CASA第三代半导体产业技术创新战略联盟innovation alliance第三代半导体产业发展报告2023第三代半导体产业技术创新战略联盟2024年4月前言伴随半导体产业逐渐复苏，以及电动汽车、新能源、消费类电子、5G通信等应用市场的需求带动，2023年第三代半导体产业保持高速增长态势。2023年，国际上以龙头企业为代表，不断开发领先技术、加快迭代新产品、持续扩张产能、强化供应链合作，并通过整合并购等策略，逐步建立起相对明朗的竞争格局。市场方面，2023年全球碳化硅(SiC)、氮化镓（GaN)功率电子市场规模约30.7亿美元，电动和混合动力汽车(EV/HEV)市场占比约70%，是核心市场驱动力。射频电子(GaN RF)市场规模约为15亿美元，其中电信基础设施是第一大应用市场，占比超过50%。供给方面，SC功率电子投资热情持续，2023年全球新增投资约260亿美元。射频电子因5G通信基础设施建设进程放缓，产能产线趋于稳定。LED光电子领域仍以Mini/Micro-LED为主要投资和扩产方向。龙头企业通过供应链合作、整合并购，建立“SiC+GaN双业务引擎。企业格局方面，SiC衬底环节，Wolfspeed、.Coherent市场占比全球领先；功率电子器件环节ST、Infineon、Onsemi、Wolfspeed、Rohm等五大家，市场总占比达到82%，行业头部格局确立。射频电子领域，Sumitomo、Qorvo、Macom(收购Wolfspeed射频业务)、NXP、RFHⅢIC等全球领先，五大家市场总占比达到71%。技术进展方面，8英寸SC衬底、外延加快开发；液相法晶体生长技术、复合衬底技术、激光切割技术等促进成本降低；除全SiC模块之外，SiC MOSFET和SiIGBT的融合模块设计受到关注；基于GaN衬底的极性超结GaN FET耐压达到万伏；发布集成双GaN开关管的AHB半桥芯片；3D堆叠技术为制备12英寸GaN-on-Si晶圆提供新路径。开发出基于SiC和蓝宝石衬底的N-face结构W波段的射频器件；推出基于8英寸技术的GaN-on-Si功率放大器。国内来看，2023年第三代半导体技术和产业化加快发展。市场方面，SiC和GN功率电子器件模块市场约153.2亿元，同比增长45%,国产产品主要以光伏逆变、消费电子应用为主，电动汽车主逆变器市场开始逐步渗透。射频电子(GaN RF)器件模块市场约102.9亿元，同比增长16.2%。LED器件市场782.2亿元，同比微增0.5%。供给方面，功率电子生产活跃，射频电子趋于稳定，LED光电子领域除Mini/Micro-LED外，其他方向缓慢复苏。2023年国内SiC衬底产量75万片、外延产量65万片、芯片器件产量40万片（以上均折合6英寸)；资本市场持续活跃，投融资热情仍然高涨，新增SC投资增长44%，金额超千亿，多家企业完成或正在P0。企业格局方面，功率电子领域，头部企业优势愈发凸显，竞争梯队逐步形成；射频电子领域格局相对稳定，产品国产化率超30%；LED行业进入成熟期，竞争格局确定。产业化技术方面，SC8英寸衬底基本完成验证，开始小批量供货；国产SiC MOSFET新品同比翻倍增加，新能源汽车主驱开始验证应用；推出4引脚T0-247-4LGaN功率器件；推出开关频率MHZ1000w GaN功率模块电源。开发出Si基GaN低压射频器件，拓展手机终端应用可能；推出0.25um和0.15 um GaN MMIC代工业务。LED无荧光粉照明实现了整灯光效100lmW;Micro-LED红光芯片效率达到15%(20*40um@20uA);量产UVCLED芯片电光转化效率超过5%。总体来看，2023年第三代半导体产业取得显著进步。国产SiC衬底、外延均进入国际供应链体系，行业投融资与扩产热情不减，头部企业加快与国际巨头的合作，产业格局在逐步形成中。另一方面，国际车企龙头暂缓电动车战略、国内SC投资过热且分散、同质化产品价格过度竞争等现象，对行业健康、可持续发展提出挑战。展望2024年，随着国内宏观经济整体复苏预期增强，第三代半导体技术对新质生产力的支撑作用日益增强，产业发展动力持续强劲。目录前言一、形势与政策(一)相关产业发展态势(二)半导体产业相关政策二、市场应用(一)功率电子1、总体市场规模2、重点细分应用(二)射频电子1、总体市场规模112、重点细分应用11(三)光电子….12三、生产供给(一)功率电子…141、总体产值142、投融资与扩产173、整合并购211、总体产值242、投融资与扩产243、整合并购26(三）光电子261、总体产值262、投融资与扩产283、整合并购29四、企业格局…32(一)功率电子1、重点企业2、竞争格局35(二)射频电子381、重点企业382、竞争格局391、重点企业402、竞争格局.…42.44(一)功率电子…1、SiC功率电子442、GaN功率电子49.5252(一)装备及原材料进展55(二)超宽禁带进展…5758七、发展展望……附件2023年第三代半导体产业大事记（T0p10).62一、形势与政策(一)相关产业发展态势全球半导体产业开始复苏。根据世界半导体贸易统计组织(WSTS)相关数据，在持续低迷一年后，2023年第4季度全球半导体元件销售额环比增长8.4%，同比增长11.6%，增强了2024年半导体行业发展的信心。先进制程技术方面，主流制造商已经开始大规模生产5nm芯片，3nm技术也在研发中。新材料与新设计的应用推动半导体技术持续革新。如在特定需求领域，硅基材料逐渐被更高效的宽禁带材料、锗硅合金、碳纳米管等所替代；新的设计方法，如三维堆叠技术正在被用来增加芯片密度和复杂性。伴随半导体行业整体进入上升周期，第三代半导体作为其重要组成部分，进入快速发展期。新能源汽车与光储充等产业快速发展。据集邦咨询(TrendForce)数据，2023年全球新能源车销量为1303万辆，同比增长29.8%，但较2022年54.2%的增速有明显下滑。国际能源署《2023年可再生能源》报告显示，2023年全球可再生能源新增装机容量达510GW,太阳能光伏占其中四分之三（约383GW)。另据集邦新能源(Energy Trend)数据2023年全球储能新增装机可达35GW-78GWh,同比增长70%-85%。应用产业的蓬勃发展带动第三代半导体产品加快渗透，并创造出广阔市场空间。(二)半导体产业相关政策发达经济体持续强化本地产业链扶持政策。美国持续完善《芯片法案》的政策框架，明晰补贴细节和限制条款，并正式启动针对先进1制程和成熟节点半导体制造的补贴申请程序。《欧洲芯片法案》提出在2030年前汇集欧盟机构和各成员国111.5亿欧元公共投资，促进半导体关键技术产业化，带动私营企业投资，目标是到2030年将欧盟芯片产量全球份额由10%提高到20%。韩国国会通过《K-Chip法案》提高半导体企业税收减免率来刺激投资。此外，该计划还提出截至2026年将向包括芯片、电池、机器人、电动汽车和生物技术等领域投资550万亿韩元（约2.97万亿人民币），将首都圈打造成世界最大半导体制造基地。日本经产省在2023年也提出为进一步推动国产化、增加企业销售额，官方与民间在今后10年向半导体及相关部件材料领域追加10万亿日元规模投资（约8059亿元人民币）。各国政府对本土产业链建设的财政政策如能兑现，将有助于龙头企业进一步降低成本，巩固其市场优势。美日继续升级或扩大对华半导体出口管控。2023年5月，日本经产省公布了《外汇法》法令修正案，将先进芯片制造设备等23个品类追加列入出口管理的管制对象。2023年10月，美国商务部工业和安全局(BS)发布了针对芯片的出口禁令新规，进一步对先进算力涉及到的计算架构、关键P、先进封装、关键先进材料、新型存储器等领域进行管制，可能限制我国获取人工智能、新能源汽车等领域的先进芯片。美日半导体管制措施可能对我国半导体先进制程产生不利影响，但第三代半导体由于对先进制程要求较低，且国产化正在加速，短期内受影响较小。我国对镓、错、石墨等物项实施出口管制。2023年，中国商务部2宣布分别从8月1日起和12月1日起对镓、锗等半导体关键原材料及特定石墨物项实施出口管制。此次出口管制，一方面体现了国内统筹发展和安全的管制理念，是对美日等出口管控政策的一种对等反制，有利于更好维护国家安全和利益。另一方面，由于上述物项出口占比较大，管制政策导致国内相关原材料出口受阻，GN衬底、外延企业营收受累，业绩表现较差，交货周期的增加迫使海外用户寻求替代方案，以减轻对华依赖。3二、市场应用2023年，受益于电动汽车、光储充、消费电源、5G通信基础设施等应用市场的带动，国内第三代半导体功率电子器件模块市场达153.2亿元，以新能源汽车应用为主要驱动力，同比增长45%；射频电子器件模块市场达102.9亿元，在通信基础设施建设带动下，较2022年同比增长16.2%。LED器件市场为782.2亿元，同比微增0.5%。(一)功率电子1、总体市场规模全球来看，综合Yole、Trendforce数据，2023年全球SiC、GaN功率电子市场约30.7亿美元，其中，电动和混合动力汽车(EVEV)市场占比约70%，是核心市场驱动力。另据Yole测算，全球功率半导体器件市场将从2023年的约230亿美元快速增长到2028年的333亿美元，其中SiC和GaN功率电子总体市场占比有望达到32%，规模约109.5亿美元。图表1、2018-2028年Si、SiC、GaN功率电子市场100%20%0%20182019202020212022202320242025202620272028资料来薄：ole国内方面，据CASA Research统计，2023年国内SiC、GaN功率器件模组市场规模约为153.2亿元，同比增长45%。第三代半导体在功率电子领域渗透率超过12%，开始进入高速增长阶段.图表2、2017-2027年我国第三代半导体功率电子应用市场规模（亿元）70060050040030020010002017年2018年2019年2020年2021年2022年2023年2024年2025年2026年2027年2028年■其他■工业电机·光伏及储能■轨道交通■电网■风力发电■新能源汽车■PFC■消费电子■工商业应用国内市场中，新能源汽车（包括充电基础设施）是第三代半导体功率电子最大的应用领域，整体市场占比70.67%。其次是消费类电源和PFC,分别占比是11.16%和5.78%。图表3、2023年我国第三代半导体功率电子应用市场结构其他UPS工业电机1.90%1.65%133%工商业应用光伏及储能消费电子3.47%3.95%轨道交通11.16%电网0.04%0.03%PFC5.78%风力发电0.01%新能源汽车70.67%52、重点细分应用(1)车用第三代半导体功率器件市场约104亿元根据中国汽车工业协会数据，2023年，我国新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，市场占有率达到31.6%。CASA Research据此预测，2023年，国内新能源汽车用SiC、GaN器件模组市场约104.1亿元。预计到2027年这一市场将达到347.3亿元。但随着奔驰、奥迪、宝马、福特等车企放缓电动汽车战略，该市场出现一定发展变数。800V高压平台规模应用，加速SiC功率器件上车。据CASAResearch统计，2023年全球近35家车企共推出了50多款支持800V高压平台的车型，主流价位在20-30万元/辆，且“800V4SiC”基本成为高端电动汽车标配。800V高压平台下，采用SC功率器件不仅可使综合效率提升6%-8%，且可实现高速快充体验，如1200V和1700VSC器件可实现在7.5分钟内充电80%以上。除此之外，电压平台从400V提升到800V后，电动汽车核心三电系统以及DC-DC、OBC等部件都需要在800V甚至更高电压下正常工作，新装充电桩也需要同时适配400V和800V。图表4、市场搭载SiC功率电子的重点车型统计厂家车型特斯拉已上市车型：Model3、Model Y、Model X Plaid、Model S Plaid已上市车型：ES8、ES6、EC6、ET7、ET5、ES7、EC7、ET5T待上市车型：MEGA已上市车型：G9、G6待上市车型：极氪CS1E、极氟007华为已上市车型：智界S7、阿维塔12待上市车型：问界M9小米待上市车型：SU7已上市车型：唐EV、汉EV、海豹、仲望U8比亚迪待上市车型：方程豹豹5、仲望U9上汽已上市车型：智已LS6已上市车型：Genesis GV60、Genesis G8、1ONIQ5、Genesis GV70EV、IONIQ6现代待上市车型：IONIQ7、GenesisX已上市车型：起亚EV6起亚待上市车型：起亚EV9大众已上市车型：保时捷Taycan、.奥迪e--tron GT待上市车型：保时捷Macan、奥迪RS6(2025年改版)已上市车型：smart精灵#1丰田已上市车型：Prius、MRAI、bZ4X、雷克萨斯RZ福特已上市车型：野马Mach-E已上市车型：ELETRE待上市车型：EMEYA(2)充电基础设施用第三代半导体功率器件市场超4亿元根据中国充电联盟数据，2023年，国内充电基础设施增量为338.6万台，同比上升30.6%。其中公共充电桩增量为92.9万台，同比上升42.7%,随车配建私人充电桩增量为245.8万台，同比上升26.6%，桩车增量比为12.8。据此测算，2023年，国内用于充电基础设施的第三代功率电子市场约4.2亿元，预计到2027年将达21.8亿元。高压直流快充为SC功率电子创造市场机会。直流快充和交流慢充分别适用于公用充电站与家庭车位应用场景。尽管目前交流慢充仍然贡献充电桩市场大部分增量，但直流快充新增装机量复合年均增长率(CAGR)高于交流慢充桩。随着电动车对续航里程要求的不断提高，市场对补能速度提出更高的要求，直流快充占比日渐提升。在直流快充中，相较于大电流方案（需要配备成本更高液冷方案），热损耗更小的高电压方案或成为主流选择。高压快充可以降低系统能耗，减少线束成本和重量，提升整车续航里程。随着高端电动车型从400V电压平台升级至800V电压平台，直流快充桩电压也需提升到800V-1000V,所用功率器件耐压则需提高到1200V,因此，SiC功率电子将获得更多市场机会。图表5、2023国内部分SiC充电桩产品进展企业产品详情采用SiC技术的75KW液冷超充电源模块，宽电压输出200-1000V、欧陆通宽电压输入260V-530V,可实现半载97%，满载96.5%的高效率。优优绿能已推出4OkW、60 kWSiC液冷充电模块产品，其中4 OKW SiC模块最高转换效率可达97%。充电模块SiCMOS的50kW充电模块，最高效率超过97%，支持最大133.3A电流稳定输出，支持501000V超宽电压输出范围，采用SC技术，其充电桩充电峰值效率达96%，充电场站能耗下降南方电网11%,平均20个桩可节省2.5万度电/年。采用SiC充电桩技术，项目总体规划产能为8G/年，具备为12万辆新能源汽车实现配套的能力，项目预计2023年三季度试产，充电桩2025年全面建成。联手三安研发SiC充电桩，项目已完成试点。以120kW充电桩为例，普通充电桩充电效率为93%，占地面积为0.4m,该项目SiC充电桩充电效率可达97%，占地面积减少至0.3m,(3)光伏与储能用第三代半导体功率器件市场超过6亿元根据国家能源局数据，2023年全国新增光伏装机216.88GW,同比增长148%；2023年全国新型储能新增装机规模约2260万千瓦/4870万千瓦时，较2022年底增长超过260%。随着光伏、储能产业的迅速扩张，光伏和储能逆变器市场也呈现高速发展态势。据此测算，2023年我国光伏逆变器全年出货量约433GW,光伏和储能市场用第三代半导体功率电子市场约6.05亿元，预计到2027年，该领域将超过10亿元，年均增速约16%。大功率，组串式光伏逆变器，徽型逆变器及新兴储能市场是SiC功率电子另一主要应用，但受光伏产品价格持续下跌影响，总体市场规模不大。“100kW(及以上)+组串式逆变器”已成为光伏平价上网的新引擎，整体出货量逐年增长。为适应100kW以上功率要求，光伏电站电压等级从1000V提升至1500V以上，耐高压的SiC功率电子将在此类大功率逆变器中大展身手。目前逆变器的DCDC升压电路、DC/AC逆变电路中主要有SiIGBT+SiC SBD和SiC MOSFET两类解决方案，其中SiIGBT+SiC SBD混合方案更具性价比。在5kW及以下住宅用微型逆变器市场，GN功率电子则更具竞争力，其不仅能显著改善整体转换效率，有效降低光电转换成本，还可建构体积更小、重量更轻、更可靠的逆变器。光储融合的趋势带动第三代功率电子在储能逆变器市场的应用。为提高风、光等可再生能源的消纳水平，进行削峰填谷，实现发电稳定、提高电网品质，储能技术和产业快速发展，由此带动储能逆变器需求增长，为第三代半导体功率电子带来市场机遇。(4)消费类电源用第三代半导体功率器件市场约17.1亿元根据相关数据统计，2023年，国内主要消费类电子产品（包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器和电动工具等)出货量超过9