綠碳化硅 A股市場第四代半導(dǎo)體材料‖（金剛石、氧化鎵）產(chǎn)

新題材！繼“碳化硅”后，第四代“半導(dǎo)體”橫空出世...

從以硅、鍺為代表的第一代半導(dǎo)體材料，到現(xiàn)在，全球半導(dǎo)體材料已經(jīng)經(jīng)歷三代，進(jìn)入第四代。

就在近期，有媒體報道，我國第四代半導(dǎo)體材料再迎突破。中國電科46所成功制備出我國首顆6英寸氧化鎵單晶，達(dá)到國際最高水平。此外，中科大的研究團(tuán)隊，也首次研制出了氧化鎵垂直槽柵場效應(yīng)晶體管。

第四代半導(dǎo)體材料——氧化鎵，國內(nèi)取得突破性進(jìn)展。

實際上，在此前美國對第四代半導(dǎo)體材料——氧化鎵、金剛石、氮化鋁，實施出口管制，就曾引起全球科研與產(chǎn)業(yè)界的重視。

何為第四代半導(dǎo)體材料？較前三代有何優(yōu)勢？

我們都知道，半導(dǎo)體材料經(jīng)歷了四代。第一代半導(dǎo)體材料，就是大家都比較熟知的硅和鍺。目前，全球95%以上的半導(dǎo)體產(chǎn)品的材料都是硅。

第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵、磷化銦為代表，在光電子、微電子、微波功率器件等領(lǐng)域，展現(xiàn)出其巨大的優(yōu)越性。

第三代半導(dǎo)體材料以氮化鎵、碳化硅為代表，具備高擊穿電場、高熱導(dǎo)率、高電子飽和速率及抗強輻射能力等優(yōu)異性能，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率電子器件，是固態(tài)光源和電力電子、微波射頻器件的“核芯”。

而第四代半導(dǎo)體材料，則以氧化鎵、金剛石、氮化鋁為代表。

相較于前三代半導(dǎo)體材料，第四代半導(dǎo)體材料具備更高的禁帶寬度，與碳化硅、氮化鎵相比，氧化鎵的禁帶寬度達(dá)到了4.9eV，金剛石為5.5eV，氮化鋁為6.2eV，是一種“超寬禁帶半導(dǎo)體”材料。

更寬的禁帶寬度，意味著電子需要更多的能量從價帶躍遷到導(dǎo)帶，因此氧化鎵、金剛石、氧化鋁作為半導(dǎo)體材料，具備耐高壓、耐高溫、大功率、抗輻照等特性。在同等規(guī)格下，可以制造die size更小、功率密度更高的器件綠碳化硅，節(jié)省配套散熱和晶圓面積，進(jìn)一步降低成本。

因此，第四代半導(dǎo)體材料在開發(fā)下一代的小體積、輕重量、低功耗、低成本器件，及其要求極為苛刻的應(yīng)用方面具有不可替代的獨特優(yōu)勢。

目前，第四代半導(dǎo)體材料主要應(yīng)用于紅外探測、激光器等領(lǐng)域。

未來10年，氧化鎵器件有可能會直接與碳化硅器件競爭。有數(shù)據(jù)顯示綠碳化硅，到2030年，氧化鎵功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)15億美元。

目前，國內(nèi)布局第四代半導(dǎo)體材料的企業(yè)：

第一家：南大光電

全球主要的MO源供應(yīng)商，在國內(nèi)半導(dǎo)體關(guān)鍵材料的制備領(lǐng)域，有多條不同產(chǎn)品體系且具備國際競爭力的業(yè)務(wù)線，能夠為我國半導(dǎo)體行業(yè)解決關(guān)鍵的卡脖子問題。其中，公司三甲基鎵產(chǎn)品可以作為生產(chǎn)氧化鎵的原材料。

第二家：航天電子

航天電子是航天九院旗下上市平臺，系國內(nèi)宇航級電子產(chǎn)品的核心供應(yīng)商，公司專業(yè)從事航天電子產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)，有明顯的資質(zhì)與技術(shù)優(yōu)勢。全資子公司時代民芯公司正在氧化鎵領(lǐng)域開展技術(shù)研究和布局。

第三家：藍(lán)曉科技

國內(nèi)吸附分離材料龍頭，掌握生物制藥行業(yè)分離純化關(guān)鍵技術(shù)，打破外國技術(shù)封鎖，實現(xiàn)高端吸附分離材料國產(chǎn)化。公司以吸附材料為基，逐步向?qū)游鼋橘|(zhì)等醫(yī)用材料延伸。公司為氧化鋁企業(yè)提供拜耳母液提鎵技術(shù)和運營服務(wù)。

第四家：天準(zhǔn)科技

工業(yè)領(lǐng)域機器視覺檢測設(shè)備領(lǐng)先企業(yè)，應(yīng)用涉及消費電子、光伏硅片、汽車智能制造、PCB、半導(dǎo)體前道量檢測和智駕域控等。公司的全資德國Muetec子公司產(chǎn)品在第三代半導(dǎo)體及第四代半導(dǎo)體領(lǐng)域有著非常強的競爭力。

第五家：中鋼國際

相關(guān)概念：子公司中鋼設(shè)備持有浙江制造基金合伙企業(yè)20%份額，該基金間接持股北京銘鎵半導(dǎo)體，目標(biāo)公司是國內(nèi)率先從事第四代半導(dǎo)體氧化鎵材料開發(fā)及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化企業(yè)。

公司亮點： 具有核心競爭力的國際知名工程承包商

主營業(yè)務(wù)：工程總承包為主的工程技術(shù)服務(wù)業(yè)務(wù)、以機電設(shè)備及備品備件集成供應(yīng)為主的國內(nèi)外貿(mào)易業(yè)務(wù)和以工程設(shè)計、咨詢?yōu)橹鞯姆?wù)業(yè)務(wù)。

核心概念：一帶一路， 央企國企改革， 超超臨界發(fā)電

技術(shù)優(yōu)勢：公司已經(jīng)實現(xiàn)了由單個工程項目總承包向大型聯(lián)合企業(yè)系統(tǒng)綜合配套項目總承包的轉(zhuǎn)變，具備“一站式”解決方案的能力，成功實現(xiàn)了BOT、PPP等全新建設(shè)模式項目的突破。

氧化鎵的優(yōu)勢是什么?

1. 更高的工作溫度：第四代半導(dǎo)體具有更高的材料熔點和更高的熱穩(wěn)定性，可以在高溫環(huán)境下工作，可以被用于高溫應(yīng)用中，如氣體開關(guān)、飛行器和火箭發(fā)動機等。

2. 更高的能效：相比于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料(如硅和鍺)，第四代半導(dǎo)體具有更大的能隙，因此更容易實現(xiàn)高功率密度和高轉(zhuǎn)換效率。這些特性使其成為電力電子器件中的理想選擇。

3. 更快的響應(yīng)速度：第四代半導(dǎo)體能夠承受更高的電場強度，具有更高的電子遷移率和更快的電子速度，因此響應(yīng)更快，并可以用于高頻應(yīng)用。

4. 更小的尺寸：第四代半導(dǎo)體比傳統(tǒng)半導(dǎo)體更小，可以制成更小的器件，從而減少電路板大小，提高器件集成度。

5. 更長的使用壽命：第四代半導(dǎo)體的壽命比傳統(tǒng)半導(dǎo)體更長，可以更好地承受高壓和高溫環(huán)境中的電壓和電流變化。

氧化鎵是一種新型超寬禁帶半導(dǎo)體材料，與碳化硅、氮化鎵相比，氧化鎵的禁帶寬度達(dá)到了4.9eV，高于碳化硅的3.25eV和氮化鎵的3.4eV，確保了其抗輻照和抗高溫能力，可以在高低溫、強輻射等極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的性質(zhì)；而其高擊穿場強的特性則確保了制備的氧化鎵器件可以在超高電壓下使用，有利于提高載流子收集效率。（缺點：相關(guān)技術(shù)并未成熟，也無法實現(xiàn)量產(chǎn)，真正商用化還有很長的路要走）

氧化嫁相關(guān)概念股：

1、新湖中寶：持股杭州富加鎵，專業(yè)從事氧化鎵單晶材料設(shè)計、模擬仿真、生長及性能表征等工作，形成了較鮮明的特色和優(yōu)勢。

2、三安光電：子公司湖南三安致力于第三代化合物半導(dǎo)體碳化硅及氧化鎵材料、外延、芯片及封裝的開發(fā)，占領(lǐng)第三代半導(dǎo)體核心領(lǐng)域制高點。

3、藍(lán)曉科技：國內(nèi)金屬鎵提取領(lǐng)域處于絕對龍頭地位，坊間號稱“提鎵第一股”。

4、中國西電：子公司西電電力系持股陜西半導(dǎo)體先導(dǎo)技術(shù)中心是寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域國家工程研究中心，和寬禁帶半導(dǎo)體高端裝備與新材料西安市工程研究中心合作氮化鎵、金剛石和氧化鎵的高端制備裝備和半導(dǎo)體材料的研究開發(fā)。

5、上海瀚訊：公司股東中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵異質(zhì)集成技術(shù)研究。

6、隆基綠能：與連城數(shù)控合作碳化硅及氧化鎵等晶體的生產(chǎn)。

7、南大光電：南京大學(xué)有氧化鎵雙極型異質(zhì)結(jié)功率器件研究。

金剛石，作為第四代半導(dǎo)體材料，金剛石材料具備高熱導(dǎo)率、高擊穿電場、高載流子遷移率、高載流子飽和速率和低介電常數(shù)等優(yōu)異的特性，滿足現(xiàn)代電子技術(shù)對高溫、高壓、高功率、高頻率以及抗輻射等惡劣條件的要求，已是業(yè)界公認(rèn)的“終極半導(dǎo)體材料”。（缺點：相關(guān)技術(shù)還未突破，暫時無法實現(xiàn)真正的商用，目前更多的只是作為襯底材料）

相關(guān)概念股（培育鉆石技術(shù)中CVD法應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)）：

1、中兵紅箭：全球培育鉆石+工業(yè)金剛石雙龍頭，高溫高壓+CVD并舉。

2、四方達(dá)：國內(nèi)CVD法培育鉆石技術(shù)儲備最先進(jìn)、擴(kuò)產(chǎn)力度最大、品質(zhì)最高的公司之一。

3、黃河旋風(fēng)：培育鉆石+工業(yè)金剛石雙龍頭之一，定增計劃已獲受理，加緊研發(fā)CVD大單晶和第三代半導(dǎo)體的開發(fā)和推廣。

4、國機精工：CVD法人造金剛石技術(shù)儲備多年，功能性金剛石核心技術(shù)引領(lǐng)者。

5、沃爾德：國內(nèi)領(lǐng)先的超硬刀具供應(yīng)商，公司在CVD金剛石的制備應(yīng)用方面已有超過15年積淀，培育鉆石已在線上、線下進(jìn)行銷售。

聲明：再好的邏輯也要配合市場熱點趨勢而為。以上僅為靜態(tài)整理之資料，不構(gòu)成投資建議；據(jù)此入市，風(fēng)險自擔(dān)！

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