近期,半導體行業熱度持續攀升,成為備受矚目的焦點領域。碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)等第三代半導體材料憑借其優異的物理和電氣性能,在新能源汽車、光伏等戰略性新興產業中實現規模化應用。東微半導體、基本半導體等國內企業在第三代半導體賽道上積極布局并嶄露頭角,推動了相關產業鏈的發展,提高了我國在該領域的全球競爭力,為半導體產業開辟了新的增長極。
一、第三代半導體簡述
第三代半導體是指以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化鋅(ZnO)以及金剛石為代表的半導體材料。這些材料在常溫下導電性介于導體和絕緣體之間,并且具有禁帶寬度更寬、導熱系數高、抗輻射性能好、電子飽和更大和漂移速率更高等優點。
相較于第一代半導體(硅Si、鍺Ge)和第二代半導體(砷化鎵GaAs、磷化銦InP),第三代半導體材料具有更好的電子密度和運動控制能力,因此更適用于制造高溫、高頻、抗輻射和大功率電子器件,在光電子和微電子領域具有重要的應用價值。
第三代半導體在5G基站、新能源車和快速充電等領域已有重要應用,并且隨著技術的不斷進步,其應用領域還在不斷拓展。例如,在軍事裝備、航空航天等領域,第三代半導體材料以其特有的高功率、高效率、高線性、高工作電壓、抗輻照等優異特性,成為傳統器件的理想替代者。
半導體產業作為現代信息社會的基石,經歷了從硅基材料(第一代)、砷化鎵(第二代)到寬禁帶材料(第三代)的迭代升級。第三代半導體以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、金剛石等為代表,憑借寬禁帶寬度、高擊穿電場、高熱導率等特性,在高溫、高頻、高壓場景中展現出顯著優勢。
據研產業研究院《2024-2030年中國第三代半導體行業市場深度調研與發展趨勢報告》分析:
隨著全球能源轉型加速,新能源汽車、5G通信、智能電網等新興領域對高效能、低能耗器件的需求激增,第三代半導體成為破解傳統硅基材料性能瓶頸的關鍵技術。中國將第三代半導體納入“十四五”規劃重點攻關領域,政策扶持力度持續加大,區域產業集群初步形成,產業鏈國產化進程提速。
1. 市場規模與產業鏈結構
中國第三代半導體產業規模近年來呈現高速增長態勢。產業鏈上游以襯底和外延片為核心,中游聚焦設計與制造,下游覆蓋新能源汽車、光伏逆變器、5G基站等高成長賽道。區域布局上,京津冀、長三角、珠三角等五大集群已形成差異化分工,江蘇、廣東、山東等地企業密集,蘇州納維、英諾賽科等企業加速產能擴張。
2. 技術突破與競爭格局
國內在SiC襯底制備、GaN射頻器件等領域取得階段性突破,6英寸SiC生產線逐步實現量產。然而,材料晶體質量、器件可靠性仍落后于國際領先水平,高端市場被Wolfspeed、英飛凌等海外企業主導。專利方面,中國專利申請數量全球領先,但核心專利布局薄弱。企業競爭呈現“兩頭強、中間弱”特征:上游材料企業快速崛起,但中游制造環節的IDM(垂直整合制造)能力不足,依賴代工模式。
3. 政策驅動與資本投入
國家層面出臺《智能光伏產業創新發展行動計劃》等政策,明確支持寬禁帶半導體在逆變器等領域的應用。地方層面,北京、深圳等地通過產業基金、稅收優惠吸引項目落地。
當前,中國第三代半導體產業正處于從“政策驅動”向“技術驅動”轉型的關鍵期。一方面,新能源汽車滲透率提升、數據中心算力需求爆發、風光儲一體化并網加速,為行業打開百萬級市場空間;另一方面,國際技術封鎖加劇、國內企業研發投入分散、產業鏈協同效率不足等問題制約國產化進程。如何在技術攻關與商業化落地之間找到平衡點,將成為下一階段的核心命題。此外,全球碳化硅襯底供需缺口擴大、氮化鎵成本下降曲線陡峭等外部變量,也將深刻重塑行業競爭格局。
第三代半導體是中國實現科技自立自強、搶占全球戰略制高點的重要抓手。盡管短期內面臨技術積淀不足、國際競爭加劇等挑戰,但長期來看,產業發展的基本面堅實:政策紅利持續釋放,下游需求多點開花,國產替代空間廣闊。未來五年,行業將呈現“高端突破”與“規模擴張”并行的特征,技術突破點集中于大尺寸襯底制備、車規級可靠性驗證、超高頻器件設計等領域。企業需摒棄“大而全”的粗放模式,聚焦細分賽道打造差異化優勢,同時加強產業鏈上下游協同創新。對于投資者而言,襯底材料、車規級模塊、射頻前端等高壁壘環節蘊含結構性機會。
隨著全球碳中和進程加速,第三代半導體有望從“跟跑者”蛻變為“領跑者”,成為驅動中國高端制造升級的核心引擎。
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