本土供需缺口缩小并开始走出国门
第三代半导体行业发展潜力巨大，原因来自其高效而节能的特性。以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料是半导体产业的重要组成部分。
法国知名半导体咨询机构Yole数据显示，2022年碳化硅器件市场规模为17.94亿美元，氮化镓器件市场规模为14.8亿美元，其中射频器件13亿美元、功率器件1.8亿美元。“它在国际上，统称为宽禁带功率半导体，在我们国家，俗称第三代半导体。”据宗艳民介绍，与传统半导体材料相比，第三代半导体具有高宽禁带、高击穿电场、高导热率、高电子迁移率等特性，采用宽禁带半导体材料制备的半导体器件，不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景。“在有些应用场景，可以降低功耗超过50%。所以现在大家公认在应用端，碳化硅器件有明显节能效果，是绿色器件，对系统装置而言能降低体积，减少成本。”宗艳民表示。
“十四五”规划将“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”明确列入科技前沿领域攻关项目。近年来，国内第三代半导体整个产业链都处在快速发展的进程中。一个表现是，以衬底和外延为主的材料端，不仅能够满足国内需求，完成了碳化硅衬底的全部进口替代，还实现了向海外的输出。“天岳先进的衬底材料，不仅解决了国内的进口替代，而且还向国外输出。”据宗艳民介绍，全球前十大功率半导体企业超过50%都是天岳先进的客户，并且签订了合作长单，同时也部分成为天岳先进的主供货商。“因此，在碳化硅衬底材料方面，天岳先进为我国第三代半导体的发展奠定了基石，开好了路，同国内产业同行一起走向全球的前列。”宗艳民表示。
碳化硅器件应用仍处起步验证阶段
事实上，早在上世纪90年代，碳化硅单晶衬底卓越的半导体性能就被科学家发现。为何直到今天，碳化硅器件才走向大规模应用？
天岳先进成立于2010年，是国内较早从事碳化硅半导体材料的公司。经历过行业的发展变迁，宗艳民认为，首先碳化硅面临着制作工艺方面的技术难题，“材料制备非常难，多缺陷”。一个难题是，碳化硅单晶生长工艺条件极度苛刻，生产工艺都采用PVT法（即气氛热化学蒸汽相沉积法），在高温下存在多因多果导致材料缺陷众多，实现规模化、低缺陷、高品质、低成本衬底供应成为制约碳化硅行业发展的瓶颈。“我们对缺陷的表征方法和控制手段进行一些技术研究，可以规模化提供低缺陷高品质衬底，大幅地提高了生长效率和良率，对下游品质的提升和成本控制都有很好的帮助。”宗艳民表示。
宗艳民进一步指出，近几年，包括天岳在内的碳化硅单晶衬底企业，攻克了一系列国际技术难题，全面掌握碳化硅单晶制备全流程关键技术，才实现了碳化硅衬底规模化生产的自主可控，部分技术甚至已经走在国际前列。宗艳民认为，整体来看，碳化硅器件应用仍处于起步阶段。“碳化硅器件必须得改变系统应用的装置才能发挥优势，并非简单的替代。它在终端的应用需要经过漫长验证，有些验证甚至长达两年才能开始大幅推广。”宗艳民指出，碳化硅器件应用目前还处于一个起步验证的阶段，下游器件端的量还都没那么大，在电动汽车，光伏、储能、白色家电等领域都在加快应用。
而由于起步阶段还未开始放量，碳化硅器件应用一旦进入规模化量产，就会暴露出一系列关于品质、供货能力、交付能力的问题。“第三代半导体要求的可靠性非常高，天岳先进近年来服务的国际大厂也对品质极其看重，一旦规模化放量，他们就会特别关注品质的稳定持续和按期交付的能力。”宗艳民提及。而成本控制也成为行业快速发展中绕不开的一个话题。
现场有嘉宾提及，碳化硅真正的竞争对手是性价比非常优秀的硅基IGBT产业。IGBT已经从8英寸的主流开始向12英寸切换，而现在6英寸的碳化硅单器件成本大约是IGBT的5~6倍。碳化硅的单器件成本需做到IGBT的2.5倍以下，才有可能进入大规模商业化应用时代。对此宗艳民持乐观态度，认为在天岳先进的技术布局下，非常有信心降低成本，达到“2.5倍”的标准。
“天岳先进在半绝缘衬底、车规级衬底应用已经走在国际前列，并且在下一代8英寸产品的产业化布局上获得国际大厂的广泛认证，具备8英寸产品量产的先发优势，也完全可以达到6英寸的质量标准。”宗艳民表示。
行业高速成长或将实现超预期发展
业界普遍认为，第三代半导体未来还有很大的成长空间。Yole数据预测，2028年碳化硅市场规模将达89.06亿美元，氮化镓市场规模将达47亿美元。
宗艳民认为，到2028年，实际数据可能不会止步于此。“从我们材料端掌握的信息来看，实际数据表现很可能会超过Yole的预期。国内外包括博世、英飞凌等大厂的扩产速度和布局力度都非常大，整个产业都将进入高速成长期，未来碳化硅应用是一个巨大的蓝海市场，这个没什么争议，只是看在会2024年还是2025年到来。我们还是要加大技术研发，迎接蓝海市场到来。”宗艳民表示。
天岳先进更长远的一步，也将会继续深耕材料端，致力于服务和支持下游产业的发展。使用碳化硅技术的新能源车型已经受到市场的高度关注。此外，第三代半导体在5G通信、光伏新能源发电、储能、新能源汽车充电桩、城际高速铁路和城市轨道交通、大数据中心的绿色电源等领域都能发挥重要作用，在电网及特高压领域也有广泛的应用前景。
宗艳民坦言：“天岳先进能够与华润微、芯联集成等龙头芯片制造商一起，上下游加强协作，加快技术迭代，共同推动和发展我国第三代半导体产业，一起去推动技术迭代。天岳先进期望成为碳化硅衬底领域的‘台积电’，把碳化硅衬底做成最优，成本最低，这是我们的梦想。”（央广资本眼）
