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【第三代半导体投资收购不断 产业链加速成熟】

目前,碳化硅和氮化镓是第三代半导体中应用最广的两类材料,其中碳化硅商用更加成熟,氮化镓市场初起步。

近年来第三代半导体风起,2022年投资、整合、扩产不断。

8月15日,氮化镓龙头纳微半导体宣布收购碳化硅企业GeneSiC,业务线拓展至碳化硅市场。据悉,GeneSiC在碳化硅功率器件领域排名前十,主要提供650V-6500V全系列车规级碳化硅MOS,收购总额约19亿美元。

目前,碳化硅和氮化镓是第三代半导体中应用最广的两类材料,其中碳化硅商用更加成熟,氮化镓市场初起步。在当前的半导体世界中,硅器件仍占据九成市场,第三代半导体规模仍小、技术也需要再突破,但是整体成长速度飞快。

在2022集邦咨询第三代半导体前沿趋势研讨会上,集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄表示:“在全球疫情反复等客观因素的影响下,消费电子等终端市场需求有所下滑,但应用于功率元件的第三代半导体在各领域的渗透率仍然呈现持续攀升之势,其中,800V汽车电驱系统、高压快充桩、消费电子适配器、数据中心及通讯基站电源等领域的快速发展,推升了2022年SiC(碳化硅)/GaN(氮化镓)功率半导体市场需求。”

国内企业也纷纷落子第三代半导体,布局新能源、新基建等增长型市场,同时也面临着挑战。龚瑞骄告诉21世纪经济报道记者,整体来看,国内第三代半导体的困境体现在两方面,其一是器件技术方面,比如碳化硅MOS芯片和海外有较大差距,并且主要依靠海外代工;其二,原材料领域,国际上碳化硅衬底已经进入8英寸,中国才刚刚步入6英寸量产。

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氮化镓的主要应用场景仍在消费电子端的充电器领域,快充为其提供了商用市场。视觉中国

碳化硅加速上车

经过十多年的发展,碳化硅早已走向商用,而随着全球低碳化趋势,以及新能源汽车的崛起,碳化硅乘上了新东风,尤其是在汽车领域,按下了上车的加速度。

根据TrendForce集邦咨询最新报告《2022第三代半导体功率应用市场报告》显示,随着越来越多车企开始在电驱系统中导入SiC技术,预估2022年车用SiC功率元件市场规模将达到10.7亿美元,至2026年将攀升至39.4亿美元。

Wolfspeed中国区销售与市场副总裁张三岭谈道,终端应用市场对于高效率、高功率密度、节能省耗的系统设计需求日益增强,与此同时,各国能效标准也不断演进,在此背景下,SiC凭借耐高温、开关更快、导热更好、低阻抗、更稳定等出色特性,正在不同的应用领域发光发热。

他举例道,以电动汽车的22kW OBC(车载充电器)应用为例,SiC器件有助于减少30%的功率损耗、缩短充电时间,并将功率密度提升50%,带动系统效率的提升及系统成本的下降。同时SiC开始加速渗透电动汽车、光伏储能、电动车充电桩、PFC/开关电源、轨道交通、变频器等应用场景,接下来将逐步打开发展空间。

谈及碳化硅在汽车领域的挑战,龚瑞骄接受记者采访时表示:“核心挑战在于主驱逆变器的可靠性要求很高,成本高。产业链也在通过多个方式降低成本,其中在衬底领域有不小空间,比如切割环节,普通晶体切割工艺会损失大量产能,使用新型的激光切割等方法来减少损失。此外,国内芯片良率上,和国外还有差距。”

面对电动汽车等市场机遇,全球厂商们不断扩大碳化硅产能、投入研发。今年4月,全球SiC材料龙头Wolfspeed全球最大的首座8英寸(200mm)SiC工厂正式开业,该工厂预计2024年达产,届时产能将达2017年的30倍。除了Wolfspeed,今年英飞凌计划斥资逾20亿欧元,在马来西亚居林工厂建造第三个厂区,新厂区将用于生产碳化硅和氮化镓功率半导体产品。同时,更多的企业在8英寸领域进行突破,比如法国企业Soitec发布了首款8英寸碳化硅晶圆、中国电科材料烁科公司研制出8英寸碳化硅晶体。

当前,国内的碳化硅项目也层出不穷,并且汽车领域竞争激烈,除了国外大厂,国内的上汽、北汽、广汽、吉利等大型汽车集团正在加大本土碳化硅产业链的投资力度。在泰科天润应用测试中心主任高远看来,国产碳化硅芯片项目面临多方面的问题。比如对于6英寸、8英寸的选择上,短期内仍以6英寸为主,可以谨慎布局英8寸技术,未来瓶颈在国产8英寸衬底供应,同时芯片制造工艺上也亟待突破。

高远还指出,二极管已成红海市场,碳化硅二极管成为国产化的突破口,但随着价格的不断下降,导致新进玩家门槛越来越高。在碳化硅器件的主战场主逆变器方面,国产器件需要在工业领域、OBC、车载DC-DC充分验证后才能放心上主驱逆变器,预计还需要3-5年时间。

氮化镓急拓新市场

再看热门的氮化镓领域,龚瑞骄介绍道,氮化镓材料被广泛应用在功率半导体、微波射频元件、光电子元件。在Power(电源)领域,目前主流的衬底类型是硅基氮化镓,Transphorm、Navitas(纳微半导体)、Innoscience(英诺赛科)等厂商均是采用这类的结构。另外在RF元件市场,主要以碳化硅基氮化镓为主流的结构,相关厂商有住友电工、科沃、NXP、Wolfspeed等。

当前,氮化镓的主要应用场景仍在消费电子端的充电器领域,快充为其提供了商用市场,厂商们也在不遗余力地往数据中心、电动汽车等新市场拓展。

目前在全球氮化镓市场上,英诺赛科排名前三,并采用IDM模式,在苏州和珠海建有8英寸硅基氮化镓量产线。英诺赛科首席营销官冯雷向21世纪经济报道记者表示,氮化镓的优势不仅在充电器领域,还包括数据中心和车载市场。以数据中心电源应用为例,英诺赛科已经和国内外头部厂商进行合作,比如已经和英伟达进入到验证阶段。

他进一步说道,美国厂商在经历架构变化,谷歌提倡服务器电源从12V到48V的转换,会减少电源损失,氮化镓的优势非常明显。

同时,在新能源汽车领域,英诺赛科也已经进行布局。冯雷介绍道:“进入量产的是在激光雷达的驱动激光板的开关,只有氮化镓才可以实现需求。下一步,更高压的氮化镓是否能做核心驱动,还在验证阶段。”

谈及产能,冯雷告诉记者,目前英诺赛科的产能可以满足今年和明年需求,在他看来:“2023年是氮化镓增长元年,2024年将开始指数级增长。氮化镓从试产到量产应用,已经走过一个循环,市场还会不断增长,数据中心、服务器大厂家都在明确地投入,开发氮化镓高效率的解决方案。”

从全球产业看,氮化镓企业也在加快研发脚步,据介绍,在材料领域,丰田开发出超过6英寸的氮化镓单晶衬底,韩国IVWorks收购法国Saint-Gobain的氮化镓单晶衬底业务;器件领域,Nanowin产品进入三星快速充电器,今年成立首个电动汽车氮化镓IC设计中心。

龚瑞骄表示:“车身的OBC、DC/DC、激光雷达中氮化镓有非常好的应用,我们预估氮化镓的功率元件市场规模将在今年达到2.6亿美元,2026年成长至17.7亿美元,复合增长率达到61%。”

不过,他也指出,目前氮化镓材料的成本还非常高,可以看到4英寸的氮化镓单晶衬底大概是1500美金,折算回同尺寸的碳化硅大概是四倍的价格。

冯雷则向记者表示:“成本上,氮化镓近三年内快速降低,同样功率等级的情况下和硅产品相比,已经从5、6倍降至1.5倍的水平,接下来还会进一步下降。”

随着氮化镓产业链的成熟和成本的不断降低,氮化镓功率器件的应用场景将会进一步拓展。

芒果台推出的综艺节目,一直都走在前列,在国产综艺中始终都是佼佼者,而接连不断推出的综艺节目,也在保证创新性的同时,挖掘节目深度,比如《遇见馆藏·太空季》,就是一档形式新颖的文化科普类节目。

该综艺在芒果TV上线,作为大芒计划推出的综艺,每一期时长保持在25分钟左右,比起大部分综艺节目都要精致,关键是信息量十分丰富,看完一期节目能够学到的内容远远超过了其他的综艺。

这档节目的主旨依然是推广中国文化,这也是芒果台不少综艺节目正在深耕的领域,《遇见馆藏·太空季》明显是走在了前面。

剧情演绎,古今结合

这档节目的亮点在于融入了虚拟现实的元素,并将科幻带入其中。目前国内的影视业正在大力发展科幻,《遇见馆藏·太空季》是为数不多在节目中加入各种特效和科幻元素的综艺,因此观感上就更加奇特新颖。

但科幻只是这档节目的看点之一,同样让人惊喜的是节目中对于中国文化的传承。每一期节目前期都会用剧情演绎的方式,将节目的嘉宾介绍给观众,并且引入一些广为熟知的历史典故,再用古今结合的形式,用最通俗易懂的语言输出。

这种通俗科普的方式能够最大限度地让各年龄阶段的观众理解节目所要讲述的内容。与此同时又在小剧场之余,引申出更多的专业知识。由于每一期节目都有一个明确的主题,专家科普的科学知识也会围绕着主题展开。

比如节目提及舆图时,不少观众或许都知道舆图是古代的地图,但并不清楚在古代绘制一幅舆图有多么困难,以及舆图在古代的重要性。但小剧场却告诉观众想要绘制一幅舆图,除了跋山涉水的步行和测绘之外,还会有一部分匠人尝试制作飞行器,用俯瞰的方式绘图。

而荆轲刺秦王的故事也与舆图关系密切,节目将观众不知道的信息融合在其中,又通过飞行器的引入,解释了空气动力学的相关知识。

为了让大家能够更清晰地了解科学知识,在节目中还会加入一些有趣的小实验,让在场的嘉宾与专业人士互动,这种寓教于乐的方式,能够把大家原本不了解的知识变成日常生活的一部分,甚至还能举一反三。

专业人士+明星艺人,满足多重期待

这档节目邀请的嘉宾主要以主持人和相关专业的素人老师为主,专业人士会细致地向观众输出有用的信息和知识,同时也能够将一些抽象的概念用具体的方式表现出来,比如在提到空洞或是飞行器如何运作时,就用到了模型展示,一目了然。

这种极具权威性的科普,在《遇见馆藏·太空季》中是一大亮点,更专业的嘉宾解读更专业的知识,才能做到严谨可信。

除此之外还有明星艺人,这些加盟的嘉宾颜值是亮点,其中年轻的艺人有李汶翰,黄明昊,曾舜晞,郭俊辰,谷蓝帝,白举纲等,还有影帝级演员朱亚文,个个都是高颜值,且实力在行业中都十分出挑。

这些明星艺人们的状态,在节目中依然完美,郭俊辰,曾舜晞等人身上的少年感挡都挡不住,而朱亚文棱角分明的五官,也依然是行走的荷尔蒙模样,光是这样的颜值就已经十分养眼了,但他们在节目中不只是颜值担当,还起到了至关重要的作用。

这些嘉宾在节目中可以让大家看到他们的更多面,比如郭俊辰提到自己对陶艺很感兴趣,也希望用全新的材料去创作陶艺,还有一部分嘉宾会将自己了解到的一些专业知识与专业人士进行碰撞,亦或是提出一些大家都很好奇的问题。

在这个过程中,嘉宾们的互动既专业又有趣,诙谐幽默的对话会让节目的整体基调变得更加轻松。

《遇见馆藏·太空季》真正让我们感受到了科学技术的发展与我们的生活是息息相关的,即便是看似离我们很遥远的航天事业,实际上随着发展也有望实现普通人登上太空的理想,这档节目可谓是让科学变得具体而微。

这一次芒果台再放大招,甩出这档科幻王炸综艺,再次为国产综艺提供了更多的参考和新形势,再加上有专业人士的科普和高颜值正能量的明星艺人坐镇,可谓是满足了大家的所有想象和期待,值得一看!


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