今天分享的是：2025年第三代半导体SiC GaN产业链研究报告
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第三代半导体崛起：SiC/GaN成全球竞争新焦点，国产生态加速成型
在半导体产业的迭代浪潮中，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代半导体正成为全球科技竞争的新战场。这类以宽禁带为核心特性的材料，凭借耐高温、高频、高效等优势，在新能源汽车、光伏、5G通信等领域展现出不可替代的价值，而中国企业正加速突破，推动产业链生态逐步成型。
从硅基到宽禁带：半导体材料的"代际升级"
半导体产业的发展始终围绕材料革新展开。第一代半导体以硅（Si）、锗（Ge）为核心，至今仍是消费电子、逻辑芯片的主流，占据全球半导体市场90%以上份额；第二代以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表，凭借高频特性支撑了卫星通信、移动通信等领域的发展。
而第三代半导体的突破，源于材料特性的跨越式提升。与前两代相比，碳化硅、氮化镓拥有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场和热导率，能在高温、高压、高频环境下稳定工作，能量转换效率显著优于传统硅基器件。例如，在新能源汽车中，采用碳化硅芯片的电驱系统能量损耗可降低5倍，续航里程大幅提升；氮化镓快充充电器体积仅为传统硅基产品的1/3，效率提升30%以上。
值得注意的是，各代半导体并非替代关系，而是长期共存。硅基材料仍主导低压、低频场景，而第三代半导体在新能源、工业等高压高频领域成为"性能升级首选"，两者通过异质集成（如硅基氮化镓）实现性能与成本的平衡，成为产业发展新趋势。
碳化硅：新能源汽车驱动下的渗透率爆发
碳化硅是当前第三代半导体中商业化最成熟的领域，新能源汽车是其核心驱动力。在电动车的主驱逆变器、车载充电器（OBC）等关键部件中，碳化硅器件凭借耐高压、低损耗的特性，成为800V高压平台的"标配"。数据显示，2023年全球搭载碳化硅主驱模块的车型销量约280万辆，预计2025年将增至450万辆；国内新能源汽车800V车型中，碳化硅渗透率已从2023年的不足20%跃升至2025年初的71%。
除了汽车领域，碳化硅在光伏储能、充电桩、AI数据中心等场景的应用也在加速落地。光伏逆变器采用碳化硅后，系统效率提升、寿命延长；公共直流充电桩向大功率升级，对碳化硅器件需求激增；AI数据中心则通过碳化硅降低服务器电源能耗，缩小设备体积。
从产业链看，碳化硅的价值高度集中在上游——衬底和外延片成本占器件总成本的70%。目前，全球市场仍由意法半导体、英飞凌等国际巨头主导，但中国企业正在快速崛起。天科合达、天岳先进等已跻身全球衬底供应商前列，2024年全球市场份额分别达17.3%和17.1%；比亚迪半导体、芯聚能等在车规级器件领域加速渗透，2024年上半年国内碳化硅功率模块装机量前10企业中，国产厂商占6家，合计市场份额达45.7%。
技术层面，大尺寸化是降本关键。6英寸衬底仍是当前主流，但8英寸产品因芯片产出量提升近一倍、单位成本降低35%，成为未来方向。国际龙头如Wolfspeed计划2025年前后量产8英寸衬底，国内天岳先进、天科合达等也已实现8英寸量产，12英寸研发取得突破。
氮化镓：从消费电子到高功率场景的扩张
氮化镓与碳化硅特性互补，更擅长高频场景，正从消费电子向多元领域渗透。在手机、笔记本快充领域，氮化镓早已成为"标配"，2023年消费类应用占全球氮化镓功率器件市场的75%；而在5G基站射频前端、卫星通信、新能源汽车OBC等领域，其应用空间正在打开。
新能源汽车是氮化镓的下一个增长极。尽管碳化硅主导主驱逆变器，但氮化镓在车载充电器、DC-DC转换器等环节优势明显，英飞凌、瑞萨等企业的布局正推动其成为汽车电源系统的关键部件。此外，AI数据中心对高功率密度电源的需求，让氮化镓与液冷技术结合成为能效提升的关键；在光伏储能领域，1200V氮化镓器件有望适配高压电站，替代部分碳化硅方案。
市场格局上，氮化镓呈现"国产龙头引领"的特点。国内企业英诺赛科2023年全球市场份额达31%，位列第一；纳微半导体、EPC等企业也在消费电子领域占据重要地位。技术路线上，硅基氮化镓（GaN-on-Si）因成本仅为碳化硅衬底的1/10，且兼容现有硅基产线，成为主流选择，8英寸产线的成熟将进一步推动其成本下降。
设备攻坚：国产替代支撑产业链自主
半导体设备是第三代半导体产业化的基础，也是国产攻坚的重点。与硅基设备不同，碳化硅、氮化镓因材料特性特殊，需要专用设备——碳化硅的长晶、切片，氮化镓的外延生长等环节，设备技术门槛更高。
目前，碳化硅设备国产化已取得阶段性成果：单晶炉、外延炉基本实现国产，北方华创、晶盛机电等企业占据主要市场；激光切割、研磨抛光设备加速替代，德龙激光、宇晶股份等企业的产品进入产线验证。不过，刻蚀、离子注入等高端设备仍依赖进口，国产化率不足10%。
氮化镓设备领域，MOCVD（外延生长核心设备）仍由德国爱思强、美国Veeco等国际厂商主导，但中微公司在氮化镓基LED设备领域已占据全球70%以上份额，北方华创等企业也在加速功率器件用MOCVD的研发。
随着国内碳化硅、氮化镓产能持续释放，设备需求将进一步增长。国产设备的突破不仅降低产业链成本，更支撑了"材料-设备-工艺-应用"协同创新生态的构建，为中国在第三代半导体全球竞争中占据有利地位奠定基础。
从新能源汽车的每一次续航提升，到快充充电器的每一次体积缩小，第三代半导体正悄然改变着我们的生活。在这场全球产业升级中，中国企业从材料到器件、从设备到应用的全链条布局，正在让"国产替代"从口号变为现实。随着技术成熟与成本下降，碳化硅、氮化镓将在更多领域走进大众视野，成为支撑新能源革命与数字经济的"核心基石"。
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