2025年，全球半導體產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪的技術(shù)革命。碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）和氧化鎵（Ga?O?），作為第三代和第四代半導體材料的代表，憑借其獨特的物理特性，正在重新定義新能源汽車、5G通信、光伏儲能等領(lǐng)域的競爭態(tài)勢。未來，究竟誰能成為這些市場的主導者？本文將從技術(shù)特性、應(yīng)用場景和市場潛力三個方面，深入剖析這場“三強爭霸”的勝負關(guān)鍵。
一、技術(shù)特性：性能與成本的終極博弈
1. 碳化硅（SiC）：高壓高功率的“王者”
碳化硅具有寬禁帶（3.2 eV）、高擊穿場強（3 MV/cm）和高熱導率（4.9 W/cm·K）等特性，使其成為高壓高功率應(yīng)用的理想選擇。與硅基器件相比，其器件效率提高了20%到30%，廣泛應(yīng)用于新能源汽車的主驅(qū)逆變器、光伏逆變器以及工業(yè)電源等領(lǐng)域。
突破性進展：
天岳先進和爍科晶體已先后推出12英寸碳化硅襯底，單片晶圓的芯片產(chǎn)量是8英寸晶圓的兩倍。
盡管全球碳化硅襯底市場依然由Wolfspeed和II-VI等國際大廠主導，但中國企業(yè)的市場份額從2022年的15%增長到了2024年的30%，推動了國產(chǎn)化的進程。
2. 氮化鎵（GaN）：高頻高效的“新星”
氮化鎵的禁帶寬度為3.4 eV，具備高電子遷移率和低導通電阻，特別適用于高頻場景。在5G基站、快充設(shè)備和數(shù)據(jù)中心電源中，氮化鎵器件能夠?qū)⑿侍岣叩?5%以上，并使設(shè)備體積減少50%。市場爆發(fā)點：
氮化鎵快充技術(shù)已經(jīng)成熟，英諾賽科等中國企業(yè)在實現(xiàn)了8英寸硅基氮化鎵晶圓的量產(chǎn)。據(jù)預測，2023年全球氮化鎵市場規(guī)模將達到17.6億元，預計到2028年將超過500億元，復合增長率高達98.5%。在車載OBC/DC-DC轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用領(lǐng)域，隨著氮化鎵技術(shù)的不斷成熟，全球多家新能源汽車制造商（例如特斯拉、比亞迪等）已經(jīng)開始在其車載充電系統(tǒng)和電壓轉(zhuǎn)換器中采用GaN技術(shù)。英飛凌、德州儀器（TI）和意法半導體（ST）等領(lǐng)先的半導體企業(yè)均已推出針對車載電源的GaN解決方案，并逐步擴大其行業(yè)應(yīng)用。
3. 氧化鎵（Ga?O?）：低成本高潛力的“黑馬”
氧化鎵的禁帶寬度達到4.8-4.9 eV，擊穿場強為8 MV/cm，其巴利加優(yōu)值（BFOM）是碳化硅的10倍。此外，氧化鎵可以通過熔體法實現(xiàn)低成本量產(chǎn)，理論上其成本僅為碳化硅的三分之一。產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)：
日本的NCT已經(jīng)實現(xiàn)了4英寸氧化鎵晶圓的量產(chǎn)，并在2024年宣布使用先進的垂直橋式（VB）技術(shù)成功培育出了首個6英寸的Ga2O3單晶。
中國的企業(yè)如鎵仁半導體、富加鎵業(yè)、鎵和半導體和銘鎵半導體也在積極布局氧化鎵領(lǐng)域。2025年2月，鎵仁半導體宣布通過VB法實現(xiàn)了4英寸導電型摻雜氧化鎵單晶的量產(chǎn)。該VB法氧化鎵長晶設(shè)備及工藝包現(xiàn)已全面開放銷售。近期，富加鎵業(yè)在首輪器件驗證的基礎(chǔ)上，優(yōu)化了MBE外延工藝，顯著提升了外延片的性能?；诖送庋悠邪l(fā)的MOSFET橫向功率器件，電流密度提高了78.3%，比導通電阻降低了約50%，使其具有明顯的國際競爭優(yōu)勢。2025年1月，鎵和半導體發(fā)布了6英寸氧化鎵襯底等新產(chǎn)品。同月，銘鎵半導體采用新工藝成功制備了4英寸（010）氧化鎵晶坯，生長厚度達到了55毫米，加工后的可用尺寸為3英寸，厚度為40毫米，這為進一步擴大側(cè)切晶體尺寸奠定了基礎(chǔ)。
二、應(yīng)用場景：市場需求驅(qū)動的差異化競爭
1. 新能源汽車：碳化硅的主戰(zhàn)場
碳化硅器件能夠?qū)㈦妱悠嚨某潆娦侍嵘健?分鐘內(nèi)SOC從30%充至80%”，同時使續(xù)航里程增加15%。2024年，全球碳化硅市場規(guī)模達到17.6億美元，預計到2030年將超過100億美元。
車企布局：
比亞迪、理想汽車等采用碳化硅主驅(qū)逆變器，特斯拉Model 3/Y全系標配碳化硅模塊。
2. 5G通信與數(shù)據(jù)中心：氮化鎵的崛起
氮化鎵射頻器件支持太赫茲頻段，能將功耗降低40%。國內(nèi)某企業(yè)已經(jīng)在其6G基站原型機中采用了該技術(shù)。2023年，全球氮化鎵射頻市場規(guī)模為5.22億美元，預計到2029年將達到8.94億美元。
3. 光伏與工業(yè)電源：氧化鎵的潛力賽道
氧化鎵器件在650V以下的中低壓應(yīng)用中表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，能夠替代硅基IGBT，從而降低系統(tǒng)成本30%。據(jù)FLOSFIA預測，到2025年，氧化鎵功率器件市場的規(guī)模將超過氮化鎵市場，并在2030年達到15.42億美元（約100億元人民幣），相當于碳化硅市場的40%，并且是氮化鎵市場的1.56倍。根據(jù)富士經(jīng)濟的預測，到2030年，氧化鎵功率元件的市場規(guī)模將達到1,542億日元（約92.76億元人民幣），也將超過氮化鎵功率元件的市場規(guī)模。
三、市場格局：全球競爭與國產(chǎn)化突圍
1. 碳化硅：產(chǎn)能擴張與技術(shù)升級
從行業(yè)格局來看，主要廠商如 Wolfspeed、安森美、英飛凌等正在加速推進8英寸SiC晶圓的擴產(chǎn)計劃。Wolfspeed 計劃在美國建立新工廠，英飛凌位于馬來西亞的晶圓廠預計在2025年實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。同時，國內(nèi)廠商天科合達和山東天岳也在迅速擴大產(chǎn)能。
2. 氮化鎵：產(chǎn)業(yè)鏈整合與成本下降
氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈正在從6英寸向8英寸過渡，中國的企業(yè)如英諾賽科已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。2023年，全球氮化鎵市場的規(guī)模達到17.6億元，預計到2028年將超過500億元。
3.氧化鎵：技術(shù)突破與市場導入
氧化鎵目前仍處于技術(shù)導入階段，然而其低成本的優(yōu)勢使其在消費電子和工業(yè)電源領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。日本的NCT已經(jīng)實現(xiàn)了4英寸氧化鎵晶圓的量產(chǎn)，與此同時，中國的公司如鎵仁半導體和富加鎵業(yè)也在加快布局。
四、未來展望：多元生存，各領(lǐng)風騷
1. 碳化硅：高壓市場的“守門人”
碳化硅在新能源汽車和工業(yè)電源領(lǐng)域的主導地位在短期內(nèi)仍然難以被取代。隨著12英寸襯底的推出，成本有望進一步降低，預計到2030年，全球市場規(guī)模將達到150億美元。
2. 氮化鎵：高頻賽道的“領(lǐng)跑者”
氮化鎵在5G通信和消費電子領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢，未來還將擴展至車規(guī)級應(yīng)用。由于其技術(shù)成熟度和產(chǎn)業(yè)鏈整合度較高，預計到2028年，市場規(guī)模將超過500億元。
3. 氧化鎵：中低壓市場的“顛覆者”
氧化鎵憑借其低成本和高性能，在中低壓應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。如果能夠攻克大尺寸襯底技術(shù)，預計到2030年，其市場規(guī)模有望達到100億元，成為碳化硅和氮化鎵的強大競爭對手。
五、結(jié)語：技術(shù)、生態(tài)與政策的三角博弈
碳化硅、氮化鎵和氧化鎵各自具備獨特的性能優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域，未來市場將呈現(xiàn)出多元共存的局面。中國企業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新和生態(tài)系統(tǒng)整合，正從“追趕者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙?guī)則制定者”。
