1、半导体材料行业详细：半导体是指在常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料。常见的半导体包括硅、锗等元素半导体及砷化镓、碳化硅、氮化镓等化合物半导体。半导体不错分为四类居品快播伦理片，分别是集成电路、光电子器件、分立器件和传感器。半导体是电子居品的中枢，是信息产业的基石，亦被称为当代工业的“食粮”。半导体居品平素应用于转移通讯、诡计机、电力电子、医疗电子、工业电子、军工航天等行业。

半导体行业是当代经济社会发展的政策性、基础性和先导性产业，具未必期难度高、投资鸿沟大、产业链纪律长、居品种类多、更新迭代快、下流应用平素的特质。半导体制造产业链包含联想、制造和封装测试纪律，半导体材料和斥地属于芯片制造、封测的撑捏性行业。

2、宽禁带半导体材料简介：常见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体及砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料。从被磋磨和鸿沟化应用的时刻先后纪律来看，上述半导体材料被业内平素地分辨为三代。

第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表，其典型应用是集成电路，主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探伤器中。硅基半导体材料是当今产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体居品是用硅基材料制作的。

学生妹av

可是硅材料的物感性质放手了其在光电子和高频电子器件上的应用，如其曲折带隙的特质决定了它不成得回高的电光退换效果；且其带隙宽度较窄，弥散电子迁徙率较低，不利于研制高频和高功率电子器件。

第二代半导体材料是以砷化镓为代表，砷化镓材料的电子迁徙率约是硅的6倍，具有平直带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被平素应用于光电子和微电子鸿沟，是制作半导体发光二极管和通讯器件的关节衬底材料。

由于第二代半导体材料的禁带宽度不够大，击穿电场较低，放手了其在高温、高频和高功率器件鸿沟的应用。另外，由于砷化镓材料的毒性，可能引起环境浑浊问题，对东说念主类健康存在潜在的威逼。

第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，与前两代半导体材料比拟，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子弥散速率高、抗放射才智强等上风，因此选定第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下强健运行，适用于高电压、高频率场景，此外，还能以较少的电能花消，得回更高的运行才智。

值得肃肃的是，前述三代半导体材料各有益弊，并无完全的替代关系，而是在特定的应用场景中存在各自的比较上风。三代半导体材料的经营参数对比如下：

（1）碳化硅：笔据《中国政策性新兴产业：新材料（第三代半导体材料）》，与硅比拟，碳化硅领有更为优胜的电气秉性：

①耐高压：击穿电场强度大，是硅的10倍，用碳化硅制备器件不错极地面提高耐压容量、使命频率和电流密度，并大大裁减器件的导通损耗。

②耐高温：半导体器件在较高的温度下，会产生载流子的本征激励景况，酿成器件失效。禁带宽度越大，器件的极限使命温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍，不错保证碳化硅器件在高温条目下使命的可靠性。硅器件的极限使命温度一般不成颠倒300℃，而碳化硅器件的极限使命温度不错达到600℃以上。

同期，碳化硅的热导率比硅更高，高热导率有助于碳化硅器件的散热，在同样的输出功率下保捏更低的温度，碳化硅器件也因此对散热的联想要求更低，有助于竣事斥地的袖珍化。

③竣事高频的性能：碳化硅的弥散电子漂移速率大，是硅的2倍，这决定了碳化硅器件不错竣事更高的使命频率和更高的功率密度。基于这些优良的秉性，碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底，不错得志高温、高压、高频、大功率等条目下的应用需求，已应用于射频器件及功率器件。

（2）氮化镓：氮化镓具有宽禁带、高电子漂移速率、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等杰出优点。氮化镓器件已有无边应用：在光电子器件鸿沟，氮化镓器件手脚LED照明光源已平素应用，还可制备成氮化镓基激光器；在微波射频器件方面，氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通讯、基站、卫星等军事或者民用鸿沟；氮化镓也可用于功率器件，其比传统器件具有更低的电源损耗。

3、碳化硅衬底类型：衬底电学性能决定了下流芯片功能与性能的优劣。半导体材料之是以成为芯片的基底材料，主要因其电学性能的可调控性，即通过引入特定种类、特定数目的杂质原子，在半导体材料中产生特定浓度的载流子，从而竣事衬底特定的电学性能。

为使材料能得志不同芯片的功能要求，需要制备电学性能不同的碳化硅衬底。按照电学性能的不同，碳化硅衬底可分为两类：笔据工信部发布的《要点新材料首批次应用示范相易目次（2019年版）》，一类是具有高电阻率（电阻率≥105Ω·cm）的半绝缘型碳化硅衬底，另一类是低电阻率（电阻率区间为15~30mΩ·cm）的导电型碳化硅衬底。

4、碳化硅材料产业链：

（1）下流产业链情况：以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底材料的制备、外延层的孕育、器件制造以及下流应用商场。在碳化硅衬底上，主要使用化学气相千里积法（CVD法）在衬底名义生成所需的薄膜材料，即形成外延片快播伦理片，进一步制成器件。碳化硅衬底的下流产业链如下：

①半绝缘型碳化硅衬底：半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射频器件。通过在半绝缘型碳化硅衬底上孕育氮化镓外延层，制得碳化硅基氮化镓外延片，可进一步制成氮化镓射频器件。

②导电型碳化硅衬底：导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件。与传统硅功率器件制作工艺不同，碳化硅功率器件不成平直制作在碳化硅衬底上，需在导电型衬底上孕育碳化硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造种种功率器件。

（2）半绝缘型碳化硅衬底在射频器件上的应用：

①主要应用情况偏激上风：射频器件在无线通讯中演出信号退换的扮装，是无线通讯斥地的基础性零部件，主要包括功率放大器、滤波器、开关、低噪声放大器、双工器等。半绝缘型碳化硅衬底制备的氮化镓射频器件主要为面向通讯基站以及雷达应用的功率放大器。

当今主流的射频器件有砷化镓、硅基LDMOS、碳化硅基氮化镓等不同类型，其适用频率、功率对比如下：

不同类型射频器件在高频、高功率下的应用对比

笔据磋磨资料，砷化镓器件已在功率放大器上得到平素应用；硅基LDMOS器件也已在通讯鸿沟应用多年，但其主要应用于小于4GHz的低频率鸿沟；碳化硅基氮化镓射频器件具有精湛的导热性能、高频率、高功率等上风，有望开启其平素应用。氮化镓射频器件是迄今为止最为理念念的微波射频器件，因此成为4G/5G转移通讯系统、新一代有源相控阵雷达等系统的中枢微波射频器件。

氮化镓射频器件正在取代LDMOS在通讯宏基站、雷达偏激他宽带鸿沟的应用。跟着信息时期产业对数据流量、更高使命频率和带宽等需求的束缚增长，氮化镓器件在基站中应用越来越平素。至2025年，功率在3W以上的射频器件商场中，砷化镓器件商场份额基本保管不变的情况下，氮化镓射频器件有望替代大部分硅基LDMOS份额，占据射频器件商场约50%的份额。

不同类型射频器件商场份额预测：

（功率在3W以上射频功率器件，举例不含手机功率放大器）

当今，氮化镓射频器件主要基于碳化硅、硅等异质衬底外延材料制备的，并在昔时一段时期亦然主要遴荐。比拟较硅基氮化镓，碳化硅基氮化镓外延主要上风在其材料劣势和位错密度低。碳化硅基氮化镓材料外延生永劫期相对老到，且碳化硅衬底导热性好，相宜于大功率应用，同期衬底电阻率高裁减了射频损耗，因此碳化硅基氮化镓射频器件成为当今商场的主流。笔据统计数据，90%驾驭的氮化镓射频器件选定碳化硅衬底制备。

②主要应用鸿沟的发展情况：碳化硅基氮化镓射频器件已得手应用于无边鸿沟，以无线通讯基础设施和国防应用为主。无线通讯基础设施方面，5G具有大容量、低时延、低功耗、高可靠性等特质，要求射频器件领有更高的线性和更高的效果。比拟砷化镓和硅基LDMOS射频器件，以碳化硅为衬底的氮化镓射频器件同期具有碳化硅精湛的导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的上风，不详提供下一代高频电信汇注所需要的功率和效率，成为5G基站功率放大器的主流遴荐。在国防军工鸿沟，碳化硅基氮化镓射频器件如故代替了大部分砷化镓和部分硅基LDMOS器件，占据了大部分商场。关于需要高频高输出的卫星通讯应用，氮化镓器件也有望逐渐取代砷化镓的惩办决议。

③主要应用鸿沟的商场鸿沟：

笔据中金企信统计数据，跟着通讯基础建设和军事应用的需求发展，巨匠氮化镓射频器件商场鸿沟将捏续增长，瞻望从2019年的7.4亿好意思元增长至2025年的20亿好意思元，时期年均复合增长率达到18%。半绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而捏续增长。

2019-2025年氮化镓射频器件商场鸿沟将捏续增长

数据统计：中金企信海外商议

（3）导电型碳化硅衬底在功率器件上的应用：

①主要应用情况偏激上风：功率器件又被称为电力电子器件，是组成电力电子变换安设的中枢器件。功率器件主要包括功率二极管、功率三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT等。碳化硅功率器件与硅功率器件的性能对比如下：

雷同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET比拟，其尺寸可大幅减小至原本的1/10，导通电阻可至少裁减至原本的1/100。雷同规格的碳化硅基MOSFET较硅基IGBT的总能量损耗可大大裁减70%。碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等专有上风，将极地面提高现存使用硅基功率器件的动力退换效果，对高效动力退换鸿沟产生过失而潜入的影响，主要应用鸿沟有电动汽车/充电桩、光伏新动力、轨说念交通、智能电网等。

②主要应用鸿沟的发展情况：

A、电动汽车/充电桩：电动汽车行业是昔时商场空间强大的新兴商场，巨匠范围内新动力车的普及趋势开畅。跟着电动汽车的发展，对功率半导体器件需求量日益加多，成为功率半导体器件新的经济增长点。

电动汽车系统架构中波及到功率半导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电系统（On-board charger，OBC）、车载DC/DC及非车载充电桩。收货于碳化硅功率器件的高可靠性及高效果秉性，在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分，碳化硅器件的使用如故比较多数。关于非车载充电桩居品，由于老本的原因，当今使用比例还相对较低，但部分厂商已驱动应用碳化硅器件的上风，通过裁减冷却等系统的全体老本找到了利基商场。

当今，碳化硅功率器件已被海外知名车企应用在其电动汽车上。电动驱动系统中，主逆变器厚爱限制电动机，是汽车的关节元器件，特斯拉Model3的主逆变器选定了意法半导体坐褥的24个碳化硅MOSFET功率模块，是巨匠第一家将碳化硅MOSFET应用于商用车主逆变器的OEM厂商。2020年12月，丰田汽车推出并公开发售“Mirai”燃料电板电动汽车，是丰田汽车初次驱动使用碳化硅功率器件。

笔据碳化硅器件特质和电动汽车的发展趋势，碳化硅器件是未回电动汽车势必之选。

B、光伏新动力：光伏逆变器曾多数选定硅器件，进程40多年的发展，退换效果和功率密度等已接近表面极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、裁减系统散热要求等优点，将在光伏新动力鸿沟得到平素应用。举例，在住宅和营业设施光伏系统中的组串逆变器里，碳化硅器件在系统级层面带来老本和效率的平正。阳光电源等光伏逆变器龙头企业已将碳化硅器件应用至其组串式逆变器中。

C、轨说念交通：碳化硅功率器件在轨说念交通行业得到迫切应用。昔时轨说念交通对电力电子安设，比如牵引变流器、电力电子电压器等提议了更高的要求。选定碳化硅功率器件不错大幅度提高这些安设的功率密度和使命效果，将有助于澄莹松开轨说念交通的载重系统。当今，受限于碳化硅功率器件的电流容量，碳化硅搀和模块将领先行者动替代部分硅IGBT模块。昔时跟着碳化硅器件容量的莳植，全碳化硅模块将在轨说念交通鸿沟证据更大的作用。

D、智能电网：当今碳化硅器件如故在中低压配电网驱动了应用。昔时更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有过失需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、天真交流输电安设、高压直流断路器、电力电子变压器等安设中。

③主要应用鸿沟的商场鸿沟：笔据中金企信统计数据，2019年碳化硅功率器件的商场鸿沟为5.41亿好意思元，受益于电动汽车/充电桩、光伏新动力等商场需求驱动，瞻望2025年将增长至25.62亿好意思元，复合年增长率约30%。碳化硅衬底的需求有望因此获益并取得快速增长。

2019-2025年碳化硅功率器件商场鸿沟将快速增长

数据统计：中金企信海外商议

中金企信海外商议关联呈报保举（2023-2024）

《瞻望到2025年我国MRO商场鸿沟将增长至2.75万亿元-中金企信发布》

《2024-2030年MRO商场竞争分析及投资政策预测研发呈报-中金企信发布》

《商场占有率认证：2024年中国制冷剂泵（氟泵）行业商场应用鸿沟分析及昔时商场发展趋势磋磨预测-中金企信发布》

《2024-2030年巨匠与中国制冷剂泵（氟泵）行业拜访与企业投资策画建议磋磨呈报-中金企信发布》

《2024-2030年中国压力容器行业运行趋势预测（商场供需地方及相差口分析）-中金企信发布》快播伦理片