據(jù)，2016年全球功率半導(dǎo)體銷售金額約124億美元，意味著第三代半導(dǎo)體功率器件2016年的市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到2 %左右。
SiC、GaN在功率電子市場(chǎng)的前景看好。據(jù)Yole最新報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，2021年全球SiC市場(chǎng)規(guī)模將上漲到5.5億美元，2016-2021年的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到19%。而Yole同時(shí)預(yù)測(cè)，GaN功率器件在未來(lái)五年（2016-2021年）復(fù)合年增率將達(dá)到86%，市場(chǎng)將在2021年達(dá)到3億美元。
當(dāng)然，SiC、GaN替代Si產(chǎn)品仍然為時(shí)甚早。據(jù)Lux研究公司數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)至2024年，第三代半導(dǎo)體功率電子的滲透率將達(dá)到13%，而Si產(chǎn)品仍將占據(jù)剩下的87%的市場(chǎng)份額。
微波射頻領(lǐng)域
據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2016-2020年GaN射頻器件市場(chǎng)將擴(kuò)大至目前的2倍，市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）將達(dá)到4%；2020年末，市場(chǎng)規(guī)模將擴(kuò)大至目前的2.5倍。
2015年，受益于中國(guó)LTE（4G）網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用，帶來(lái)無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的大幅增長(zhǎng)，有力地刺激了GaN微波射頻產(chǎn)業(yè)。2015年末，整個(gè)GaN射頻市場(chǎng)規(guī)模接近3億美元。
2017-2018年，在無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施及國(guó)防應(yīng)用市場(chǎng)需求增長(zhǎng)的推動(dòng)下，GaN市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一步放大，但增速會(huì)較2015年有所放緩。
2019-2020年，5G網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施將接棒推動(dòng)GaN市場(chǎng)增長(zhǎng)。未來(lái)10年，GaN市場(chǎng)將有望超過(guò)30億美元。
光電領(lǐng)域
隨著技術(shù)進(jìn)步，半導(dǎo)體照明的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)。據(jù)美國(guó)產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)Strategies Unlimited 2016年發(fā)布的報(bào)告顯示，2015年，LED器件營(yíng)收約147億美元，預(yù)計(jì)2016年約152億美元；2020年超過(guò)180億美元。LED器件照明應(yīng)用仍是主流應(yīng)用，約占30%以上，并穩(wěn)步增長(zhǎng)；LED在汽車以及農(nóng)業(yè)等應(yīng)用逐年擴(kuò)大。
近年來(lái)，LED照明產(chǎn)品的市場(chǎng)滲透率快速增長(zhǎng)，特別是在新增銷售量的滲透率有較快增長(zhǎng)，但在已安裝市場(chǎng)上，由于基數(shù)龐大，LED目前的（在用量）市場(chǎng)滲透率仍不高。
IHS數(shù)據(jù)顯示，2015年全球LED燈安裝數(shù)量在整體照明產(chǎn)品在用量中的滲透率僅為6%，預(yù)計(jì)2022年將接近40%，LED全球照明市場(chǎng)仍具較大增長(zhǎng)潛力。
我國(guó)鏈條基本形成，產(chǎn)業(yè)初步啟動(dòng)
2016年，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)值達(dá)到5216億元，較2015年同比增長(zhǎng)22.8%；電力電子和微波射頻產(chǎn)業(yè)處于起步階段。
與國(guó)際領(lǐng)先水平相比，我國(guó)在第三代半導(dǎo)體襯底、外延材料、器件的整體技術(shù)水平落后3年左右；在第三代半導(dǎo)體光電子領(lǐng)域，LED技術(shù)水平已接近國(guó)際先進(jìn)水平；在第三代半導(dǎo)體微電子應(yīng)用方面，日、美、歐在地鐵機(jī)車、新能源汽車、白色家電、光伏逆變器、雷達(dá)等領(lǐng)域開(kāi)展了規(guī)模應(yīng)用，而我國(guó)只在光伏逆變器、PFC電源、UPS、軍用雷達(dá)等領(lǐng)域有小規(guī)模應(yīng)用。
產(chǎn)業(yè)鏈條初具雛形
初步形成較完整創(chuàng)新研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化體系。我國(guó)開(kāi)展第三代半導(dǎo)體材料相關(guān)研究的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家工程中心、國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室20余家，各類國(guó)家級(jí)產(chǎn)業(yè)化基地、試點(diǎn)城市超過(guò)50家。上、中、下游及設(shè)計(jì)、配套等各環(huán)節(jié)均開(kāi)始出現(xiàn)一些優(yōu)秀廠商，初步形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。
SiC材料體系方面，襯底環(huán)節(jié)有天科合達(dá)、河北同光、山東天岳等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，外延環(huán)節(jié)有東莞天域、瀚天天成、正在投資進(jìn)入，器件環(huán)節(jié)有泰科天潤(rùn)等。同時(shí)，揚(yáng)州揚(yáng)杰電子、世紀(jì)金光、中電55所、13所、國(guó)家電網(wǎng)、株洲南車等均在SiC電力電子全產(chǎn)業(yè)鏈體系進(jìn)行了布局。
GaN材料體系方面，外延環(huán)節(jié)主要有蘇州晶湛、江西晶能、東莞中鎵等。GaN電力電子器件方面，蘇州能訊、江蘇能華、杭州士蘭微、江蘇華功半導(dǎo)體均已進(jìn)入布局。GaN射頻電子方面，臺(tái)灣臺(tái)積電和穩(wěn)懋是目前國(guó)內(nèi)企業(yè)代工的主要平臺(tái)，三安光電、蘇州能訊已經(jīng)布局，而中電13所、55所、29所（海特高新）已經(jīng)在軍用領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
GaN光電子方面，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體照明相關(guān)企業(yè)超過(guò)30000家，其中上游三安光電、華燦光電、德豪潤(rùn)達(dá)規(guī)模均超過(guò)10億，中游木林森、國(guó)星光電、瑞豐光電、鴻利智匯等在照明之外積極布局紅外、紫外、車用等細(xì)分領(lǐng)域，下游照明領(lǐng)域，飛樂(lè)、雷士、歐普、陽(yáng)光等照明企業(yè)完成LED轉(zhuǎn)型，成為行業(yè)龍頭。
市場(chǎng)先于產(chǎn)業(yè)開(kāi)啟
2016年是我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展“元年”。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，2016年我國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體規(guī)模約為5228億元，其中電力電子產(chǎn)值規(guī)模7200萬(wàn)元，微波射頻產(chǎn)值規(guī)模10.9億元，光電（主要為半導(dǎo)體照明）產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)5200億元。
電力電子市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)1億元
2016年，第三代半導(dǎo)體器件在消費(fèi)類電子、工業(yè)電機(jī)、太陽(yáng)能光伏、風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車、大數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始滲透。2016年，我國(guó)第三代半導(dǎo)體電力電子器件的市場(chǎng)規(guī)模約為1.6億元，目前市場(chǎng)90%為進(jìn)口產(chǎn)品所占有。
據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，2015年我國(guó)半導(dǎo)體分立器件規(guī)模以上企業(yè)的銷售額超過(guò)900億元/年，國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體電力電子的滲透率不到0.5%。國(guó)內(nèi)目前最大的應(yīng)用領(lǐng)域在開(kāi)關(guān)電源和不間斷電源，而滲透最快的是光伏應(yīng)用領(lǐng)域。
微波射頻市場(chǎng)空間廣闊
我國(guó)GaN器件在微波射頻領(lǐng)域的應(yīng)用正在快速成熟，特別是民用市場(chǎng)即將起量。全球移動(dòng)通信基站射頻功率器件的市場(chǎng)規(guī)模約10億美元，我國(guó)僅中興、華為、大唐等企業(yè)的總需求就在3億-4億美元。2016年，我國(guó)第三代半導(dǎo)體微波射頻電子市場(chǎng)規(guī)模約為9.43億元，其中國(guó)防軍事和航天應(yīng)用是主要應(yīng)用領(lǐng)域。而民用領(lǐng)域，華為、中興等通信設(shè)備商均早已開(kāi)始針對(duì)GaN在無(wú)線通訊設(shè)備中應(yīng)用進(jìn)行布局，但目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上GaN射頻功率器件產(chǎn)品基本為歐、美、日大廠所出，國(guó)內(nèi)研究雖已展開(kāi)，但目前尚無(wú)成熟產(chǎn)品應(yīng)用，我國(guó)自產(chǎn)的具有良好性能和穩(wěn)定量產(chǎn)供貨能力的GaN產(chǎn)品迫在眉睫。
半導(dǎo)體照明突破5000億
我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料成功產(chǎn)業(yè)化的第一個(gè)突破口是光電子領(lǐng)域的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)已成為全球最大的半導(dǎo)體照明產(chǎn)品生產(chǎn)和出口地。2016年，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)整體產(chǎn)值首次突破5000億元，達(dá)到5216億元，其中上游外延芯片規(guī)模約182億元，中游封裝規(guī)模達(dá)到748億元，下游應(yīng)用規(guī)模4286億元。以LED為主營(yíng)業(yè)務(wù)上市公司增長(zhǎng)到28家，營(yíng)收持續(xù)增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)企業(yè)頻繁參與國(guó)際整合并購(gòu)案，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)一步提升。
基地建設(shè)開(kāi)始啟動(dòng)
2016年，以“北京第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地”（以下簡(jiǎn)稱“北京基地）正式動(dòng)工和第三代半導(dǎo)體南方基地落戶廣東事件為標(biāo)志，我國(guó)第三代半導(dǎo)體的地方基地布局在各級(jí)政府推動(dòng)下正在逐步展開(kāi)。
北京第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地
北京市擁有全國(guó)第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域一半以上的科技資源、主要應(yīng)用領(lǐng)域企業(yè)總部，以及專業(yè)的產(chǎn)業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)和首都創(chuàng)新大聯(lián)盟等眾多的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，具有發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)最豐富的資源優(yōu)勢(shì)。
自2012年起，北京市科委就已開(kāi)始第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用的研發(fā)布局，并于2015年聯(lián)合順義區(qū)政府及國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同簽署了《北京第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地建設(shè)戰(zhàn)略合作協(xié)議》，探索了由社會(huì)資本與政府共同參與的高科技產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)模式，旨在全球范圍內(nèi)整合資源，形成第三代半導(dǎo)體重大關(guān)鍵技術(shù)的供給源頭，區(qū)域產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展的創(chuàng)新高地，成果轉(zhuǎn)化與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的眾創(chuàng)平臺(tái)，面向全球開(kāi)放協(xié)同的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。
基地一期占地47畝，并于2016年7月開(kāi)工，預(yù)計(jì)2017年項(xiàng)目竣工，并吸引企業(yè)入駐，重點(diǎn)打造集研發(fā)中試平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)服務(wù)平臺(tái)、產(chǎn)業(yè)基金和園區(qū)建設(shè)四位一體的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)。
廣東第三代半導(dǎo)體南方基地
第三代半導(dǎo)體南方基地由廣東省科技廳、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、東莞市政府及相關(guān)企業(yè)共同建設(shè)。以“平臺(tái)公司+研究院+產(chǎn)業(yè)園區(qū)+產(chǎn)業(yè)基金”四位一體模式建設(shè)構(gòu)成的全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)創(chuàng)新體。南方基地建設(shè)可以極大地發(fā)揮產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，以應(yīng)用為牽引，促進(jìn)創(chuàng)新和應(yīng)用的同步快速發(fā)展。
除北京、廣東基地以外，江蘇、浙江、廈門、江西等地在政府多年持續(xù)推動(dòng)下，繼續(xù)保持先發(fā)優(yōu)勢(shì)，逐步開(kāi)始成為國(guó)內(nèi)具有較為完整產(chǎn)業(yè)鏈的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)特色集聚區(qū)。