蓝海还是红海？警惕未来第三代半导体的价格战

王记伟报道(文/清泉)随着以硅为代表的半导体技术接近极限，新材料、新封装、新架构等创新技术不断涌现。以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体脱颖而出或成为后摩尔时代集成电路领域最具颠覆性的技术之一。

如今，第三代半导体领域投资布局的热潮已经传遍全球，尤其是在中国，第三代半导体项目相继上马。然而，毫无疑问，国内和国外在技术进步方面仍有很大差距。面对国外领先企业在先进技术上的布局以及后续的量产，技术升级带来的成本降低无疑会给国内企业带来巨大的价格竞争压力。

走向规模化量产，未来5年进入高速发展期

碳化硅和氮化镓作为宽带隙半导体材料，具有功率转换效率更高、工作频率更高、芯片面积更小、单个器件耐压特性更好等诸多优异特性。由5G基站、电力转换、雷达探测、航空航天、电动汽车、光伏逆变器等新兴应用驱动。第三代半导体开始从研发阶段走向量产，其工业应用进入快速发展期。

第三代半导体产业技术创新战略联盟秘书长俞昆山在接受基伟网采访时表示：“未来五年将是第三代半导体产业发展的高速期，产业应用将迎来快速发展。目前，全球资本加速进入第三代半导体材料和器件领域，相应的产能也有较大提升。特别是世界上一些龙头企业经历了频繁的扩产和并购，正处于产业爆发阶段。”

根据Yole数据，碳化硅功率器件市场规模将从2018年的4亿美元增长到2024年的50亿美元，复合年增长率约为51%；碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美元增长到2024年的11亿美元，复合增长率为44%；全球氮化镓功率器件市场将从2020年的4600万美元增长到2026年的11亿美元，复合年增长率约为70%。

在近日召开的中国半导体行业协会第十五届半导体分立器件年会上，中国电子科技集团公司原副总经理、研究员赵正平也认为，经过20多年的发展，宽带隙半导体SiC/GaN已经进入产业高速发展期。但SiC器件要在工业上得到广泛应用，仍需不断降低成本，推动大规模量产是重要的发展方向；此外，该器件的性能、可靠性和抗浪涌能力也需要提高，以满足大规模和广泛使用的需要。

同时，赵正平指出，由于硅器件已经在工业上得到应用，向SiC迁移存在固有惯性。因此，需要加强器件设计生产领域与应用领域的结合，在新的拓扑结构、驱动电路、寄生效应抑制等方面营造良好的生态。

产能提升，成本逐年下降

如上所述，价格是制约第三代半导体广泛产业化应用的主要因素之一。复杂的制造工艺和较高的原材料及技术要求，提高了第三代半导体的量产难度，进一步提高了成本。与硅器件相比，碳化硅和氮化镓的价格仍然很高，但这种情况正在改变。

由于国际巨头在第三代半导体领域的过度投入，随着碳化硅6英寸衬底和外延片质量的提升，以及8英寸生产线实现规模化生产，降本效果将逐步显现。

2019年5月，美国CREE公司宣布将投资1张票据

不久前，英飞凌大中华区电源与传感系统事业部副经理陈志兴也表示，在三到五年内，英飞凌将有机会将碳化硅和氮化镓的成本降低到与硅基器件类似的水平。目前，英飞凌已推出Cool SiC和Cool GaN系列产品线，并实现量产。

数据来源：鼠标、数码钥匙、计算机辅助空间分析研究

蓝海前景下，国内厂商须避免陷入红海价格战

相比之下，虽然国内在第三代半导体领域的投资和建设非常火热，但技术与国外仍有明显差距。

俞昆山指出，“在碳化硅材料上，我国面临衬底、外延和芯片封装等一些关键瓶颈技术，尤其是衬底是卡脖子技术。国内碳化硅4英寸技术已经成熟，6英寸技术才刚刚起步。加速6英寸衬底和外延材料的产业化刻不容缓。从6英寸到8英寸，中国仍然面临着很大的门槛。”

资料来源：卡萨研究

显然，随着CREE、英飞凌、意法半导体、罗姆等国际领先企业实现产能扩张和8英寸晶振，

圆逐渐走向量产，可以预计明年将有大规模的产能释放。

为此，于坤山发出警示:“8英寸（碳化硅）的制造成本比6英寸将大幅降低，未来面临着严酷的市场竞争，最后有可能掀起价格战。如果国内不能尽快地实现碳化硅8英寸技术的突破，那将意味着我们在国际竞争中将处于不利的地位。同样，氮化镓要想打开电力电子与微波射频领域的应用市场，面临的挑战依然是量产和降低成本。”

“理论上，从6英寸到8英寸碳化硅器件价格肯定会降低，但是降低的幅度取决于具体的产量和市场的总体需求。” 爱集微高级分析师朱航欧对此表示。

北京三安光电有限公司副总经理陈东坡指出：“目前来看，8英寸还有很多问题需要解决，由于成熟度的原因，当下性价比还没有明显显现出来。不过，8英寸晶圆的成功制造给国内产业界带来信心，说明实践上是可行的，也会加速国内在这一方面的投入。”

但不可否认，随着未来成本下降，不管是价格上还是技术上，国内厂商面临的竞争将更加激烈。

陈东坡指出，“目前国内厂商的应对之道，首先要把6英寸做好，同时尽快启动8英寸的研发与建厂工作。”

朱航欧认为，“目前产量的上升会让更多企业有机会去试用，碳化硅器件应用进程会得到加速。国内企业只有提升产品质量，加速研发进程，才能在这一波角逐中更好的生存下去。”

在以硅为代表的第一代半导体发展历程中，国内半导体产业走了不少弯路，导致现在处处被卡脖子。而第三代半导体的出现为国内提供了一个后来居上的发展机会，有望成为我国半导体技术和产业崛起的新突破口。鉴于此，在产业链布局与建设方面更需吸取以往的经验和教训，注重产品质量和关键技术水平的提升，充分了解市场及产业整体需求，实行有序扩产，避免低端重复建设，以应对国际龙头企业在技术和价格上的竞争压力。