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第三代半导体

第三代半导体中的“代”指的是半导体衬底材料的变化,并非指某一代更优。 从材料分类看,第三代半导体材料主要有四类,包括

  1. SiC

  2. III 族 氮化物(典型代表 GaN)

  3. 宽禁带氧化物(典型代表 ZnO),用于压力传感器、记忆存储器、柔性电子器件,目前技术和应用不成熟,主要产品有 发光二极管、激光、纳米发电机、纳米线晶体管、紫外探测器等

  4. 金刚石,用于光电子、生物医学、航空航天、核能等领域的大功率红外激光器探 测器,技术和应用还在开发中。

目前四类材料中以 SiC、GaN 两种材料为主,有三大主要下游应用,分别为光电子器件、电力电子器件和微波射频器件

SiC

具备耐高压、耐高温、低能量损耗的特点,是全球最先进的第三代半导体材料,是卫星通讯、高压输变电、轨道交通、电劢汽车、通讯基站等重要领域的核心材料,被认为是 5G 通信晶片中最理想的衬底。以碳化硅为衬底制成的功率器件相比硅基功率器件具有优越的电气性能,高耐压、大功率特性,使其可用于制造 MOSFET、IGBT、SBD 等器件,用于新能源车、智能电网等行业。

GaN

具有高临界磁场、 高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点,是超高频器件的极佳选择,适用于 5G 通信、微波射频等领域的应用。 相较于Si、SiC,在中高频驱动逆发器的快速切换的场景中,如果采用传统的MOSFET 和 IGBT,会产生不可接受的损耗,而 GaN 晶体管的源极、栅极、漏极均在同一个平面,能够克服这样的损耗。

国家研发计划已明确第三代半导体是重要发展方向:

  • 第三代半导体下游应用切中“新基建”中 5G 基站、特高压、新能源充电桩、城际高铁交主要领域。

  • 第三代半导体产品主要使用成熟制程工艺,国内厂商起步与国外厂商相差不大,有望实现技术上的追赶。

线索:

  • 媒体:第三代半导体产业将写入十四五规划

    权威消息人士透露,我国计划把大力支持发展第三代半导体产业,写入正在制定中的“十四五”规划,计划在2021-2025年期间,在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面,大力支持发展第三代半导体产业,以期实现产业独立自主。 (中证报)

概念股:

名称
标的指数
关联
核心
公司与中科院电子研究所和西安电子科大合作研发的SIC 和GaN的第三代半导体材料具有耐高压,耐高温以及高速和高效的特点。
公司正在与北京大学合作研发垂直结构的氮化镓二极管
公司是整个LED行业的龙头,公司的主要业务包括高端氮化镓LED衬底、外延、芯片;高端砷化镓LED外延、芯片;大功率氮化镓激光器;特别是封装产品应用四个产品方向的研发
公司将继续专注第三代半导体晶体产业,拓展碳化硅在 5G GaN on SiC HEMT、SiC SBD、SiC MOSFET、SiC IGBT 等元器件芯片方面的应用 SiC
国内首条6英寸商SiC晶元生产线已经量产
公司从事第三代半导体业务,主要是指GaN(氮化镓)材料的生长与器件的设计,公司已成功研制8英寸硅基氮化镓外延晶圆,且正在持续研发氮化镓器件 MEMS
国内电源管理领军者,主营充电器主控芯片,与oppo合作研发过GaN的充电器 快充
公司已建成6英寸的硅基氮化镓集成电路芯片生产线,涵盖材料生长、器件研发、GaN电路研发、封装、系统应用的全技术链
公司的产品涉及涉及氮化镓的研发和生产,外延片的技术就是研发氮化镓材料的生长技术
安世半导体生产的GaN产品车载GaN已经开始量产。
公司主营功率半导体芯片及器件,积极布局 IGBT、固态脉冲开关及第三代半导体等前沿领域
在吉林打造百亿元半导体产业园,涉及第三代半导体材料器件