产研发布 | 第三代半导体产业链图谱及区域分布
第三代半导体产业链分为原材料和设备、器件设计与制造、三代半器件/模块和下游应用四大环节。其中，原材料和设备包括SiC衬底、GaN衬底、外延片、湿电子化学品、电子特气及其他晶圆制造材料、封装材料和半导体核心设备。器件设计与制造有IDM和垂直分工两种模式，近年来我国涌现了一批设计和代工厂商。第三代半导体产品按照材料不同，可分为SiC器件/模块和GaN器件/模块，按应用方向可分为电力电子器件/模块、光电器件和微波射频器件/模块。第三代半导体应用市场广阔，在消费电子、汽车、移动通信、轨道交通、军事、照明等领域均有渗透。
经过多年发展，我国已基本完成了上游材料和设备、中游产品制造到下游应用的全产业链布局和创新链建设，国产化率不断提升，与国外的制程差异较硅基半导体来说相对较小。受益于我国半导体照明产业的发展，GaN光电器件和LED技术路线基本成熟并自主可控，有望引领第三代半导体在照明领域的技术革新。相较于LED领域，第三代半导体功率和射频产业将需要更长的培育时间。GaN射频器件部分实现国产替代，整体与国际先进水平还有3-5年的差距，主要体现在成本控制和产线供货能力。从需求端来看，电力电子器件潜力巨大，以新能源汽车、数据中心、5G通信、特高压和智能电网为主的应用对SiC、GaN电力电子器件需求明确，是实现“双碳”目标的一大抓手，但是在技术成熟度、产业化水平和产业链配套能力上与国外存在较大差距。
原材料和设备是第三代半导体产业链中附加值最高的环节，也是我国较为薄弱的环节。以SiC肖特基二极管为例，衬底成本约占50%，外延片成本占25%。SiC衬底已实现4英寸商业化，向6英寸过渡，国产化率不到5%，Cree和Rohm等国际龙头已成功研制8英寸衬底。日本住友电工、三菱化学和信越化学垄断了全球近90%的GaN衬底市场。瀚天天成、东莞天域是我国SiC外延片的主力厂商，实现部分自给但在尺寸、厚度、良率等方面都还有很大提升空间。尽管目前大部分设备仍然依赖进口，国产以仿制为主，但第三代半导体对部分设备例如EUV光刻机和干法刻蚀机的精细化要求不及硅基半导体，对我国而言，研发符合第三代半导体材料特性的单晶生长、加工、封测等核心装备是未来的一大发展机遇。
图1：第三代半导体产业链图谱
来源：火石创造产业数据中心，火石创造产业研究院绘制
我国第三代半导体企业主要分布在江苏、广东、浙江、安徽、山东、北京、四川等地区，在长三角、珠三角、闽三角、京津冀鲁、中西部一带形成了产业集群。
图2：第三代半导体代表性企业区域分布
来源：火石创造产业数据中心
第三代半导体企业自2018年2022年6月共发生融资事件519起，江苏以143起领先全国，安徽、广东、上海、北京和浙江等地较为活跃。
图3：第三代半导体企业融资情况区域热力图
来源：火石创造产业数据中心
我国第三代半导体产业整体已从启动期逐渐向高速成长期过渡，各地产能逐渐扩张，各具特色的产业集群也为该领域注入了多元化的发展活力，例如京津冀地区研发实力强，相应的研发型企业也较多；长三角以发展GaN为主，珠三角半导体照明优势明显，而中西部地区军工基础较好，为第三代半导体向军用方向拓展提供了良好机会。
放眼全球，中国第三代半导体产业依然面临大而不强的局面。未来，产业需要再破局，我们建议思考和重视的几个点：（1）产能扩张同时警惕无效产能、局部产能过剩；（2）成本是产业发展的最大制约因素，成本下降速度将直接决定第三代半导体的替代化速度；（3）重视know how积累和know how人才培养，加强企业的工程化能力建设。
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