第三代半导体行业报告：SIC、GAN（23页）

行业报告下载 2022年06月28日 07:52 管理员

PVT 法制备 SiC 所需设备简单且价格低，操作控制相对容易故为商业生产主流方法。 PVT 原理：将高纯度碳粉与硅粉，按特定比例混合，形成高纯度 SiC 微粉与籽晶分别放置生长炉内坩埚下部，顶部后，温度升高至 2000℃以上，通过控制坩埚下部温度略高于顶部，形成温度差。SiC 微粉升华成气态 Si2C、SiC2、Si 等，后由于温度差在温度较低籽晶处形成 SiC 晶锭。HVPE 工艺简单，生长速率快，系生产主流路线。氮化镓制备主要分气相法及熔体法，其中气相法细分为氢化物气相外延法（HVPE）、气相传输法。熔体法细分为高压氮气溶液法（HNPSG）、助溶剂法/溶盐法、氨热法、提拉法。相较而言，HVPE 法厚膜质量及生长速率更高，系主流生方式。 HVPE 原理：整个过程在一个多层次温区热壁反应系统的完成，在温度为 850 度温区内放入金属 Ga，呈液态，后从热璧上层注入 HCl 气体，形成 GaCl 气体，后将 CaCl 气体传送至衬底，在 1000 度-1100 度温度下与氨气（NH3）反应，最终生成 GaN 晶体。

2020 年，我国第三代半导体整体产值超过 7100 亿，电力电子及微波射频持续增长。根据 CASA 数据，我国第三代半导体整体产值超过 7100 亿。其中，半导体照明整体产值预计 7013 亿元，受新冠疫情影响较 2019 年下降 7.1%；SiC、GaN 电力电子产值规模达 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%。SiC MOSFET 主攻高压领域，GaN MOSFET 主攻高频领域。依据功率、频率两个维度，我们对主流功率器件的物理特性和适用场合进行了梳理：Si-IGBT 在高压领域有优势但无法胜任高频领域的要求，Si-MOSFET 能胜任高频领域但对电压有所限制，SiCMOSFET 完美得解决了高压和高频在硅基上难以兼得的问题，在兼容高压中频的基础上 SiC-MOSFET 并凭借其高效率、小体积的特性成为电动汽车、充电桩、光伏逆变等领域的最佳解决方案（不考虑成本），GaN-MOSFET 凭借其超高频率的特性在 5G 射频领域大有可为，当前主要为 5G 基站 PA 未来有望拓宽到终端设备射频（手机等），此外 GaNMOSFET 在 1000V 以下的中低压领域比如快充、电动汽车有较大的应用潜力。