性能强过碳化硅！第三代半导体材料之后第四代呼之欲出 日本已重金加码

《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 近期，以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料在A股市场引领了一波 科技 股回暖的热潮，引发市场对功率半导体的瞩目。与此同时，在该领域走在全球前列的日本，却已向号称第四代半导体的氧化镓展露了野心。

据日本媒体最新报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“三氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持，METI将为明年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。

在此基础上，第三代半导体材料由于普遍具有直接禁带结构，且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点，被越来越多地应用到功率半导体上。

在这其中，碳化硅和氮化镓当前应用最为广泛，前者具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度和高热导率等特性，已在新能源 汽车 的电源管理中有所应用，后者则具有宽禁带、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率等物理特性，在消费电子快充产品上得以应用。

而氧化镓被认为是继碳化硅和氮化镓之后的“第三代用于功率元件的宽禁带半导体”。这种材料最初计划用于LED（发光二极管）基板、深紫外光（Deep Ultra Violet）受光素子等，在近十年才被应用于功率半导体方向，继而引发全球研发的热潮。

研究表明，氧化镓的禁带宽度为4.9eV，超过碳化硅、氮化镓等材料，采用禁带更宽的材料可以制成系统更薄、更轻、功率更高的功率器件；击穿场强高于碳化硅和氮化硅，目前 β-Ga2O3 的击穿场强可以达到 8MV/cm，是碳化硅的两倍。

中银证券分析师赵琦3月27日报告指出，氧化镓更有可能在扩展超宽禁带系统可用的功率和电压范围方面发挥作用，其中最有希望的应用可能是电力调节和配电系统中的高压整流器，如电动 汽车 和光伏太阳能系统。

不过，氧化镓的导热率低，散热性能差是限制氧化镓市场运用的主要因素。氧化镓的热管理研究是当前各国研究的主要方向。赵琦认为，如若未来氧化镓的散热问题被攻克，氧化镓将是未来高功率、高压运用的功率半导体材料的有力竞争者。

据外媒报道，今年4月，美国纽约州立大学布法罗分校（the University at Buffalo）正在研发一款基于氧化镓的晶体管，能够承受8000V以上的电压，而且只有一张纸那么薄，将用于制造更小、更高效的电子系统，用在电动 汽车 、机车和飞机上，用于控制和转换电子，同时帮助延长此类交通工具的续航里程。

除了美国之外，从全球范围来看，日本作为全球首个研究氧化镓材料的国家，同样具备竞争优势。METI认为，日本公司将能够在本世纪20年代末开始为数据中心、家用电器和 汽车 供应基于氧化镓的半导体。一旦氧化镓取代目前广泛使用的硅材料，每年将减少1440万吨二氧化碳的排放。

“事实上，日本在氧化镓相关技术方面远远领先于包括韩国在内的竞争对手，”该行业的一位专家向媒体表示，“一旦氧化镓成功商业化，将适用于许多领域，因为它可以比其他材料更大幅度地降低半导体制造成本。”

而在中国，尽管起步较晚，但对于氧化镓的研究也同样不断推进状态中。据国内媒体报道，在去年举行的全国 科技 活动周上，北京镓族 科技 公司公开展示了其研发的氧化镓晶胚、外延片以及基日盲紫外线探测阵列器件。

此外，中国电科46所采用导模法成功已制备出高质量的4英寸氧化镓单晶，其宽度接近100mm，总长度达到250mm，可加工出4英寸晶圆、3英寸晶圆和2英寸晶圆。经测试，晶体具有很好的结晶质量，将为国内相关器件的研制提供有力支撑。

全球半导体和手机通信行业的领跑者之一三星公司，正在用大手笔的投资来布局未来，也势必引发全球相关产业新一轮的投资浪潮和格局嬗变。

三星电子近日宣布，未来三年内，母公司三星集团将在后疫情时代投资240万亿韩元（约合1.33万亿元人民币）扩大公司在生物制药、人工智能（AI）、半导体以及机器人领域的布局。受此消息影响，三星电子股价当日收盘上涨3.1%。

三星的危机感其来有自，三星宣布此项重磅投资正是在全球缺芯的大背景下，各国及 科技 巨头纷纷加码半导体等相关产业，行业竞争渐趋白热化。此外，三星的传统优势业务也面临着越发激烈的竞争，手机行业来自苹果、华为、小米、OV等的竞争压力不小，面板行业则受到京东方、TCL华星光电等的强力冲击。三星需要重磅投资和谋变来突破当前的“紧急时刻”。

李在镕的大手笔

李在镕8月13日正式假释，在韩国和国际 社会 引发轰动。今年1月，李在镕获刑2年6个月。据悉，此次李在镕的假释是多方共同促成的结果，其中韩国经济团体一直希望他能被赦免释放，好带领三星在全球半导体竞争中杀出重围。

今年4月，韩国五大经济团体就在给青瓦台的联名建议书中提到，疫情推动各国企业加速数字化转型，半导体的重要性凸显。韩国半导体产业正面临新的危机和挑战。在日趋激烈的半导体竞争之中，三星统帅之位的空缺，若导致投资和决策迟延，很可能在一夜之间丧失多年积累的优势。

此外，韩国经营者总协会为李在镕发声：“在全球半导体市场主要国家的霸权竞争加剧的情况下，迫切需要李在镕副董事长回归经营。”韩国《朝鲜日报》评论也表示，假释李在镕是为了国家利益，“是理所当然的事情”。

实际上，作为韩国最大的企业集团，三星已经和韩国 社会 牢牢绑在了一起。韩国交易所近期公开的资料显示，个人投资者在三星电子的持股比例在8月18日达到13.08%，是2020年底6.48%的2倍多，相当于个人股东可能已超过500万人。也就是说，每10个韩国人中就有1人拥有三星电子的股票。

当前，全球芯片紧缺，各国重金发力半导体产业，韩国的半导体产业优势地位受到严重挑战，文在寅政府力推的半导体强国计划离不开三星。权衡利弊后，文在寅最终宣布假释李在镕并表态：“这是为国家利益作出的选择，希望国民能理解。”韩国法务部宣称，这是“综合考虑全球经济、国家信用风险等各项条件”后的决定。

李在镕的支持者表示，在 历史 性芯片短缺的环境下，三星在他缺席的时候未能做出重大战略决策并且推迟了投资。于是，李在镕在假释10天后就迅速发布了此份超过市场预期的重磅投机计划。

值得注意的是，相比三星集团于2018年提出的三年投资计划，最新的投资计划规模提升了30%左右。而且此次投资计划中将有180万亿韩元将投向韩国本国。三星方面表示，预计将在未来三年创造4万个新工作岗位，这包括在此前招聘计划基础上增加多达1万个新工作岗位。除直接就业外，在韩国的投资预计将有助于在相关行业和企业创造约56万个就业机会。

这个超过市场预期的投资计划在宣告三星掌门人回归和将全力奔跑的同时，也被外界解读为，是李在镕回馈给韩国和被假释的一份超级大礼。

重金押注战略业务

具体来说，在半导体领域，三星电子旨在进一步加强其全球技术领先地位。在系统半导体方面，三星计划提前实施已宣布的171万亿韩元投资计划，以开发先进的工艺技术，并拓展人工智能（AI）和数据中心的新应用业务。在内存方面，三星将专注于下一代技术，如14纳米及更先进工艺的DRAM和200层以上的NAND闪存，以巩固其全球领先地位。

对比三星、英特尔最新的二季报可以发现，三星电子半导体业务的季度总营收为197亿美元，英特尔则是196亿美元，相当于三星时隔两年重回半导体收入全球第一。同时资料显示，截至今年第二季度，三星独占全球内存市场43.6%的份额，占据绝对优势。

“考虑到当前的全球环境，半导体行业需要积极的投资。”三星方面表示，内存投资方面将继续在研发和基础设施上进行，重点是满足中长期需求，而不是市场条件的短期变化。

在生物制药领域，三星生物制品和三星生物医药将继续积极投资。三星将扩大合同制造业务，除目前正在运营的三家工厂和正在建设的第四家工厂外，还将新建两家工厂。据悉，上述工厂主要为像罗氏等全球一些大型药物厂商做代工。

与此同时，三星还计划新签订疫苗、细胞和基因治疗产品的合同制造，而生物仿制药业务将继续推进产品开发渠道。就在今年5月，三星签署协议为莫德纳新冠疫苗负责填装和罐装，这也意味着，其很可能和莫德纳扩大协议或和其他疫苗厂商签署新协议。

而就当下火热的5G商用领域，三星也没落下，根据投资计划，三星将重点增加对下一代通信技术的研发投资，并确保其网络虚拟化和开放网络开发相关的人才。同时三星还计划增强其软件能力，并扩大其产品组合和新业务。

值得注意的是，除了这些传统的优势领域外，三星此项投资计划还重点提及支持其在人工智能和机器人等领域的新技术和新兴应用领域进行大量的研发投资。三星打算将高性能人工智能算法应用于更多智能设备，而在机器人领域的投资将着眼于确保该领域核心技术的安全。

在显示器和电池方面，三星将通过扩大下一代OLED和量子点显示器的应用，以及开发高能量密度电池和固态电池产品，进一步扩大其市场领先地位。而此前三星SDI刚宣布进军美国电动车电池市场，目前正在为美国电池工厂选址。

野村亚洲 科技 研究主管钟国荣认为，和过去三年比，三星未来三年会在芯片、电池和生物 科技 上每年追加约20万亿韩元投资，因此相当可观。

同时，这是一份全面而又重点突出的投资计划，几乎涵盖了当下全球最热的半导体、5G、人工智能和机器人等关键领域，而这些也是目前众多 科技 巨头重金布局、群雄逐鹿的主战场。

三星的危机感

三星的危机感也主要源于此。

以当下火热的半导体领域为例，在全球缺芯的大背景下，各国纷纷加码芯片半导体的投资，美国计划投资超500亿美元来发展芯片产业，欧盟的目标是到2030年全球芯片市场份额达到20%，中国则计划在2035年前将包括半导体在内的先进技术的研发预算每年增加7%以上。

科技 巨头们也不甘落后，台积电、英特尔等三星电子的主要竞争对手正在大举投资。此前，英特尔刚宣布了回归芯片制造，将投资200亿美元新建2家芯片工厂，而台积电则是全球晶圆领域的龙头老大，占据全球50%以上的份额。

三星电子方面表示，疫情重组了全球芯片供应链，尤其是英特尔和台积电扩大了在代工领域的支出。而半导体是韩国经济的“安全网”，2020年占韩国出口的19.3%，积极投资是韩国的“生存战略”。

尽管在传统的手机制造领域，三星依然占据着全球第一的宝座，但面临的竞争压力却与日俱增。2020年，三星手机的全球出货量为2.7亿台，这也是三星手机在2011年登顶全球后，全年出货量首次低于3亿台。而今年第二季度，全球手机市场大幅增长13.2%的情况下，三星手机市场份额仅增长了9.3%。

在面板这个传统优势领域，三星也面临着同手机类似的困境。最新的Q2财报显示，三星AMOLED面板份额出现较大幅度下滑，出货量为1.01亿片，单季度市场份额首次跌破70%，只有69.5%，环比下降20%。而同期，以京东方为首的国产AMOLED厂商表现突出，Q2单季出货1482万片，环比增长36.1%，紧跟三星之后。维信诺Q2出货量以980万片的出货量位列第三。

但该分析师直言，也千万别低估三星的实力和自我调整能力。“全球很难找到像三星这样横跨半导体、手机通讯、面板等领域且各个领域都是全球数一数二的 科技 巨头了，三星可以说是经历了无数次的大小战役和短兵交接中崛起的，除了本身的实力，让三星一次次绝处逢生的正是其与生俱来的危机感和超前的前瞻布局。”

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