一直以來(lái)，半導(dǎo)體被看作是信息科技產(chǎn)業(yè)的支柱，數(shù)字經(jīng)濟(jì)世界的基石。從上世紀(jì)四五十年代在美國(guó)起源后開(kāi)始蓬勃發(fā)展，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)不斷更新迭代。目前，隨著第三代半導(dǎo)體在新能源車(chē)、消費(fèi)電子等領(lǐng)域快速發(fā)展的同時(shí)，第四代半導(dǎo)體材料也開(kāi)始嶄露頭角。

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8英寸！第四代半導(dǎo)體研究再突破

3月14日，西安郵電大學(xué)宣布，該校陳海峰教授團(tuán)隊(duì)日前成功在8英寸硅片上制備出了高質(zhì)量的氧化鎵外延片。要知道，就在上個(gè)月的時(shí)候，中國(guó)電科46所成功制備出我國(guó)首顆6英寸氧化鎵單晶，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際最高的水平。這才不到一個(gè)月，記錄就被咱自己給破了。

（圖片來(lái)源：免費(fèi)商用網(wǎng)站Pexels）

研究上不斷突破，產(chǎn)業(yè)端也不甘落后。A股已有多家公司搶先布局，臺(tái)灣力積電也表示正在開(kāi)發(fā)第四代氧化物半導(dǎo)體材料（氧化銦鎵鋅）的制程技術(shù)，有望運(yùn)用在AR/VR產(chǎn)品上，并在明年能夠小量試產(chǎn)。

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什么是第四代半導(dǎo)體？

一般來(lái)說(shuō)，第四代半導(dǎo)體材料包括氧化鎵、氮化鋁、金剛石等。其中，氧化鎵(Ga2O3)作為第四代“超寬禁帶半導(dǎo)體”材料，近年來(lái)尤為受到關(guān)注。

功率半導(dǎo)體最看重的是擊穿場(chǎng)強(qiáng)、導(dǎo)通電阻、遷移率、介電常數(shù)等參數(shù)，禁帶寬度更寬的材料，天然具有更耐高溫、耐輻射、耐高壓、導(dǎo)通電阻低的特點(diǎn)。研究報(bào)告顯示，與第三代半導(dǎo)體碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)相比，氧化鎵的禁帶寬度達(dá)到了4.9eV，高于碳化硅的3.2eV和氮化鎵的3.39eV，因此氧化鎵具有耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻照等特性。并且，在同等規(guī)格下，寬禁帶材料可以制造管芯尺寸更小、功率密度更高的器件，節(jié)省配套散熱和晶圓面積，進(jìn)一步降低成本。

中國(guó)科學(xué)院院士郝躍曾指出，氧化鎵材料是最有可能在未來(lái)大放異彩的材料之一，在未來(lái)的10年左右，氧化鎵器件有可能成為有競(jìng)爭(zhēng)力的電力電子器件，會(huì)直接與碳化硅器件競(jìng)爭(zhēng)。

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具體到落地領(lǐng)域，氧化鎵最早可能會(huì)出現(xiàn)在快充和工業(yè)電源上。因?yàn)檫@類產(chǎn)品的市場(chǎng)門(mén)檻比較低，同時(shí)對(duì)可靠性有需求，而氧化鎵的可靠性天然非常好。此外汽車(chē)可能會(huì)是氧化鎵未來(lái)的爆發(fā)點(diǎn)，但不會(huì)是率先應(yīng)用。其發(fā)展路徑可以參照碳化硅，碳化硅最早是用在光伏逆變器、工業(yè)電源，直到特斯拉用到車(chē)上，才火爆起來(lái)。值得一提的是，碳化硅發(fā)展了40年，氧化鎵用了不到10年的工夫就已經(jīng)發(fā)展到了接近于碳化硅發(fā)展35年左右的進(jìn)度。

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突破卡脖子技術(shù)，對(duì)投資有什么影響？

一直以來(lái)，半導(dǎo)體都是各國(guó)科技戰(zhàn)略的兵家必爭(zhēng)之地。2022年8月，美國(guó)商務(wù)部產(chǎn)業(yè)安全局（BIS）對(duì)第四代半導(dǎo)體材料氧化鎵和金剛石實(shí)施出口管制，認(rèn)為氧化鎵的耐高壓特性在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)美國(guó)國(guó)家安全至關(guān)重要。如今我國(guó)第四代半導(dǎo)體技術(shù)接連突破，對(duì)我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，具有重大意義。

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近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)替代與自主可控一直是半導(dǎo)體板塊的投資主線。中信證券指出我國(guó)半導(dǎo)體發(fā)展長(zhǎng)期自主化并走向高端的發(fā)展方向不會(huì)改變。長(zhǎng)期而言中國(guó)大陸有望培育出一套自給自足的產(chǎn)業(yè)鏈體系，這個(gè)過(guò)程中將蘊(yùn)含諸多國(guó)產(chǎn)化機(jī)會(huì)。天風(fēng)證券也認(rèn)為半導(dǎo)體是戰(zhàn)略性資產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)鏈自主可控重要性凸顯。從“八五”到“十四五”，我國(guó)政策持續(xù)推動(dòng)半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化。在新的國(guó)際環(huán)境下，為了維護(hù)我國(guó)半導(dǎo)體供應(yīng)鏈安全，認(rèn)為半導(dǎo)體設(shè)備材料等領(lǐng)域的國(guó)產(chǎn)替代比率有望持續(xù)提升。

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參考資料：

半導(dǎo)體設(shè)備與材料2023-02-22《【氧化鎵】第四代寬禁帶半導(dǎo)體材料》

36氪Pro 2022-05-30 《晶圓成本僅為碳化硅10%，四代半導(dǎo)體材料距離商業(yè)落地還有多遠(yuǎn)？｜36氪專訪》

果殼硬科技2022-06-07《等這屆高考生畢業(yè)，氧化鎵能改變世界嗎？》

中信證券 2023-03-13 《電子丨美、荷或?qū)⑼瞥稣哌M(jìn)一步限制對(duì)華半導(dǎo)體設(shè)備出口，關(guān)注半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)化機(jī)遇》

天風(fēng)證券2023-03-07《半導(dǎo)體行業(yè)研究周報(bào)：政策預(yù)期升溫，關(guān)注國(guó)產(chǎn)化，周期復(fù)蘇，與新技術(shù)》

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