去年 11 月底，特斯拉 Model 3 新款開售，其產品設計和功能變化都引起了外界關注。

在特斯拉 Model 3 車型中，SiC 得到量產應用，這吸引了全球汽車廠商的目光。搭載 SiC 芯片的智能電動汽車，可提高續(xù)航里程，對突破現有電池能耗與控制系統(tǒng)上瓶頸，乃至整個新能源汽車行業(yè)都有重要意義。

目前，業(yè)內普遍認為以 SiC 為代表的寬禁帶半導體將成為下一代半導體主要材料，那么寬禁帶半導體當前發(fā)展狀況如何？國內外發(fā)展寬禁帶半導體有哪些區(qū)別？未來發(fā)展面臨著哪些挑戰(zhàn)？

01、特斯拉 Model 3 首批搭載 SiC

對于全球汽車廠商來說，特斯拉的每次動作，都會引起高度關注，特斯拉 Model 3 搭載了 SiC 芯片，成為全球首批在量產中使用 SiC 芯片的汽車制造商之一?；?Model 3 在市場上的成功，以及 SiC 在續(xù)航里程等方面的優(yōu)勢，SiC 一經亮相，迅速成為全球芯片廠商和汽車廠商的關注焦點。

德國芯片制造商英飛凌推出用于電動汽車逆變器的 SiC 模塊，緊接著，現代汽車宣布要在旗下電動汽車中使用 SiC 芯片，并且明確表示，使用 SiC 芯片的電動汽車續(xù)航里程將提高 5%，這又為 SiC 作了正面宣傳。

事實上，SiC 芯片的確具有常規(guī)半導體難以比擬的優(yōu)勢，從 SiC 發(fā)展的歷程中也不難看出，SiC 也是目前研究相對更成熟的材料。

此前，硅（Si）和鍺（Ge）作為半導體產業(yè)的主流，在集成電路、航空航天、新能源和光伏等產業(yè)中應用廣泛。隨著高端制造、大功率發(fā)光電子器件日益發(fā)展，對頻率、效率和噪聲等要求越來越高，第二代半導體砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）應運而生。

但到目前，人類在 5G 通信、智慧電網、宇航衛(wèi)星、新能源汽車等前沿領域不斷突破，體積更小、性能更優(yōu)、效率更高的芯片材料成為產業(yè)進步的剛需，市場需求倒逼芯片材料不斷革新。

在這種情況下，SiC 碳化硅和 GaN 氮化鎵作為第三代化合物半導體材料，正式進入人們視野。如前文現代汽車公開所述，SiC 材料更加耐高溫、耐腐蝕，這種優(yōu)勢有助于提升功率、減少散熱，對提升新能源汽車續(xù)航的確有重要意義。

02、國際巨頭未完成壟斷，國內有條件追趕

目前來看，對第三代半導體材料 SiC 和 GaN 的研究相對成熟，和前兩代半導體材料相比，SiC 在禁帶寬度等方面有明顯優(yōu)勢，也更耐高溫、更抗輻射，在大功率、高溫、高輻射應用場景中尤其適用。GaN 材料則更耐壓、更耐熱、更耐腐蝕，在發(fā)光器件中比較適用。基于性能上的明顯優(yōu)勢，國內外相關企業(yè)都在積極發(fā)展寬禁帶半導體材料。

放眼全球，目前，寬禁帶半導體技術和產業(yè)依然由國外企業(yè)所主導，但國際巨頭還未形成行業(yè)標準，在規(guī)模上也未形成完全壟斷。同時，我國內需市場龐大，在市場和應用上有明顯優(yōu)勢，產業(yè)鏈條也日益完善。

在國際市場上，寬禁帶半導體材料已經進入產業(yè)化快速發(fā)展階段，在新能源汽車、5G 通信、光伏、消費電子等領域應用廣泛，代表性企業(yè)有 Wolfspeed、onsemi、ROHM 等，比如 Wolfspeed，是全球最大的 SiC 襯底制造商，其主營業(yè)務是專門研究 SiC 材料，專注于第三代化合物半導體。

相比于國際市場，國內企業(yè)在整體技術研發(fā)和市場應用上有所落后，但近年來技術水平不斷提升，部分技術已經達到國際先進水平，比如在寬禁帶半導體微波射頻芯片技術上就擁有明顯優(yōu)勢。

此外，半導體照明技術的產業(yè)化應用也相對更成熟，2022 年初我國寬禁帶半導體產業(yè)的總產值接近 8000 億元，其中大部分產值就來自于半導體照明。

03、產業(yè)前景廣闊，降本成為關鍵

寬禁帶半導體快速崛起，已經成為全球半導體和相關產業(yè)競爭的焦點，我國內需市場規(guī)模龐大，并且又是以市場應用為驅動的發(fā)展模式，長期來看，我國寬禁帶半導體在產業(yè)化上有諸多優(yōu)勢。

再者，和集成電路產業(yè)相比，寬禁帶半導體產業(yè)對工藝技術、設計流程和精密程度的要求相對較低，因此企業(yè)進入的門檻不高，這也為國內企業(yè)成長提供了可能。

資本也看到了寬禁帶半導體產業(yè)的巨大前景，也在加速推進寬禁帶半導體產業(yè)發(fā)展，2021 年，即使在疫情的背景下，仍有超過 60 家企業(yè)完成融資，這說明寬禁帶半導體也被資本高度看好。

當然，看到行業(yè)發(fā)展的前景，也不應忽視面臨的挑戰(zhàn)。目前，寬禁帶半導體使用領域主要集中在射頻器件、大功率電力電子器件、光電器件上，應用領域仍有待拓展。此外，我國雖然已經實現了研發(fā)和生產相關產品，但產品迭代速度較慢，在應用端評價體系也相對缺乏。

長期來看，成本依然是決定寬禁帶半導體產業(yè)化的重要因素，隨著成本不斷降低，產業(yè)化也將迎來加速。