中国第三代半导体全名单

据业内权威人士透露，我国计划把大力支持发展第三代半导体产业，写入“十四五”规划，计划在2021-2025年期间，在教育、科研、开发、融资、应用等等各个方面，大力支持发展第三代半导体产业，以期实现产业独立自主。

什么是第三代半导体？

第三代半导体是以碳化硅SiC、氮化镓GaN为主的宽禁带半导体材料，具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率、可承受大功率等特点。

一、二、三代半导体什么区别？

一、材料：

第一代半导体材料，发明并实用于20世纪50年代，以硅（Si）、锗（Ge）为代表，特别是Si，构成了一切逻辑器件的基础。我们的CPU、GPU的算力，都离不开Si的功劳。

第二代半导体材料，发明并实用于20世纪80年代，主要是指化合物半导体材料，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表。其中GaAs在射频功放器件中扮演重要角色，InP在光通信器件中应用广泛……

而第三代半导体，发明并实用于本世纪初年，涌现出了碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）等具有宽禁带（Eg＞2.3eV）特性的新兴半导体材料，因此也被成为宽禁带半导体材料。

二、带隙：

第一代半导体材料，属于间接带隙，窄带隙；第二代半导体材料，直接带隙，窄带隙；第三代半导体材料，宽禁带，全组分直接带隙。

和传统半导体材料相比，更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

三、应用：

第一代半导体材料主要用于分立器件和芯片制造；

第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。

第三代半导体材料广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件，应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。第三代半导体材料已被认为是当今电子产业发展的新动力。

碳化硅（SiC）（第三代）具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高热导率等特点，使得其器件适用于高频高温的应用场景，相较于硅器件（第一代），可以显著降低开关损耗。

因此，SiC可以制造高耐压、大功率电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能电网、新能源汽车等行业。与硅元器件（第一代）相比，氮化镓（GaN）（第三代）具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于5G通信、微波射频等领域的应用。

第三代半导体材料具有抗高温、高功率、高压、高频以及高辐射等特性，相比第一代硅（Si）基半导体可以降低50%以上的能量损失，同时使装备体积减小75%以上。

第三代半导体属于后摩尔定律概念，制程和设备要求相对不高，难点在于第三代半导体材料的制备，同时在设计上要有优势。

第三代半导体现状

由于制造设备、制造工艺以及成本的劣势，多年来第三代半导体材料只是在小范围内应用，无法挑战Si基半导体的统治地位。

目前碳化硅（SiC）衬底技术相对简单，国内已实现4英寸量产，6英寸的研发也已经完成。

氮化镓（GaN）制备技术仍有待提升，国内企业目前可以小批量生产2英寸衬底，具备了4英寸衬底生产能力，并开发出6英寸样品。

中国三代半导体材料中和全球的差距

一、中国在第一代半导体材料，以硅（Si）为代表和全球的差距最大。

1、生产设备：几乎所有的晶圆代工厂都会用到美国公司的设备，2019年全球前5名芯片设备生产商3家来自美国；而中国的北方华创、中微半导体、上海微电子等中国优秀的芯片公司只是在刻蚀设备、清洗设备、光刻机等部分细分领域实现突破，设备领域的国产化率还不到20%。

2、应用材料：美国已连续多年位列第一，我国的高端光刻胶几乎依赖进口，全球5大硅晶圆的供应商占据了高达92.8%的产能，美国、日本、韩国的公司具有垄断地位。

3、生产代工：2019年台积电市场占有率高达52%，韩国三星占了18%左右，中国最优秀的芯片制造公司中芯国际只占5%，且在制程上前面两个相差30年的差距。

二、中国第二代半导体材料代表的砷化镓（GaAs）已经有突破的迹象。

1、砷化镓晶圆环节：根据Strategy Analytics数据，2018年前四大砷化镓外延片厂商为IQE（英国）、全新光电（VPEC，台湾）、住友化学（Sumitomo Chemicals，日本）、英特磊（IntelliEPI，台湾），市场占有率分别为54%、25%、13%、6%。CR4高达98%。

2、在砷化镓晶圆制造环节（Foundry+IDM）：台湾系代工厂为主流，稳懋（台湾）一家独大，占据了砷化镓晶圆代工市场的 71%份额，其次为宏捷（台湾）与环宇（GCS，美国），分别为9%和8%。

3、从砷化镓产品来看（PA为主），全球竞争格局也是以欧美产商为主，最大Skyworks（思佳讯），市场占有率为30.7%，其次为Qorvo（科沃，RFMD和TriQuint合并而成），市场份额为28%，第三名为Avago（安华高，博通收购）。这三家都是美国企业。

在砷化镓三大产业链环节：晶圆、晶圆制造代工、核心元器件环节，目前都以欧美、日本和台湾厂商为主导。中国企业起步晚，在产业链中话语权不强。

不过从三个环节来看，已经有突破的迹象。如华为就是将手机射频关键部件PA通过自己研发然后转单给三安光电代工的。

4、中国在以氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）为代表第三代半导体材料方面有追赶和超车的良机。

由于第三代半导体材料及应用产业发明并实用于本世纪初年，各国的研究和水平相差不远，国内产业界和专家认为第三代半导体材料成了我们摆脱集成电路（芯片）被动局面，实现芯片技术追赶和超车的良机。

就像汽车产业，中国就是利用发展新能源汽车的模式来拉近和美、欧、日系等汽车强国的距离的，并且在某些领域实现了弯道超车、换道超车的局面。三代半材料性能优异、未来应用广泛，如果从这方面赶超是存在机会的。

中国三代半导体材料相关公司

第三代半导体研发过程中的测试难点

传统测试工具，测试结果会让研发人员困扰，无法判断真实的信号波形是因测试问题导致，还是器件或系统本身的问题。
GaN 应用于PD快充，OBC，上管Vgs无法测试，不测试会导致烧板子，炸管，产品有安全隐患
SiC多用于新能源逆变器、轨道交通、电驱动等大功率器件的应用，半桥及全桥电路上管无法准确测量，不测试会导致烧板子，炸管，产品有安全隐患，会导致牺牲SiC的优异性能来保证产品安全要求。