襁褓中的第三代半导体!

　　不知道你是否注意到，近两年安卓手机的充电速度越来越快了。

　　从“充电五分钟通话两小时”的65W快充发展到如今最快150W-200W，高达4000mAh的手机电池，8-10分钟就可以充满电量，可以说部分消费者使用手机的习惯已经随着快充技术的成熟彻底改变。

　　同样的升级也正在新能源车领域上演。近期小鹏汽车上线了S4超快充首桩，可以在小鹏G9车型上实现“充电5分钟续航200公里”的提升，还由此引发了“纯动、混动，谁是新能源车未来”的讨论。

　　这些变革背后，都离不开一条共同的新赛道——第三代半导体。

　　所谓第三代半导体，指的是以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料。与前两代半导体材料相比，其**的优势是较宽的禁带宽度，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率的电子器件，因此在5G基站、新能源车、光伏、风电、高铁等领域有着很大应用潜力。

　　我国在第三代半导体领域与国际先进技术的差距较小，且新能源发展国际领先、有广泛的第三代半导体应用市场，因此这一赛道也被普遍认为是中国在半导体领域“换道超车”的重要机会，受到了政策的高度重视。国家“十四五”规划和2035年远景目标纲要都明确指出“支持碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。

　　政府的政策鼓励、广泛的下游应用市场和国产替代机遇，让第三代半导体概念在资本市场上颇受追捧。第三代半导体板块指数（885908）在去年和今年均经历过一次大的上涨周期，涨幅接近100%；国内碳化硅外延片生产商凤凰光学去年股价最高涨幅超过3倍。

　　电动车是第三代半导体材料最核心的主要应用市场之一。

　　如果说未来是属于新能源的时代，那么以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体也将随之占据舞台的“C位”。

　　第三代半导体材料本身具备高频、高效、节能等特性。相比**代硅基半导体材料，其在高功率、高频高压高温场景下有明显优势——相同规格下，碳化硅基MOSFET的尺寸只有硅基的1/10，但导通电阻是后者的1/100。与硅基IGBT相比，碳化硅基MOSFET的总能量损耗可以降低70%。

　　因而在新能源车、光伏、风电、5G通信等领域，第三代半导体都有着很大应用潜力。

　　今年以来，尽管半导体行业处于逆周期，但800V汽车电驱系统、高压快充桩、消费电子适配器、数据中心及通讯基站电源等细分市场的快速发展，推升了第三代功率半导体的市场需求。

　　电动车是第三代半导体材料最核心的主要应用市场之一。尤其碳化硅功率器件，60%以上用于电动车领域——包括汽车空调、DC/AC主逆变器、OBC车载充电器、DC/DC变换器都需要用到SiC器件。SiC器件可以让电机控制器的体积减少30%，重量随之减轻，转换效率平均大约有5%的提升。

　　目前特斯拉、比亚迪等车企已经开始将SiC器件应用于其新能源汽车的主控电路中。这带动了一波碳化硅的“上车潮”。国内的小鹏、蔚来、理想等造车新势力，都已推出或宣布推出SiC模块。

　　另外在光伏、风电和储能逆变器领域，耐高压的SiC器件有望大量应用于大功率组串和集中式逆变器当中；GaN功率器件则更多应用于至高5kW的住宅用微型逆变器中。两者都可以有效提升能量转换效率，提升设备循环寿命。根据CASA数据，2020年光伏逆变器中碳化硅器件渗透率为10%，后续还会不断提升。

　　众所周知，我国已成为新能源汽车**的生产国和全球**的新能源汽车市场，光伏和风电装机量规模也均是世界**，发展高效节能的第三代半导体对于我国有着重要意义。在“双碳”目标的加持下，国产第三代半导体正迎来难得的发展机遇。

　　有业内专家统计，2030年中国年用电总量将超过10.5万亿度，如果用SiC器件全面替代硅器件做能量转换，那么每年可以节约上万亿度的电，这一数字相当于10个三峡大坝的年发电总量。

　　更关键的是，目前第三代半导体处于研发的早期阶段，竞争相对没那么激烈、技术差距较小，我国和国际上其他龙头大厂是在差不多的起跑线上起步。

　　且第三代半导体产品主要使用成熟制程工艺，与动辄几纳米的硅基半导体不同，它们还远未达到几纳米级别，都在100纳米以上，因此并不需要如荷兰ASML的高端光刻机，也避免了被其卡脖子。

　　在**代、第二代半导体落于下风的情况，第三代半导体是几个重要领域的关键突破口，我国最有希望在这一领域“换道超车”。