半导体行业深度研究：第三代半导体新能源汽车+AIOT+5G撬动蓝海市场碳中和引领发展热潮-20211026（79页）.pdf

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1、GaN 作为第三代半导体具有宽带隙(3.4 eV)、击穿场强大(3.3 MW / cm)、电子饱和漂移速度高(2.7 * 107 cm / s)等物理结构优势。在以往的半导体材料中，Si 是目前集成电路及半导体器件的主要材料，但其带隙窄，击穿电压低，在高频高功率器件的应用上效果不佳。以 GaAs 代表的第二代半导体材料由于电子迁移速率高，抗辐射等优点在微波通信领域有着重要的应用价值，是目前通信用半导体材料的基础。然而，GaAs 的带隙和击穿电压仍难以满足高频高功率器件的要求。而 GaN 相较前两代半导体材料具有更大的禁带宽度和击穿电压，同时化学稳定性高，能够耐高温，耐腐蚀，因此在光电器件以及高

2、频高功率电子器件应用上具有广阔的前景。制备成本：与传统产品价差持续缩小，综合成本优势明显第三代半导体制备方法：Si 单晶主要采用直拉法，生长速度较为缓慢。对于硅来说，72h 可生长出 2m3m 左右的硅单晶棒，一根单晶棒一次能切下上千片硅片，12in(305mm)是高端 IC 芯片主流尺寸。SiC 没有液态，只有固态和气态，升华温度约 2700，不能用拉硅单晶的方法制备。目前制备半导体级高纯度 SiC 单晶，主要为 Lely 改良法，最快的 SiC 单晶生长方法，生长速度在每小时 0.1mm0.2mm 左右，72h 仅生长 7.2mm14.4mm。GaN 主要在蓝宝石衬底上生长 GaN 厚膜，

3、价格较为昂贵。GaN 极其稳定，熔点约为1700，具有高电离度，很难采用熔融的结晶技术制作 GaN 衬底。目前主要在蓝宝石衬底上生长 GaN 厚膜，然后通过剥离技术实现衬底和厚膜分离，将分离后的 GaN 厚膜做为外延用衬底，主流尺寸为 2in(50mm)。由于价格昂贵，限制了 GaN 厚膜衬底的应用。产品价格不断下降，达到甜蜜点。影响 SiC、 GaN 功率器件价格下降的原因有以下四个方面：第一，上游衬底产能持续释放，供货能力提升，材料端衬底价格下降，器件制造成本降低;第二，量产技术趋于稳定，良品率提升，产能持续扩张，拉动市场价格下降;第三，器件的产线规格由 4 英寸转向 6 英寸、制造技术进一步提升，单片晶圆产芯片量大幅提升，导致成本大幅下降;第四，随着更多量产企业加入，竞争加剧，导致价格进一步下降。整体来看，根据 CASA 的跟踪， SiC、 GaN 产品的价格近几年来快速下降，较 2017 年下降了 50%以上，而主流产品与 Si 产品的价差也在持续缩小，已经基本达到 4倍以内，部分产品已经缩小至 2 倍，已经达到了甜蜜点。