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來(lái)源：首創(chuàng)證券、光大證券、中銀證券事件：第四代半導(dǎo)體取得突破3月14日，財(cái)聯(lián)社消息，西安郵電大學(xué)陳海峰教授團(tuán)隊(duì)成功在8英寸硅片上制備出了高質(zhì)量的氧化鎵（Ga?O?）外延片，標(biāo)志著該團(tuán)隊(duì)在超寬禁帶半導(dǎo)體研究上取得重要進(jìn)展。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，更寬的禁帶寬度意味著電子需要更多的能量從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，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。
第一代半導(dǎo)體材料：以硅、鍺等為代表，也是目前應(yīng)用范圍最廣的半導(dǎo)體材料，市占率約為90%。第二代半導(dǎo)體主要是化合物半導(dǎo)體：以砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InP）為代表，擁有較高的電子遷移率，因而主要運(yùn)用于光通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。但是，化合物半導(dǎo)體的擊穿電場(chǎng)較低，難以運(yùn)用于高溫環(huán)境中。第三代半導(dǎo)體材料：之前熱炒的手機(jī)快充，需要使用到氮化鎵，則是典型的第三代半導(dǎo)體材料。此類(lèi)材料主要用于寬禁帶（價(jià)帶與導(dǎo)帶的間距，禁帶寬度衡量組電能力）半導(dǎo)體，可以擁有更高的工作溫度、擊穿電場(chǎng)。第四代半導(dǎo)體材料：則是超禁帶半導(dǎo)體材料，包括氧化鎵、金剛石、氮化鋁等。其中，氧化鎵、金剛石有望成為新半導(dǎo)體材料的主力軍，可以承受更高的溫度、電壓，在軍工領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景。金剛石有著“終極半導(dǎo)體材料”的美譽(yù)，集合光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)等優(yōu)勢(shì)為一體。特別在高頻、高壓的工作環(huán)境下，金剛石具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，金剛石提純、大尺寸化等技術(shù)困難重重，需要更多的科研攻關(guān)。為了搶占氧化鎵的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，多個(gè)國(guó)家紛紛加大研發(fā)力度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。此后，氧化鎵在全球科研與產(chǎn)業(yè)界引起了更廣泛的重視。日本在氧化鎵方面較為領(lǐng)先，2015年便推出氧化鎵單晶襯底，日本公司NCT使用了ETG方法幾乎壟斷了氧化鎵襯底。日本：IDM全產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)跑全球國(guó)際上只有日本形成量產(chǎn)并開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)電源、工業(yè)電機(jī)控制等，產(chǎn)業(yè)方以安川電機(jī)、佐鳥(niǎo)電機(jī)為主要代表。日本預(yù)計(jì)將在2023年量產(chǎn)氧化鎵功率器件。美國(guó)：氧化鎵器件研究最為先進(jìn)美國(guó)目前僅Kyma公司有1寸襯底產(chǎn)品，單晶尺寸上落后于中國(guó)，產(chǎn)業(yè)鏈也較為空白。器件成果非常突出，創(chuàng)新能力強(qiáng)大，各種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和工藝極大地推動(dòng)了氧化鎵器件的進(jìn)步。中國(guó)：襯底環(huán)節(jié)緊追日本我國(guó)的氧化鎵襯底能夠小批量供應(yīng)，外延、器件環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程幾乎空白，研發(fā)主力軍和突出成果都在高校和科研院所當(dāng)中。不過(guò)，我國(guó)氧化鎵器件的研發(fā)處于世界Top3，在IP方面扭轉(zhuǎn)了在SiC領(lǐng)域的被動(dòng)局面。目前的氧化鎵的產(chǎn)業(yè)階段類(lèi)似SiC在特斯拉Model 3推出之前的狀態(tài)，技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)完成，等待標(biāo)志性事件引爆市場(chǎng)。政策層面，科技部已經(jīng)將氧化鎵列入“十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”。總的來(lái)說(shuō)，在未來(lái)10年，氧化鎵器件將有可能成為直接與碳化硅競(jìng)爭(zhēng)的電力電子器件，但作為半導(dǎo)體新材料，氧化鎵市場(chǎng)規(guī)模的突破取決于成本的快速降低。未來(lái)幾年是日本開(kāi)始大規(guī)模導(dǎo)入氧化鎵的關(guān)鍵階段，中國(guó)能否緊跟業(yè)界腳步，需要國(guó)內(nèi)氧化鎵產(chǎn)業(yè)界攜手努力。目前，布局了氧化鎵的上市公司包括新湖中寶（600208）、中瓷電子（003031）、南大光電（300346）、三安光電（600703）、藍(lán)曉科技（300487）、國(guó)博電子（688375）、上海瀚訊（300762）等。新湖中寶持股杭州富加鎵、藍(lán)曉科技涉及金屬鎵提取、國(guó)博電子是實(shí)控人研究氧化鎵產(chǎn)品、上海瀚訊是股東布局氧化鎵技術(shù)研究等。金剛石方面，需要使用培育鉆石的CVD法，培育鉆石公司有望參與金剛石材料研究。上市公司包括：中兵紅箭（000519）、黃河旋風(fēng)（600172）、四方達(dá)（300179）、力量鉆石（301071）、晶盛機(jī)電（300316）等。風(fēng)險(xiǎn)提示：行業(yè)發(fā)展不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，下游需求不及預(yù)期。
第一代半導(dǎo)體材料：以硅、鍺等為代表，也是目前應(yīng)用范圍最廣的半導(dǎo)體材料，市占率約為90%。第二代半導(dǎo)體主要是化合物半導(dǎo)體：以砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InP）為代表，擁有較高的電子遷移率，因而主要運(yùn)用于光通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。但是，化合物半導(dǎo)體的擊穿電場(chǎng)較低，難以運(yùn)用于高溫環(huán)境中。第三代半導(dǎo)體材料：之前熱炒的手機(jī)快充，需要使用到氮化鎵，則是典型的第三代半導(dǎo)體材料。此類(lèi)材料主要用于寬禁帶（價(jià)帶與導(dǎo)帶的間距，禁帶寬度衡量組電能力）半導(dǎo)體，可以擁有更高的工作溫度、擊穿電場(chǎng)。第四代半導(dǎo)體材料：則是超禁帶半導(dǎo)體材料，包括氧化鎵、金剛石、氮化鋁等。其中，氧化鎵、金剛石有望成為新半導(dǎo)體材料的主力軍，可以承受更高的溫度、電壓，在軍工領(lǐng)域擁有廣闊的發(fā)展前景。金剛石有著“終極半導(dǎo)體材料”的美譽(yù)，集合光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、聲學(xué)等優(yōu)勢(shì)為一體。特別在高頻、高壓的工作環(huán)境下，金剛石具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。然而，金剛石提純、大尺寸化等技術(shù)困難重重，需要更多的科研攻關(guān)。為了搶占氧化鎵的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，多個(gè)國(guó)家紛紛加大研發(fā)力度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。此后，氧化鎵在全球科研與產(chǎn)業(yè)界引起了更廣泛的重視。日本在氧化鎵方面較為領(lǐng)先，2015年便推出氧化鎵單晶襯底，日本公司NCT使用了ETG方法幾乎壟斷了氧化鎵襯底。日本：IDM全產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)跑全球國(guó)際上只有日本形成量產(chǎn)并開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楣I(yè)電源、工業(yè)電機(jī)控制等，產(chǎn)業(yè)方以安川電機(jī)、佐鳥(niǎo)電機(jī)為主要代表。日本預(yù)計(jì)將在2023年量產(chǎn)氧化鎵功率器件。美國(guó)：氧化鎵器件研究最為先進(jìn)美國(guó)目前僅Kyma公司有1寸襯底產(chǎn)品，單晶尺寸上落后于中國(guó)，產(chǎn)業(yè)鏈也較為空白。器件成果非常突出，創(chuàng)新能力強(qiáng)大，各種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)和工藝極大地推動(dòng)了氧化鎵器件的進(jìn)步。中國(guó)：襯底環(huán)節(jié)緊追日本我國(guó)的氧化鎵襯底能夠小批量供應(yīng)，外延、器件環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程幾乎空白，研發(fā)主力軍和突出成果都在高校和科研院所當(dāng)中。不過(guò)，我國(guó)氧化鎵器件的研發(fā)處于世界Top3，在IP方面扭轉(zhuǎn)了在SiC領(lǐng)域的被動(dòng)局面。目前的氧化鎵的產(chǎn)業(yè)階段類(lèi)似SiC在特斯拉Model 3推出之前的狀態(tài)，技術(shù)儲(chǔ)備已經(jīng)完成，等待標(biāo)志性事件引爆市場(chǎng)。政策層面，科技部已經(jīng)將氧化鎵列入“十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”。總的來(lái)說(shuō)，在未來(lái)10年，氧化鎵器件將有可能成為直接與碳化硅競(jìng)爭(zhēng)的電力電子器件，但作為半導(dǎo)體新材料，氧化鎵市場(chǎng)規(guī)模的突破取決于成本的快速降低。未來(lái)幾年是日本開(kāi)始大規(guī)模導(dǎo)入氧化鎵的關(guān)鍵階段，中國(guó)能否緊跟業(yè)界腳步，需要國(guó)內(nèi)氧化鎵產(chǎn)業(yè)界攜手努力。目前，布局了氧化鎵的上市公司包括新湖中寶（600208）、中瓷電子（003031）、南大光電（300346）、三安光電（600703）、藍(lán)曉科技（300487）、國(guó)博電子（688375）、上海瀚訊（300762）等。新湖中寶持股杭州富加鎵、藍(lán)曉科技涉及金屬鎵提取、國(guó)博電子是實(shí)控人研究氧化鎵產(chǎn)品、上海瀚訊是股東布局氧化鎵技術(shù)研究等。金剛石方面，需要使用培育鉆石的CVD法，培育鉆石公司有望參與金剛石材料研究。上市公司包括：中兵紅箭（000519）、黃河旋風(fēng)（600172）、四方達(dá)（300179）、力量鉆石（301071）、晶盛機(jī)電（300316）等。風(fēng)險(xiǎn)提示：行業(yè)發(fā)展不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，下游需求不及預(yù)期。
