在以矽為代表的半導體工藝漸近極限之際，新材料、新封裝、新架構等創新技術不斷湧現。 以碳化矽、氮化鎵為代表的第三代半導體脫穎而出，或成為後摩爾時代積體電路領域最具顛覆性的技術之一。

時下，第三代半導體領域的投資佈局熱潮遍及國內外，尤其是在國內，各地紛紛上馬第三代半導體專案。 但不容置疑的是，在技術先進性上國內與國外仍然存在顯著差距，面對國外龍頭企業在先進工藝上的佈局與接下來的量產，工藝提升帶來的成本降低，無疑將給國內企業帶來巨大的價格競爭壓力。

走向規模化量產，未來 5 年進入高速發展期

作為寬禁帶半導體材料，碳化矽、氮化鎵具有許多優異的特性，如更高的功率轉換效率、更高的工作頻率、更小的晶元面積、單個器件更好的耐壓特性等。 而在 5G 基站、電源轉換、雷達探測、航空航太、電動汽車、光伏逆變等新興應用的推動下，第三代半導體開始從研發階段走向大規模量產，產業應用進入快速發展期。

第三代半導體產業技術創新戰略聯盟秘書長於坤山在接受集微網採訪時表示：”未來 5 年將是第三代半導體產業發展的一個高速時期，產業應用將迎來快速發展。 目前全球的資本加速進入第三代半導體材料、器件領域，相應的產能大幅提升，特別是國際上的一些龍頭企業，擴產和企業併購頻發，處於產業爆發的搶跑階段。 ”

根據 Yole 數據，碳化矽功率器件市場規模將從 2018 年的 4 億美元增加到 2024 年的 50 億美元，年複合增速約 51%; 碳化矽襯底材料市場規模將從 2018 年的 1.21 億美元增長到 2024 年的 11 億美元，複合增速達 44%; 全球氮化鎵功率器件市場將從 2020 年的 4600 萬美元增加到 2026 年的 11 億美元，年複合增速約 70%。

而在前不久召開的第十五屆中國半導體行業協會半導體分立器件年會上，中國電子科技集團公司原副總經理、研究員趙正平也認為，經過 20 多年發展，寬禁帶半導體 SiC/GaN 已進入產業發展的高速期。 但要走向產業廣泛應用 ，SiC 元件仍需不斷降低成本，推進大尺寸量產是重要發展方向;另外，器件的性能、可靠性、抗浪湧能力等也需提高才能滿足大規模廣泛使用需求。

趙正平同時指出，由於產業界已經用慣了矽器件，在向 SiC 的遷移上存在著固有的惰性，因此，器件設計生產領域和應用領域需加強結合，在新拓撲結構、驅動電路和抑制寄生效應等方面要創造良好的生態。

產能提升，成本逐年下降

正如上所述，目前制約第三代半導體走向廣泛產業化應用的一個主要因素是價格。 複雜的製造工藝流程和更高的原材料、技術要求提高了第三代半導體的量產難度，進一步抬高了成本。 與矽器件相比，碳化矽、氮化鎵在價格上仍然處在高位，但這一狀況正在改變。

因國際巨頭在第三代半導體領域的加碼投資，隨著碳化矽 6 英寸襯底、外延片品質提高 、8 英寸產線實現規模化生產，降本效應將逐漸顯現。

2019年5月，美國CREE公司宣佈5年內將投資10億美元用於擴大碳化矽產能（其中4.5億美元用於8英寸量產），到2024年全部完工時將帶來碳化矽晶圓製造產能的30倍增長和碳化矽材料生產的30倍增長。

2021 年 7 月 27 日，意法半導體宣佈，已製造出業界首批 8 英寸 SiC 晶圓。 與 6 吋晶圓相比 ，8 吋晶圓將製造晶片的可用面積幾乎擴大一倍，合格晶片產量是 6 吋晶圓的 1.8-1.9 倍，產能將大幅提高。

前不久，英飛淩大中華區電源與感測器系統事業部協理陳志星亦表示，三至五年後英飛凌有機會把碳化矽、氮化鎵成本降到跟矽基器件相仿的程度。 目前，英飛淩已推出 Cool SiC、Cool GaN 系列產品線，並實現量產。

數據來源 ：Mouser、Digi-Key、CASA Research

藍海前景下，國內廠商須避免陷入紅海價格戰

相較之下，雖然國內在第三代半導體領域的投資與建廠非常火熱，但在技術上與國外仍然存在明顯差距。

於坤山指出，「在碳化矽材料上，國內面臨著襯底、外延及晶元封裝等一些關鍵瓶頸技術，尤其是襯底是卡脖子技術。 國內碳化矽 4 英寸技術已成熟 ，6 英寸剛剛起步，急需加速 6 英寸襯底和外延材料的產業化，而從 6 英寸到 8 英寸，國內還面臨一大門檻。 ”

數據來源 ：CASA Research

顯見的是，隨著CREE、英飛淩、意法半導體、羅姆等國際龍頭企業紛紛實現產能擴建以及8英寸晶圓逐漸走向量產，可以預計明年將有大規模的產能釋放。

為此，於坤山發出警示 ：「8 英寸（碳化矽）的製造成本比 6 英寸將大幅降低，未來面臨著嚴酷的市場競爭，最後有可能掀起價格戰。 如果國內不能儘快地實現碳化矽 8 英寸技術的突破，那將意味著我們在國際競爭中將處於不利的地位。 同樣，氮化鎵要想打開電力電子與微波射頻領域的應用市場，面臨的挑戰依然是量產和降低成本。 ”

“理論上，從 6 英寸到 8 英寸碳化矽器件價格肯定會降低，但是降低的幅度取決於具體的產量和市場的總體需求。” 愛集微高級分析師朱航歐對此表示。

北京三安光電有限公司副總經理陳東坡指出：「目前來看 ，8 英寸還有很多問題需要解決，由於成熟度的原因，當下性價比還沒有明顯顯現出來。 不過 ，8 吋晶圓的成功製造給國內產業界帶來信心，說明實踐上是可行的，也會加速國內在這一方面的投入。 ”

但不可否認，隨著未來成本下降，不管是價格上還是技術上，國內廠商面臨的競爭將更加激烈。

陳東坡指出，「目前國內廠商的應對之道，首先要把 6 英寸做好，同時儘快啟動 8 英寸的研發與建廠工作。 ”

朱航歐認為，「目前產量的上升會讓更多企業有機會去試用，碳化矽器件應用進程會得到加速。 國內企業只有提升產品品質，加速研發進程，才能在這一波角逐中更好的生存下去。 ”

在以矽為代表的第一代半導體發展歷程中，國內半導體產業走了不少彎路，導致現在處處被卡脖子。 而第三代半導體的出現為國內提供了一個後來居上的發展機會，有望成為我國半導體技術和產業崛起的新突破口。 鑒於此，在產業鏈佈局與建設方面更需吸取以往的經驗和教訓，注重產品品質和關鍵技術水準的提升，充分瞭解市場及產業整體需求，實行有序擴產，避免低端重複建設，以應對國際龍頭企業在技術和價格上的競爭壓力。