集微咨询朱航欧：第三代半导体产业乘风破浪扬帆起航
来源：集微网
集微网消息，" 新开局、新挑战、芯生机、芯活力 "，2021 年第 24 届中国集成电路制造年会暨供应链创新发展大会于 11 月 1 日到 3 日在广州召开，本届高峰论坛将围绕当前全球半导体产业形势和我国产业发展状况，共商以供应链创新带动产业链上下游各环节联动的战略大计。
在大会上，集微咨询高级分析师朱航欧对 SiC 和 GaN 为代表的第三代半导体产业和市场情况。第三代半导体功率芯片和器件的固有特性，决定了其在实现光伏、风力等新能源发电、直流特高压输电、新能源汽车等电动化交通、工业电源、民用家电等领域的电能高效转换优势，支持国家能源革命，助力推动实现 " 双碳 " 目标。
SiC产业及市场情况
朱航欧介绍到，SiC 产业链分为上中下游三个环节。上游包括衬底和外延的生长，中游包括设计制造、下游是应用环节。SiC 器件 / 模块主要的应用领域是电力电子市场，包括轨道交通、光伏逆变器、新能源汽车以及消费类电子等。
从市场发展来看，全球 SiC 功率半导体市场上升。根据 Yole 和 Omdia 数据显示，到 2020 年底，SiC 电力电子市场规模约为 7.03 亿美元，到 2025 年 SiC 电力电子市场规模将超过 30 亿美元，5 年平均年复合增长率超过 34%，其主要驱动力为新能源汽车和消费电子。2020 年全球功率半导体器件市场规模约为 180~200 亿美元，SiC 电力电子器件渗透率约为 4.2%~4.5%，较 2019 年提升一个百分点。
在细分领域应用方面，SiC 加入有望改变新能源汽车市场格局。在电驱动领域，可帮助将电驱动控制器体积减小 80% 以上，是提升控制器功率密度的必然选择。在车载 DC/DC 中，SiC 功率器件可明显降低了整个系统的重量和体积（缩小 40%~70%）。在充电模块中 SiC 器件后可实现充电系统高效化、小型化和高可靠性。除了技术上的优势，SiC 功率器件在新能源汽车中的应用也将加速车企的新能源汽车产品升级，为新能源汽车产业开拓更加广阔的市场空间。
SiC 在新能源汽车市场应用的空间巨大，带动 SiC 功率半导体市场迅猛增长。具体来看，我国 2020 年新能源汽车产量为 136.6 万辆，预计 2021 年产量将达到 250 万辆，同比增长 83%。据国际能源机构（IEA）统计，中国新能源汽车的市场规模占全球的 40%-50%。从 2019 年新能源汽车市场不被看好的情况下开始，国际各大整车企尤其是汽车动力总成等零配件企业仍然不遗余力将研发及合作重心聚焦于新能源汽车，产业注定要开始腾飞。
值得关注的是，整车及零部件企业积极引入 SiC，市场前景十分明确。整车龙头企业已经引入 SiC，更多企业列入未来规划。国内新能源汽车企业首先在 OBC 和 DC-DC 中应用 SiC 器件，然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器。与此同时，多家零部件供应商发布了开发、量产 SiC 电驱动系统的计划。
朱航欧预计，国内新能源汽车 SiC 市场将引领全球 SiC 市场发展。从 Yole 2020 年发布的数据来看，Yole 在 2020 年对新能源汽车 SiC 功率半导体的市场预期偏低，对我国市场的发展预估不足。
GaN产业链及市场发展情况
GaN 产业链的环节与 SiC 大致相同，GaN 目前主要涉及电力电子、射频和光电子三大领域。GaN 功率器件市场发展迅猛，未来市场空间巨大。2020 年，GaN 电力电子市场规模约为 1.51 亿美元。Yole 预计，到 2025 年 GaN 电力电子器件市场预计将超过 15 亿美元。其中在电源设备方面的市场应用占到了 GaN 电力电子器件市场规模的一半以上。
朱航欧指出，GaN 电力电子器件在消费电子 PD 快充市场爆发。据 CASA Research 数据，2020 年国内 PD 快充 GaN 电力电子器件市场规模约 1.5 亿元，全球 PD 快充 GaN 电力电子器件市场规模超过 3 亿元；预计到 2025 年市场规模将超过 40 亿元，年均复合增长率97%，全球预计到 2025 年市场规模达到 80 多亿元，年均复合增长率 90%。从当前的情况来看，GaN电力电子器件在PD快充领域的实际渗透速度远远高于预期。
除了消费电子外，新能源汽车无疑是第三代半导体电力电子器件市场的主要驱动力，也是不同技术路线（Si、SiC 和 GaN）的主要争夺市场。从技术上而言，GaN 电力电子器件在 48V 的混合动力汽车领域将拥有较强的竞争力，但目前发展并不迅速；但基于其成本优势，未来市场前景被业内人士看好。GaN 目前主要应用在 OBC（车载充电器）和 DCDC（逆变器）方面。
同时，GaN 微波射频器件市场规模超过 8 亿美元。Yole 2020 年数据显示，2020-2025 年全球 GaN 射频器件的总体市场将以 12％的年均复合增长率从 8.3 亿美元增长至超过 20 亿美元。国防应用是 GaN 射频器件市场的最重要驱动力量，2020-2025 年将以 22％的年均复合增长率从 3.4 亿美元增长至超过 11.1 亿美元；5G 基站建设是 GaN 射频器件市场的另一关键驱动力量，2020-2025年将以15％的年均复合增长率从3.7亿美元增长至超过7.3亿美元。
此外，在 Micro-LED 领域，GaN 未来可期。Micro LED 适用于极小间距、高对比度和高刷新率的场景，例如智能手表、AR、VR 等智能穿戴领域。Micro LED 市场规模将不断扩大，全球市场收入快速增长。据 Statista 预测，2026 年全球 MicroLED 出货量将达到 0.15 亿片，2027 年全球 MicroLED 市场收入将达到 718 亿美元。Mini/Micro LED 将成为 LED 未来的収展斱向。
整体来看，第三代半导体工业化技术逐步稳定，产品商业化持续推进。全球第三代半导体产业仍然由美日欧龙头企业主导，国际龙头企业大力完善产业布局，加强上下游深化战略合作，锁定货源抢占市场份额，强化竞争优势。国内主流企业积极扩产布局，产业进入扩张期。龙头企业紧抓国产替代机遇，产业链合作水平不断提升。而传统半导体企业依托资金、技术、渠道以及商业模式的优势，积极布局第三代半导体。
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