CQ9电子官方网站第三代半导体材料产业技术分析报告：聚焦产业关键技术把握第三代半导体发展机遇【中国科讯】5G 通信技术、新能源汽车推广以及光电应用推动第三代半导体产业蓬勃发展。2017 年，中国GaN 和SiC 器件市场规模达30.8 亿元。目前， 在应用结构方面，GaN 基LED 占比高达70.0%，射频通信和功率器件领域合计占比不足30% ；SiC 器件市场上，功率因数校正电路占比超过50%，光伏逆变器占比约为23.8%，其他应用包括不间断电源、纯电动汽车/ 混合动力汽车及轨道交通等。
2017 年国内投资热情高涨，投产GaN 材料和SiC 材料相关的项目共6 个，涉及金额超过84 亿元，占当年总投资金额的12%。
（1）晶体材料制备技术与设备，大尺寸、高性能单晶衬底产业化技术，开发先进的国产化工艺装备，以满足第三代半导体未来高速发展对装备的需求；
在光明前景的驱动下，目前全球各国均在加大力度布局第三代半导体领域，但我国在第三代化合物半导体产业化方面进度还较缓慢，技术亟待突破。当前，第三代半导体在电力电子和射频器件领域面临重要窗口期，国际半导体产业巨头尚未对行业标准和技术形成完全垄断，在政策和市场双重推动下，中国第三代半导体产业发展正当时。
第三代半导体材料包括以氮化镓（GaN）为代表的宽禁带III 族氮化物、以碳化硅（SiC）为代表的宽禁带IV 族化合物以及宽禁带氧化物， 是固态光源和电力电子、微波射频器件的“核芯”， 在半导体照明、新一代移动通信、新能源并网、智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景，正在成为全球半导体产业新的战略高地1。
2018 年6 月，首个完整版全球统一5G 标准正式出炉，5G 通讯的应用，将会大大推动第三代半导体产业化的进程。未来五年，通信产业向5G 时代的性转变有望深刻重塑射频技术产业现状，将为GaN 射频器件带来重大市场机遇。根据Skyworks 预测， 到2020 年，5G 应用支持的频段数将达到50 个以上，全球移动通信网络支持的频段总数将超过90 个。由于5G 具有全频通信的特性，伴随着5G 技术商用进程的加速，其高速率和低延迟的要求对射频通信器件的功率、频率范围、传输效率及传输可靠性等指标提出了新的需求，这将直接带动以GaAs、GaN 为代表的化合物半导体产业链快速发展。
新能源汽车和充电桩市场是SiC 功率器件市场增长的重要动力。我国作为全球最大的新能源汽车市场，根据中汽协的数据，2017 年我国新能源汽车销量达到77.7 万辆，同比增长53.3%， 远高于同期全国汽车销量增长幅度，这使得第三代半导体器件在该领域的应用规模接近1 亿。新能源汽车对IGBT、MOSFET 等功率器件的需求和要求显著高于传动内燃机汽车。以SiC 为代表的化合物半导体功率器件相比于传统硅基器件具有耐高温高压、可高速开关、开关损耗和导通电阻更低等特性，使得功率系统体积更小且能耗耕地，因此被产业界公认为新能源汽车功率器件的主要发展方向。
我国第三代半导体材料成功产业化的第一个突破口是光电子领域的半导体照明产业。目前，我国已成为全球最大的半导体照明产品生产和出口地。
按照Yole 发布的调研结果，无论GaN 衬底在激光器、LED、功率电子器件的应用如何发展， GaN 衬底市场份额扩展的关键驱动力将主要来自LED。GaN 衬底作为蓝宝石或者Si 之后的衬底，将进一步大大提升LED 性能。在美国厂商Sorra 和日本松下带动下，众多LED 厂商相继开始认真规划将GaN 衬底应用于聚光照明和汽车照明的发展策略，这也将推动GaN 衬底需求的持续增长。当前的主要障碍在于GaN 衬底的价格，预计到2020 年，Si 基GaN 元件售价会和Si 基MOSFET 以及Si 基IGBT 售价相当2。
2014 年初，美国宣布成立“下一代功率电子技术国家制造业创新中心”，期望通过加强第三代半导体技术的研发和产业化，使美国占领下一代功率电子产业这个正出现的规模最大、发展最快的新兴市场，并为美国创造出一大批高收入就业岗位。
日本建立了“下一代功率半导体封装技术开发联盟”，由大阪大学牵头，协同罗姆、三菱电机、松下电器等 18 家从事SiC 和GaN 材料、器件以及应用技术开发及产业化的知名企业、大学和研究中心，共同开发适应SiC 和GaN 等下一代功率半导体特点的先进封装技术。
欧洲启动了产学研项目“LAST POWER”， 由意法半导体公司牵头，协同来自意大利、德国等六个欧洲国家的企业、大学和公共研究中心，联合攻关SiC 和GaN 的关键技术。项目通过研发高性价比且高可靠性的SiC 和GaN 功率电子技术，使欧洲跻身于世界高能效功率芯片研究与商用的最前沿。
我国的“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015 年5 月， 中国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地；国家科技部、工信部、北京市科委牵头成立第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA），对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义3 ；还与荷兰代尔夫特理工大学签订战略合作协议，标志着该基地引进国际优势创新资源、汇聚全球创新创业人才取得新进展4。
2016 年，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，启动一批面向2030 年的重大项目，第三代半导体被列为国家科技创新2030 重大项目“重点新材料研发及应用”重要方向之一。2017 年北京CQ9电子官方网站、江苏、广东及山东等地共出台62 项促进化合物半导体发展的相关政策，从政策内容看，在地方政府的“十三五规划”、“重点研发计划”、“科技创新规划”涉及第三代半导体条款的政策达30 条。预计未来3~5 年，国内第三代半导体产业将形成几个集聚区，分别是京津冀、长三角、珠三角和闽三角，注重第三代半导体产业对当地经济结构调整、产业转型升级的促进作用，政策的超前部署将促进第三代半导体产业呈现迅猛发展势头。
GaN 电力电子方面，美国拥有较为完整产业链，欧盟在该领域主要集中在外延环节。亚洲企业在材料环节占优。日本信越、富士电机和汉磊等在衬底和外延表现突出。
SiC 电力电子方面，美国在SiC 领域全球独大，并且占有全球SiC 70%~80% 的产量。欧洲拥有完整的SiC 衬底、外延、器件、应用产业链， 日本是设备和模块开发方面的绝对领先者。
在射频微波领域，目前全球约有超过30 家企业已经从事GaN 的研发生产，其中10 家左右已经实现了GaN 的量产化和商业化。美国、欧洲、日本等在军事雷达和无线基站通信方面走在世界前列。欧洲在GaN 应用于5G 通信方面的研发成果较多，技术创新能力强。日本在GaN 射频领域的研发和应用，多数以民用通信为主，军事通信探测为辅。
在半导体照明领域，截至目前日亚化学在LED 芯片方面的销售仍稳居全球第一，德国欧司朗（Osram）、荷兰飞利浦照明（Philip Lumileds）、韩国三星等在封装方面领先全球，中国木林森也在2014~2015 年全球LED 封装营收排名中进入前十。
在激光器方面，日本日亚（Nichia）、德国欧司朗（Osram）走在了国际前列。日本的住友电工、日立电缆等企业在衬底材料方面具有较深的技术储备；而美国的Kyma 公司、法国的Lumilog 公司也相续实现了2 英寸GaN 衬底的研发和产业化开发。
在探测器方面，美国通用电气（GE）公司于2008 年已经发布了具有日盲特性，单光子探测效率可达到9.4%，而暗计数仅为2.5kHz 的SAM 结构4H-SiC APD。韩国的Genicom 公司和日本的Kyosemi 公司可以批量供应GaN 紫外探测器，其中Genicom 公司已经推出了多款GaN 紫外探测器的模块化应用产品5。
2017 年，无论是国际还是国内市场，第三代半导体市场端推进速度显著加快，使得2017 年成为第三代半导体产品开始实质性市场渗透的一年。
2017 年，GaN、SiC 在电力电子的市场渗透显著加快。初步估计，2017 年SiC 电力电子器件的市场规模在2.7~3.1 亿美元之间，GaN 电力电子器件的市场规模约为2195 万美元。两者合计达2.9~3.3 亿美元，第三代半导体电力电子器件2017 年的市场占有率已经达到2.2%~2.5% 左右。
GaN、SiC 在电力电子市场的前景仍然看好。Yole 预测到2022 年，SiC 器件整体规模将增长至10 亿美元以上，2022 年以后市场增长速度将进一步加快；GaN 功率半导体也开始进入市场， Yole 预测，GaN 功率器件市场将在2022 年达到超过4.5 亿美元的规模6,7。
根据Yole 数据，2015 年是GaN 射频行业的重要一年，由于中国大量采用LTE 网络，无线基础设施市场销售大幅增长。到年底，RF GaN 市场总量接近3 亿美元。未来两年的销售额可能不会飙升，但增长将继续，主要是由于无线基础设施和国防市场对GaN 技术的采用增加。经过2015~2016 年的缓慢发展，5G 基站的更新换代以及设备小型化的巨大需求，推动了全球射频功率器件市场在2016~2022 年将以9.8% 的复合年增长率快速增长，市场规模有望从2016 年的15 亿美元增长到2022 年的25 亿美元。
2017 年，GaN 射频市场规模约为3.5~4 亿美元，在3W 以上的GF 射频市场的渗透率超过20%。GaN 在基站、雷达和航空应用中，正逐步取代LDMOS。未来5~10 年，Yole 预计GaN 将逐渐成为3W 及以上RF 功率应用的主流技术。在实施5G 网络的带动下，2019~2020 年将出现重大推动。从2016 年到2022 年复合年增长率为14％。2022 年，GaN RF 器件的市场营收预计将达到11 亿美元，约占3W 以上的RF 功率市场的45%8。
2017 年是我国第三代半导体产业开始进入实质性推进的一年。据初步统计，2017 年我国第三代半导体整体产值约为6578 亿元（包括半导体照明），较2016 年同比增长25.83%。其中电力电子产值规模近10 亿元，较上年增长10 倍以上；微波射频产值规模30.32 亿元，较上年增长了177.91% ；光电（主要为半导体照明）产业规模约3538 亿元，较上年增长了25.34%。
一，涉及第三代半导体领域的企业数量有所增加。相较2016 年企业观望和关注概念的态度，2017 年不少企业均开始布局和进入第三代半导体领域的各个环节和细分领域。
三，由于尚未进入量化生产阶段，成本居高不下，目前产品的单价仍然非常高，因此，尽管产量并未形成规模，但产值相对较高。从产业链协同上来看，国内的第三代半导体领域并未实现全产业链协同，供应链仍然主要依靠国外企业9。
按品牌结构看，思佳讯科技（Skyworks）、威讯联合（Qorvo） 以及新博通（Broadcom） 等射频器件供应商凭借在基站和移动端稳定的出货量，在中国化合物半导体（含GaAs）市场上地位稳固，占据较大的市场份额。而以英飞凌（Infineon）、科锐（CREE）为代表的功率器件涉及企业也发展迅速，占据了一定市场份额10。
按应用结构看，预计到2020 年，而在5G 通信、新能源汽车等利好因素的驱动下，射频通信、功率器件相关应用的市场规模将会大幅提升， 分布达到540.7 亿元和66.8 亿元，半导体照明销售额逐步提升，预计达到99.9 亿元，其他应用领域销售额约43.6 亿元11。
2017 年， 在GaN 基LED 器件继续普及， 大功率射频器件加速发展的背景下，GaN 器件市场继续保持平稳快速增长，全年销售额达到20.8 亿元，增速达到32.3%，同比微幅上调7.1 个百分点。预计到2020 年，GaN 市场规模将达到99.8 亿元。
应用结构方面，GaN 基LED 由于市场较为成熟，占比高达70.0% ；而在射频通信和功率器件领域，虽然GaN 器件性能优势明显，但是由于价格始终居高不下，因此市场渗透率较低，合计占比不足30%。
2017 年，中国SiC 器件市场迎来快速增长， 全年销售额达到10 亿元，同比增长28.9%，增速上浮12.1 个百分点。按产品结构看，SiC 二极管占比超过85%，预计未来几年，SiC 晶体管的市场占比将会逐步提升。
从应用结构来看，中国SiC 器件市场上，功率因数校正电路相关应用依然处于领先地位，占比超过50% ；紧随其后的应用领域光伏逆变器占比约为23.8% ；其他应用包括不间断电源、纯电动汽车/ 混合动力汽车及轨道交通等。
我国是全球最大的功率半导体市场之一，增速快，但进口替代亟需突破。据中国半导体行业协会数据，我国功率半导体市场规模的近6 年的年均复合增速约8.53%，意味着2017 年功率半导体市场规模约为2200 亿元~2500 亿元左右。但我国功率半导体行业也是国产化率最低的行业之一，以IGBT 为例，国产化率仅为10%，其余90% 依赖进口。在新能源应用、轨道交通、新能源汽车等多个产业市场需求强力支撑下，高端器件急需进口替代。第三代半导体材料功率器件或将成为突破口。2017 年，SiC、GaN 器件在我国电力电子应用领域的渗透速度显著加快。据CASA 统计， 2017 年我国国内市场应用SiC、GaN 功率器件的规模约为18.3 亿元左右，在我国功率半导体器件的市场渗透率约1.5%~1.9% 左右。
但是目前市场90% 为进口产品所占有，主要为Cree、Infeneon、Rohm 等占有，国内自产的功率器件目前仅在SiC 二极管上有形成实质性销售。
电源领域是最大的应用细分市场。工商业电源方面，数据中心市场正以惊人的速度采用GaN、SiC 的解决方案，而国内的通信设备供应商也在基站电源大规模采用第三代半导体材料。
2017 年该领域的市场规模达到近5 亿元，预计未来5 年的市场增长率将超过45%。消费类电源方面，受成本影响将会出现分化，价格敏感程度较低的产品将接受度较高，但整体渗透速度仍将比较缓慢。
在太阳能光伏领域，国内前几大的太阳能光伏厂商均已经开始采用SiC 器件，而小型厂商也在跟进，受价格和产品成熟度影响，目前PV 领域渗透较快的仍是SiC 二极管和SiC 混合模块。2017 年，第三代半导体器件在PV 领域市场增速超过70%。预计至2022 年，PV 光伏应用市场规模将超过20 亿元12。
2017 年，我国第三代半导体微波射频电子市场规模约为12.08 亿元，较2016 年同比增长28%。在国防、航天应用方面，GaN 器件的市场规模仍在持续放大，并将保持较快增速至2022 年。而民用市场在2017 年悄然起量，形成实质性的规模销售，销售规模达2.35 亿元，较上年增长了10 倍。主要受几方面因素影响：
一是GaN 微波功放器件经过前几年中下游协同开发， 产品和解决方案已经初步实现产业化，产品性能和技术水平逐渐提高。
二是GaN 微波器件涉及国防领域，较为敏感，国内华为、中兴等用量大的企业均在提前布局和推进使用。
从细分市场来看，国防军事与航天仍是射频器件最大市场，无线基础设施是发展最快也是最看好的市场应用。除此之外，在汽车射频应用， 无人机及无人机干扰，无线专网（公安局、林业局等），无线通讯配套直放站等利基市场领域，GaN 射频器件也开始渗透。
从市场渗透来看，目前GaN 射频功放器件主要面向5G 和部分4G 市场，挑战LDMOS 的市场份额。而在无线基站方面，全球移动通信基站射频功率器件的市场规模在约10 亿美元，我国仅中兴、华为、大唐等企业的总需求就在3~4 亿美元，GaN 射频器件的渗透率约为8%~12%， 较上年显著提升。
我国目前GaN 射频产品的进口依赖度较高。目前国内民用市场下游所采用的主流GaN 射频功率器件产品主要为欧、美、日产品，民用市场进口产品占比超过八成。国内也有一些厂家开始推出一些GaN 射频产品并形成了一定销售量， 但在技术、产品成熟度、解决方案及市场推广能力、稳定供货等多方面尚无和国外产品竞争的实力。我国自产的具有良好性能和稳定量产供货能力的GaN 产品迫在眉睫。
从市场前景来看，目前我国正处于4G 网络成熟，并向5G 网络过度的临界点，未来，预计包括基站和无线回程在内的电信基础设施市场将占据整体射频市场的半壁江山。因此预计2017~2022 年期间，我国GaN 射频器件市场将保持76% 年度增长率，2022 年市场规模将达到200 亿元左右13。
我国第三代半导体材料成功产业化的第一个突破口是光电子领域的半导体照明产业，目前我国已成为全球最大的半导体照明产品生产和出口地。2017 年，我国半导体照明产业整体产值将达到6538 亿元，同比增长25.3%。其中，外延芯片环境产值将达232 亿元，增长28% ；封装环节产值963 亿元，同比增长29% ；下游应用产值5343 亿元，同比增长25%。其中，我国GaN 基蓝绿芯片产量占整个芯片市场的80%14。
2014 年以来， 英飞凌收购美国国际整流器公司（IR）、射频器件领先厂商TriQuint 和RFMD 宣布合并成立Qorvo 公司、安森美收购仙童（Fairchild）。2016 年，英飞凌以8.5 亿美元的价格收购SiC 衬底及其相关应用领先厂商Wolfspeed，2018 年3 月，科锐（CREE）以约3.45 亿欧元收购英飞凌科技射频（RF）功率业务， 收购稳固了Wolfspeed 在射频碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）技术方面的领导地位15。
2017 年，一些行业外的大型企业基于自身应用需求，以战略投资入股的形式对业内具有核心技术的创新型小企业进行整合（详见表2）。扩产方面，上游材料和芯片的主导企业如CREE、II-VI、Rohm 等目前都处于供不应求状态，开展扩产并向产业链上下游延伸是大势所趋。另外，丹佛斯（Danfoss）硅动力事业部与通用电气合作，在美国尤蒂卡投资建设SiC 功率模块生产线 年初建设完成，通用电气将为其中的SiC 模块提供SiC 芯片，这将进一步扩大丹弗斯在SiC 功率模块市场的影响力。
2017 年，国内投资扩产热度空前，扩产项目共计10 起，总投资金额达到700 亿元之巨， 充分凸显在“大基金”带动下，国家、地方、企业联动的投融资生态圈正在发挥积极作用。从扩产的方向看，明确指出投产SiC 材料相关的项目共3 个，涉及金额近65 亿元，占当年总投资金额的9% ；明确指出投产GaN 材料相关的项目共3 个，涉及金额超19 亿元，占当年总投资金额3%（四川益丰电子科技有限公司“6 英寸硅基氮化镓晶圆生产线项目”未披露交易金额）；其他以宽禁带半导体或化合物半导体名义投资的项目达5 起，投资金额近615 亿元，占今年总投资金额的88% ；从扩产的区域看，主要项目的投产计划集中在福建省，这与福建省完备的产业体系和高校的政策引导不无关系；其他地区如四川、安徽、河北等地也均有企业相继投产。从企业投资方向看，三安光电330 亿元投资布局射频、光通讯等7 大领域，士兰微170 亿元投资的产品定位为MEMS（微机电系统）、50 亿元投资定位通讯模块芯片、5G 与射频相关模块，二者的共同点均是踩上5G 和物联网行业风口，扩大高端化合物半导体产能。
在国际并购方面，因为美国、日本号称的“关切”，加强对中国资本对本国并购的限制，从去年福建宏芯基金收购Aixtron 受阻后， 中国资本和企业在半导体领域的收购案较少。
在国内并购方面，2017 年只有奥瑞德和信维通信两家有并购整合动作，涉及金额共计约73 亿元。奥瑞德本身以蓝宝石晶体材料、蓝宝石晶体生长专用装备及蓝宝石制品的研发为主业，此次收购合肥瑞城产业投资有限公司后（实际经营主体为荷兰的Ampleon 集团）开始涉足到射频功率芯片领域。信维通信通过入股德清华莹达成与中电五十五所合作，凭借中点五十五所科研能力，结合信维通信在天线与射频器件领域的优势，双方已站在5G 商用前的风口。
碳化硅领域，中车时代电气6 英寸碳化硅产业基地技术调试完成；全球能源互联网研究院6 英寸碳化硅中试线进入安装调试阶段；世纪金光碳化硅和氮化镓生产线开始安装；中国电子科技集团公司55 所6 英寸碳化硅中试线投入运行。氮化镓领域，江苏能华和英诺赛科的8 英寸Si 基氮化镓生产线相继开始启用；三安集成、海威华芯、江苏华功、大连芯冠等均在有序推进中。
GaN 专利最早是由美国柯达公司于1963 年申请的，由于受到没有合适的单晶衬底材料、位错密度较大、N 型本底浓度太高和无法实现P 型掺杂等问题的困扰，GaN 一度被认为没有价值， 因而发展缓慢。直到1993年，日本日亚化学公司的中村修二等人经过不懈努力突破了制造蓝光LED 的关键技术，GaN 基蓝光LED 的出现，大大扩展了LED 的应用领域，从此掀开了第三代半导体材料GaN 基半导体照明的，此后，随着材料生长和器件工艺水平的不断发展和完善， GaN 基器件的发展十分迅速，进入发展的黄金时期。日本、中国、美国、韩国和中国地区掌握了GaN 材料的大部分专利，约占全球的95%。
SiC 专利最早是由荷兰Lely 发明了一种采用升华法生长高质量单晶体的新方法，到1979年，SiC 蓝色发光二极管问世，SiC 相关技术迎来第一个快速增长。1991年，美国Cree 公司用改进的Lely 法生产出6H-SiC 晶片，并于1994年制备出4H-SiC 晶片。1997 年实现50mm （2 英寸）6H-SiC 单晶的市场化，2000 年实现100mm（4 英寸）6H-SiC 单晶的市场化， 2007 年5 月23 日，Cree 展示100mm 零微管碳化硅基底，2010 年8 月30 日，Cree 展示高品质的150mm 碳化硅基片。这一突破性进展立即掀起了SiC 晶体及相关技术研究的热潮。目前全球掌握SiC 半导体材料技术最多的国家分别是日本、美国、中国、韩国和德国，技术总量约占全球93%，SiC 器件的研究仍处于开发为主，生产为辅的阶段。
（1）单晶生长相关加工工艺， 包括化学气相沉积方法、金属接触（欧姆接触等）、刻蚀工艺、掺杂工艺、外延生长等技术；
（2）电子器件，包括发光二极管（LED）、激光二极管、场效应晶体管—如绝缘栅场效应管（IGFET）、高电子迁移率晶体管（NEMT）、金属- 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、双极性晶体管、结型场效应晶体管（JFET）、金属绝缘体半导体场效应晶体管（MISFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等；
（3）其他应用，主要包括太阳能电池、探测器（紫外探测、红外探测、压力传感器、生物化学探测等）、芯片、基板等。
氮化镓领域专利申请量排名前16 位的机构主要集中在日韩美相关半导体企业，另外中国科学院在该领域的技术持有量也较高。TOP 机构的专利布局主要集中在发光二极管、激光二极管、场效应晶体管等电子器件领域以及点击、沉积方法、外延生长等晶体加工工艺。
国内申请专利较多的机构主要有中科院、西安电子科技大学、中国电子科技集团公司第五十五研究所、三安光电和鸿海精密集团等。专利技术主要集中在LED、FET 等电子器件，以及电极、沉积方法和外延生长等加工工艺。
碳化硅领域专利申请量排名前16 位的机构主要集中在日韩美德相关半导体企业，中国机构在该领域的技术研发相对落后。TOP 机构的SiC 技术布局主要集中在场效应晶体管和发光二极管等电子器件领域，以及沉积方法、介电层、电极CQ9电子官方网站、刻蚀工艺、封装工艺、图形化技术等加工工艺方面。
值得一提的是，SiC 在新能源汽车领域的应用逐渐成为各大机构的技术布局热点。车用辅助设施、充电桩等的整个新能源汽车产业，均会成为支撑碳化硅在中高电压领域高端应用的重要组成部分。新能源汽车目前存在的核心困难是充电速率过慢，主流的研究热点集中在快速充电技术，而快充技术的实现就需要用到高压碳化硅半导体器件。
目前规模化生长SiC 单晶主要采用物理气相输运法或籽晶的升华法。SiC 生长炉技术和工艺过程中的籽晶制备、生长压力控制、温度场分布控制等因素，决定了SiC 单晶质量和主要成本。我国SiC 单晶技术发展迅速，已建立了从生长、切割、研磨到化学机械抛光的完整SiC 单晶衬底材料生产线。SiC 单晶直径已达6 英寸，微管密度与国际产品相当，可提供N 型、半绝缘等不同类型的衬底材料；特别是用于电力电子器件的N 型SiC 衬底材料，已实现电阻率20mΩ·cm、可用面积超过90% 的指标，一定程度上满足国内电力电子器件制备的需求。我国SiC 单晶衬底质量相对国际先进水平还有较大差距。
GaN 薄膜的制备方法已从最初传统的气相外延发展为金属有机物化学气相沉积（MOCVD）、分子束外延等多种工艺。各种工艺都以前体种类与纯度、衬底与缓冲层选择、生长温度与压力等为控制GaN 薄膜质量的关键因素。
在发展第三代半导体所面临的设备问题中， SiC 晶体生长设备、GaN 高温MOCVD 等是制约我国宽禁带半导体技术发展的关键设备。
GaN-on-Si 功率器件被认为是最具市场竞争力的发展方向，成为下一个替代硅基器件的技术。沉积GaN 是GaN-on-Si 材料制备的关键工艺，这也是GaN 器件的核心技术。形成质量优良的GaN 膜是GaN-on-Si 技术的关键。
国内SiC 器件研制起步较晚，2000 年以来国内多家科研院所开展了相关研发工作。2014 年， 浙江大学研制出6000V JBS 芯片，北京泰科天润研发出3300V/10A JBS 芯片，中电集团55 所研制成功10kV JBS 芯片。浙江大合中电集团55 所和山东大学等单位，成功研制4500V/100A JBS 功率模块、4500V/50AJFET 功率模块和10kV/200A 串联功率模块，缩小了我国与国际领先水平的差距。MOSFET 方面，西安电子科技大学、中科院微电子研究所、中电集团55 所相继研制出900V、1200V、1700V 和3300V 样品。
我国半导体照明应用领先国际，目前研究侧重于制备工艺的优化，包括如何通过专门的工艺方法和设备，制造出性能更加优越的适用于电激发光的半导体材料等。
尽快突破大尺寸、高性能单晶衬底产业化技术， 结合产业发展的需要，开发先进的国产化工艺装备， 以满足第三代半导体未来高速发展对装备的需求。
尽快突破SiC MOSFET、GaN HEMT 等芯片设计和工艺实现技术，解决相关的驱动与应用系统仿真等关键技术，解决高压、大电流、高频、高温条件下芯片和模块封装工艺CQ9电子官方网站、测试技术问题。
作为新一代能源技术，SiC 和GaN 电力电子器件在电源转换、逆变器等应用中已经具有技术和综合成本优势，规模化生产会促进价格进一步下降，将在中小功率市场快速启动，如充电桩、汽车电子、光伏逆变、电源转换等领域。
半导体照明在过去10 多年已形成完整的高技术产业，目前正由光效的技术推动向成本和品质的应用拉动转变。
GaN 功率放大器将成为移动通信基站的主流技术，正向高频率、大带宽、高效率快速演进， 应用将全面启动，随着行业龙头大举进入，市场格局必将重塑17。
1 第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带的半导体材料。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟的第三代半导体材料是 SiC 和 GaN，而ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。因此，本报告中的研究对象仅涵盖碳化硅（SiC）与氮化镓（GaN）。
