半导体行业的发展现状与前景如何?

行业主要上市企业：目前国内第三代半导体行业的上市公司主要有华润微(688396)、三安光电(600703)、士兰微(600460)、闻泰科技(600745)、新洁能(605111)、露笑科技(002617)、斯达半导(603290)等。

本文核心数据：第三代半导体分类、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频产值、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频市场规模

行业概况

1、定义

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料，被称为第三代半导体材料，目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。

与传统材料相比，第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件，因此，其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热频，以及更强的抗辐射能力等诸多优势，在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。

第三代半导体主要包括碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO)，其中，碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)并称为第三代半导体材料的“双雄”，是第三代半导体材料的典型代表。

2、产业链剖析：产业链涉及多个环节

第三代半导体产业链分为上游原材料供应，中游第三代半导体制造和下游第三代半导体器件环节。上游原材料包括衬底和外延片中游包括第三代版奥体设计、晶圆制造和封装测试下游为第三代半导体器件应用，包括微波射频器件、电力电子器件和光电子器件等。中国第三代半导体行业产业链如下：

第三代产业链各个环节国内均有企业涉足。从事衬底片的国内厂商主要用露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、维微科技、科恒晶体、镓铝光电等等从事外延片生产的厂商主要有瀚天天成、东莞天域、晶湛半导体、聚能晶源、英诺赛科等。苏州能讯、四川益丰电子、中科院苏州纳米所等从事第三代半导体器件的厂商较多，包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等。

行业发展历程：兴起的时间较短

中国第三代半导体兴起的时间较短，2013年，科技部863计划首次阿静第三代半导体产业列为国战战略发展产业。

2016年，为第三代半导体发展元年，国务院国家新产业发展小组将第三半导体产业列为发展重点，国内企业扩大第三半导体研发项目投资，行业进入快速发展期。

2018年1月，中车时代电气建成国内第一条6 英寸碳化硅生产线2018年，泰科天润建成了国内第一条碳化硅器件生产线2019年9月，三安集成已建成了国内第一条6英寸氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)外延芯片产线并投入量产。在2020年7月，华润微宣布国内首条6英寸商用SiC晶圆生产线正式量产。

2020年9月，第三代半导体写入“十四五”规划，行业被推向风口。

行业发展现状

1、产值规模逆势增长

随着5G、新能源汽车等市场发展，第三代半导体的需求规模保持高速增长。同时，中美贸易战的影响给国产第三代半导体材料带来了发展良机。2020年在国内大半导体产业增长乏力的大背景下，我国第三代半导体产业实现逆势增长。

2020年我国第三代半导体产业电子电力和射频电子总产值超过100亿元，较2019年同比增长69.5%。

其中，SiC、GaN电子电力产值规模达44.7亿元，同比增长54%GaN微波射频产值达到60.8亿元，同比增长80.3%。

2、产能大幅增长但仍供应不足

根据CASA数据显示截至2020年底，我国SiC导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年，SiC-on-SiC外延片折算6英寸产能约为22万片/年，SiC-onSiC器件/模块(4/6英寸兼容)产能约26万片/年。

GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年，GaN-on-Si器件/模块折算 6 英寸产能约为22万片/年。

但随着新能源汽车、5G、PD快充等市场的发展，我国国产化第三代半导体产品无法满足庞大的市场需求，目前有超过八成产品依赖进口。可见第三代半导体产品国产化替代空间较大。

3、电力电子器件市场规模接近50亿元

2017-2020年，中国SiC、GaN电力电子器件应用市场快速增长，2020年，SiC、GaN电力电子器件应用市场规模为46.8亿元，同比增长90%。

2020年，我国半导体分立器件的市场规模约3002.6亿元，SiC、GaN电力电子器件的应用渗透率约为1.56%。

目前，GaN主要应用在射频及快充领域。SiC重点应用于新能源汽车和充电桩领域。我国作为全球最大的新能源汽车市场，第三代半导体器件在新能源汽车充电桩领域的渗透快于整车市场，占比达38%消费类电源(PFC)占22%光伏逆变器占了15%工业及商业电源、不间断电源UPS、快充电源、工业电机分别占6%、3%、3%、1%。

2020年，我国GaN微波射频器件市场规模约为66.1亿元，同比增长57.2%。其中国防军事与航天应用规模34.8亿元，成为GaN射频主要拉动因素。

国防军事与航天应用是我国GaN微波射频器件的主要应用领域，2020年市场规模占整个GaN射频器件市场的53%其次是无线基础设施，下游市场占比为36%。

行业竞争格局

1、区域竞争格局：江苏省第三代半导体代表性企业分布最多

当前，我国第三代半导体初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域。

从我国第三代半导体行业产业链企业区域分布来看，第三代半导体行业产业链企业在全国绝大多数省份均有分布。其中河南省第三代半导体企业数量分布最多，同时山东、江苏和甘肃等省份企业数量也相对集中。

从代表性企业分布情况来看，江苏省第三代半导体代表性企业分布最多，如苏州纳维、晶湛半导体、英诺赛科等。同时广东、山东代表性企业也有较多代表性企业分布。

2、企业竞争格局：主流企业加速扩张布局

经过初期的发展，第三代半导体迅速在新能源汽车、5G基站、PD快充等领域应用，市场规模增长迅速。同时，行业内的竞争也逐渐加剧。为了迎合市场需求，抢占市场地位，国内主流半导体企业均加强在第三代半导体产业的布局，扩充第三代半导体的产能。其中，代表性的主流企业有三安光电、中电科55所、泰科天润等。

行业发展前景及趋势预测

1、2025年行业规模有望超过500亿元

第三代半导体已经写入“十四五”规划。在国家政策的支持和下游需求增长的背景下，预计到2021-2025年，我国SiC、GaN电力电子器件应用市场将以45%的年复合增长率增长至2025年的近300亿元GaN微波射频器件市场规模将以25.4%的年均复合增长率增长至2025年的205亿元。2025年第三代半导体整体市场规模有望超过500亿元。

2、国产化进程将加速

未来，在市场竞争趋势方面，我国第三代半导体行业国产化率将会加深在细分产品发展趋势方面，SiC需求将会增长在技术发展趋势方面，大尺寸Si基GaN外延等问题将会有所进展。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

新增加项目投资关键服务于中国处理芯片加工制造业，拟根据在张家港项目投资基本建设先进半导体一体化产业基地，进一步提升在地生产制造和供应链管理合理布局，是默克电子科技业务流程中国区“往上进击吧”计划的关键构成部分

全世界领跑的科技公司默克今日公布宣布签订落户口张家港，将根据其在电子科技业务流程在华较大每笔项目投资进一步对焦半导体材料全产业链，拟在张家港项目投资基本建设先进半导体一体化产业基地-包括半导体器件生产地、库房和营销中心，进一步以提升升级的在地化工作能力，为现阶段飞速发展的电子器件产业链作出充分奉献，颠覆式创新中国电子信息产业。

本次签字仪式选用了云签订的方式，苏州市委副书记、省长吴庆文，张家港市委镇长韩卫，苏州市政府部门理事长陈羔，张家港市委副书记、省长蔡剑峰，张家港市委常委会、保税区党工委副书记、管委会办公室主任陆崇珉，张家港市常务副市长翁羽人，默克公司执行董事会组员兼电子科技业务流程CEO毕康明（KaiBeckmann），默克中国首席战略官电子科技业务流程中国区董事总经理安高博（AllanGabor）参加了云签字仪式并一同印证和签定了投资协议。

2022年初，默克电子科技发布了“往上进击吧”中国项目投资增长计划，预估于2025年前向其电子科技业务流程新增加在华项目投资最少10亿人民币RMB（约1.3亿欧），新增加项目投资将对焦芯片制造行业。做为“往上进击吧”中国项目投资增长计划的关键构成部分，默克先进半导体一体化产业基地开店选址坐落于江苏扬子江国际化学工园，占地总面积约69亩，将在这里新创建半导体材料膜原材料和电子器件高纯气体的批量生产加工厂，化学品仓库和营销中心。该产业基地创立后，默克将可以用快速的反应速度为中国当地用户和合作方给予综合型的原材料解决方法，为提高全产业链、供应链管理的稳定性和全方位助推世界各国半导体产业协作发展趋势充分发挥主要功效。

默克公司执行董事会组员兼电子科技业务流程CEO毕康明（KaiBeckmann）表明：“随着‘往上进击吧’计划的进一步推动，大家致力变成用户优选的自主创新合作方，务求在新一轮智能化的浪潮中完成持续增长。大家将进一步提升生产制造、产品研发和自主创新能力，以提升的全球性互联网和当地合理布局能够更好地为咱们的领域顾客服务保障。为了更好地达到这一总体目标，默克将在2025年前在全世界范畴内投入最少30亿欧。对咱们而言，中国是最重要的市场之一，不断深耕细作中国销售市场也是人们的‘取胜对决‘。中国的‘十四五’整体规划将发展趋势数字经济的做为掌握新一轮产业革命和行业转型新趋势的经营战略，这也将为将来中国新一代数据基础设施建设打下坚固的基本，而数字经济的的飞速发展也代表对中国半导体产业的不断强悍要求。“

苏州市委副书记、省长吴庆文表明：“苏州是第一批我国历史文化名城之一，有着2500很多年历史时间；也是开放的主战场，外资公司项目投资中国的自主创业故土。本次在张家港项目投资基本建设先进半导体一体化产业基地，既展示了默克集团‘往上进击吧’的美好前景，也是‘加码苏州’的又一大作。衷心希望默克集团将大量先进性强、科技含量高和战略地位长远的新项目落户口苏州，促进中德合作获得更为重大成果。“

“全世界一年约有过半数的处理器都流入中国销售市场，随着着中国处理芯片生产商史无前例的生产能力项目投资与扩大，中国也正兴起变成全世界增长速度更快的电子器件生产制造销售市场。大家相信，中国半导体产业和全部电子信息产业正处于一个关键发展趋势机遇期”，默克中国首席战略官电子科技业务流程中国区董事总经理安高博（AllanGabor）表明。“默克已经深耕细作中国销售市场89年，大家秉持‘深植中国、服务项目中国’的核心理念，不断推进我们在地化发展战略。长三角电子器件产业链经营规模占有了中国的江山半壁，半导体企业也是包含上中下游各个阶段，默克张家港产业基地的建成将进一步加快电子科技业务流程服务项目处理芯片生产商、晶圆代工厂及封装测试公司的快速发展趋势要求，为助推中国半导体产业发展壮大和促进中国电子城破旧立新层面起到主导作用。”

张家港市委镇长韩卫表明：“张家港是中国长三角地域经济能力强大的关键连接点型交通枢纽大城市，正竭力打造出以特点半导体材料为象征的产业链自主创新群集。在‘十四五’整体规划期内，张家港也将新型材料、数字经济的和先进半导体的全产业链做为发展趋势关键，这与默克电子科技业务流程的战略发展规划相对高度切合。坚信本次项目签订，终将为默克集团成功推动全世界‘往上进击吧’计划引入澎湃动力，也必定为张家港‘轻装前行、加速产业转型’激话强劲模块。“

现阶段，默克电子科技业务流程在中国大陆经营着三家高科技制造工厂，各自坐落于上海金桥、上海外高桥和江苏苏州，承担生产制造和营销推广各种表明和半导体器件，及其电子器件高纯气体和高纯度化工品的安全性交货系统软件。默克先进半导体一体化产业基地落户口张家港，将进一步增强默克在长三角地域的战略布局。默克将借助于长三角地域做为中国电子器件经营规模较大、产量最大、优秀人才聚集和市场规模极大的地域优点，连动上中下游公司一同打造出具备竞争力的半导体芯片全产业链。

默克公布2025前完成电子科技业务流程新增加在华项目投资最少10亿人民币，用以电子材料的生产制造、产品研发、供应链管理在地化基本建设和扩大，并关键对焦半导体材料行业。根据近些年一系列发展战略企业并购及取得成功融合，默克已经成为了在全世界半导体器件领域有着较广和最齐原材料产品线之一的电子材料经销商，其产品组合策略遮盖圆晶制作工艺的全部重要环节—离子注入、图形界面、堆积、平整化、刻蚀、清理，及其中后期封装测试；与此同时默克还为圆晶厂量身定做独特化工品和废气的供给系统软件，并能给予当场服务项目和设备维护。现阶段，默克为中国大陆超出100家芯片制造公司长期性供货着150多种各种高纯度化工品、电子器件特气原材料。

除此之外，默克全世界范畴内极具综合型、商品遮盖范围广的“默克电子科技中国中心”将于今年下半年完工并宣布交付使用，该中间将为各种半导体材料和表明原材料给予剖析、检测和取样服务项目，为中国当地用户和合作方给予全方面的技术开发和个性定制化的原材料解决方法。

想喝水时，仿佛能喝下整个海洋似的——这是信仰等到真的喝起来，一共也只能喝两杯罢了——这是科学。下面是由我给大家整理的，希望能够帮助你们：

五年级上册手抄报科学资料：制膜术交响曲

当人们漫步在高科技的商品市场时，会惊奇地看到许多小巧美观、令人爱不释手的电子整机，如袖珍型电视机、盒式录相机、微型计算机等等。这些产品之所以小巧玲珑，是由于微电子技术的迅速发展。微电子技术已进入制作超大规模积体电路及其微组装阶段。在微组装中使用多层布线板、各种微型片式元件***包括各种积体电路***和表面安装技术***即奈米技术***。若剖析这些奇异的电子整机，不难发现，它们的各部分所用的材料基本上是薄膜，可见功能薄膜是微电子技术的基础。在高科技蓬勃发展的今天，向材料科学提出了特殊要求，其中之一就是要求提供效能极为稳定的控制和测量元件。宇航和生物医学要求的微型元件，特殊功能的高效能微元件，太阳能电池等，都要求制作出纯度很高，厚度是几百到几个微米的膜质优良、厚度均匀的功能膜。在高科技发展的大潮中，各种各样功能膜的制备，汇成了美妙的制膜技术交响曲。

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一

二

在制膜技术中，膜料也可按成分、结构、效能、用途和制备方法分类。按成分，现有的薄膜有元素金属膜、合金薄膜、元素半导体薄膜、化合物半导体薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜、高分子薄膜、混合物薄膜等。按组织结构则分为单晶薄膜、多晶薄膜和非晶薄膜。在实用上广泛采用按用途分类，如电子薄膜、光学薄膜、机械薄膜、装璜薄膜等。电子薄膜中又分为超导电薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导电薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、保护薄膜、铁电薄膜、磁性薄膜等。其他还有效能特殊的压电薄膜、热电薄膜、光电薄膜、电光薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。有不少薄膜具有两种或多种优良效能，它们可以有几种用途。

展望微电子工程，从单晶矽片到晶体三极、二极体及感测器等，都需要建立高阶的严密的制膜技术。要想在1/1000毫米到3/100毫米厚的单晶矽层上掺入磷或锑以变成一个半导体层，必须经过一系列制膜技术制成器件，需要按不同要求镀上膜，并在上面划出几百甚至是上千个彼此孤立的分割槽，这些分割槽都有截然不同的特性和功能，每个区域就是不同的器件，它们都承担一种结构元件的功能。可见，薄膜技术十分重要，而技术要求又是十分苛刻的。

制膜技术有两大类，那就是用物理方法和化学方法。要制出膜质优良、效能稳定的功能薄膜，常用物理方法加工，用这种方法制膜都要在真空抽机***机械泵和油扩散泵***抽成的高真空容器中进行。目前，用化学方法制膜在膜质上还达不到要求，所以多采用物理方法，首先将要制造功能薄膜的原料***块状或片状***进行加热蒸发，形成原子蒸气，然后让它在要使用的衬底上冷凝、沉淀***衬底可用晶片、玻璃、金属片***。要使功能膜成膜均匀，具有一定的机械强度，必须精确控制真空容器中的气氛和成膜时给衬底加热的温度。改变气氛和温度，可以制备出各种不同型别、不同质量、具有特殊功能的薄膜。根据成膜的原理和蒸发源不同，按其特点可分为：电阻加热、电子束加热、镭射束加热、高频电流加热、高压直流***磁控***溅射、13.56兆赫频率源的射频溅射、离子束溅射等。目前，经过改进已使用于制备半导体制膜的最完备的装置称为分子束外延装置。

制膜技术非常奇妙而丰富地制造出许多功能膜。1975年，斯皮尔等人用矽烷直流辉光放电分解沉积制成非晶态矽薄膜。自它问世以来，这种薄膜已作为一种新能源材料，开辟了广阔的前景。以往太阳能电池主要用矽、铁化镉***CdFe***和砷化镓***GaAs***的晶体，生产晶体的工序比较复杂，材料损耗很多，价格昂贵。用非晶矽薄膜作成太阳电池吸收太阳能量比晶体矽多10倍，而电池工作区最佳厚度为0.5～0.7μm***微米***，***1/1000毫米***，为单晶矽电池厚度的1/500，而且在各种各样的衬底上容易成膜，如玻璃、不

2锈钢、陶瓷、塑料薄膜等。它们的面积可以大于30×30cm***平方厘米***，而且有利于发展成为多种材料的迭层式太阳能电池，大大地提高太阳能的转换效率。非晶矽薄膜还用于积体电路，制作成极灵敏的感测器元件，组成控制和检测的仪器。如用非晶态矽一氢合金膜制成的光电影象感测器，可获得非常清晰的影象。非晶态硒薄膜，是静电覆印材料，具有可作成大面积、膜质优良、长期使用不发生结构变化、抗震、耐磨等优点，已获得广泛应用。

运用制膜技术，可以制备出许多具有独特的电学、光学、热学、声学等效能的铁电薄膜，可望它与半导体矽和砷化镓组合在光电子学、整合光学、微电子学等高技术领域中有广泛的应用，因而引起了国际科技界、产业界、军事界以及 *** 部门的极大关注。因为铁电薄膜可制成随机存取存贮器，具有永久存贮的能力，断电时也能保持存贮资讯，其读写周期短，抗辐射损伤能力强，存贮器体积小，适合于计算机对高速度、高密度和永久存贮的要求。美国卡利沙力公司和日本NEC公司已先后推出了16K和64K的FRAM器件。科学家们预测1995年FRAM将在国际存贮器市场中占48%。

早在公元前，人们已发现了金刚石。本世纪80年代在制膜技术获得重大突破之后，金刚石制膜技术获得了完满的成功。早在1704年，牛顿首先提出了金刚石是碳的一种结构形态的假设，1797年，这个假想获得了实验上的证实。后来，用天然的或高压合成的金刚石颗粒制成了整流二极体、光探测器、发光管。1982年，在天然的金刚石上成功制作成双极型电晶体、横辐射探测器，用于温度2～1000K的范围内对电阻变化反应非常灵敏的热敏感测器。这样，科技界、产业界对于金刚石薄膜作为半导体材料应用于电子器件上寄托了极大的希望，金刚石薄膜可能会成为新一代的半导体材料。

制膜技术，还可以做成像彩虹那样，使每层薄膜之间没有明显分介面的功能膜，这种材料叫梯度材料。它们各层之间，成份组成和效能***d性、导热性、热胀性等***也是渐渐变化的。***，这种梯度材料已经走出了实验室，投入了应用，已取得明显效益。飞机上采用梯度功能材料是应用的一个重要方面。另外，用于医学，如假牙的制作，它可以改变假牙的结构，可作成一截坚硬、耐磨、耐腐蚀，而另一截则与牙床结合成非常吻合的结构。这样，用梯度材料做成的假牙质量优良，且使用舒适，非常令人满意。

制膜技术还可以制备两种不同材料薄层***几个奈米至几十奈米厚***交替生长出多层结构，这就是通常所谓的超晶格***在半导体上又称量子阱***。其最典型的超晶格结构是砷化镓/砷化铝镓这种结构可以作为性质优良的半导体器件。近年来，人们还制备出非晶态半导体的超晶格结构。金属超晶格和磁性元素/非磁性元素超晶体，以及稀土金属超晶格等。人们可以利用超晶格的电性、磁性制出各种具有特性的功能器件。如钯/钴超晶格，可以成为磁光可擦写存贮或磁泡存贮器件。在制膜技术中，新功能膜在高科技园地犹如百花争艳，正在不断展示出它们的丰姿。

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