外延片行業(yè)發(fā)展趨勢報(bào)告

外延片行業(yè)發(fā)展趨勢報(bào)告

支持地方、園區(qū)、企事業(yè)單位建設(shè)一批公共服務(wù)平臺，開展知識產(chǎn)權(quán)培訓(xùn)與交易、科技成果評價、市場戰(zhàn)略研究等服務(wù)。鼓勵建設(shè)專用電子元器件生產(chǎn)線，為MEMS傳感器、濾波器、光通信模塊驅(qū)動芯片等提供流片服務(wù)。建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化平臺。支持電子元器件領(lǐng)域眾創(chuàng)、眾包、眾扶、眾籌等創(chuàng)業(yè)支撐平臺建設(shè)，推動建立一批基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)生態(tài)孵化器、加速器，鼓勵為初創(chuàng)企業(yè)提供資金、技術(shù)、市場應(yīng)用及推廣等扶持。嚴(yán)格執(zhí)行《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用管理辦法》等政策，鼓勵骨干企業(yè)開展產(chǎn)品全生命周期的綠色化設(shè)計(jì)，加快輕量化、模塊化、集成化、高可靠、長壽命、易回收的新型電子元器件產(chǎn)品應(yīng)用。新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車市場把握傳統(tǒng)汽車向電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化的新能源汽車和智能網(wǎng)聯(lián)汽車轉(zhuǎn)型的市場機(jī)遇，重點(diǎn)推動車規(guī)級傳感器、電容器（含超級電容器）、電阻器、頻率元器件、連接器與線纜組件、微特電機(jī)、控制繼電器、新型化學(xué)和物理電池等電子元器件應(yīng)用。功率半導(dǎo)體行業(yè)簡介及上下游概況功率半導(dǎo)體與集成電路是半導(dǎo)體技術(shù)中相互獨(dú)立、平行發(fā)展又時有交叉的兩個不同的專業(yè)領(lǐng)域，分別解決不同的專業(yè)技術(shù)問題，滿足不同的應(yīng)用場景：集成電路用于對信息進(jìn)行處理、存貯與轉(zhuǎn)換；而功率半導(dǎo)體則是用于電源電路和功率控制電路，兩者的區(qū)別與聯(lián)系就如同大腦與心臟和四肢，互相依賴且不可互相替代。功率半導(dǎo)體的上游產(chǎn)業(yè)為硅片（研磨片、拋光片和外延片）、光刻版、引線框架、銅金屬化陶瓷片和化學(xué)試劑等原材料。下游產(chǎn)業(yè)主要為消費(fèi)電子、工業(yè)控制、電力傳輸、計(jì)算機(jī)和新能源等應(yīng)用行業(yè)。強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈深層次合作推動電子元器件及其配套材料和設(shè)備儀器企業(yè)、整機(jī)企業(yè)加強(qiáng)聯(lián)動，共同開展產(chǎn)品研制，加快新型電子元器件的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。引導(dǎo)上下游企業(yè)通過戰(zhàn)略聯(lián)盟、資本合作、技術(shù)聯(lián)動等方式，形成穩(wěn)定合作關(guān)系。促進(jìn)行業(yè)質(zhì)量提升（一）加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化工作加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)和基礎(chǔ)共性技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研制，持續(xù)提升標(biāo)準(zhǔn)的供給質(zhì)量和水平。引導(dǎo)社會團(tuán)體加快制定發(fā)布具有創(chuàng)新性和國際性的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。鼓勵企事業(yè)單位和專家積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)化活動，開展國際標(biāo)準(zhǔn)制定。（二）提升質(zhì)量品牌效益優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、改造技術(shù)設(shè)備、完善檢驗(yàn)檢測，推廣先進(jìn)質(zhì)量文化與技術(shù)。引導(dǎo)企業(yè)建立以質(zhì)量為基礎(chǔ)的品牌發(fā)展戰(zhàn)略，豐富品牌內(nèi)涵，提升品牌形象和影響力。開展質(zhì)量興業(yè)、品牌培育等活動，定期發(fā)布質(zhì)量品牌報(bào)告。（三）優(yōu)化市場環(huán)境引導(dǎo)終端企業(yè)優(yōu)化電子元器件產(chǎn)品采購模式，倡導(dǎo)優(yōu)質(zhì)廉價，避免低價惡性競爭、哄抬價格、肆意炒作等非理性市場行為，推動構(gòu)建公平、公正、開放、有序的市場競爭環(huán)境。功率半導(dǎo)體行業(yè)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)（一）功率半導(dǎo)體行業(yè)面臨的機(jī)遇功率半導(dǎo)體行業(yè)為國家政策支持的行業(yè)。2019年11月國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年版）》鼓勵電力電子器件及高性能覆銅板；2021年1月工業(yè)和信息化部發(fā)布《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2021-2023年）》實(shí)施重點(diǎn)產(chǎn)品高端提升行動，重點(diǎn)發(fā)展高可靠半導(dǎo)體分立器件及模塊。新基建中的每個行業(yè)均離不開電能，功率半導(dǎo)體作為電能處理的核心器件將隨著新基建的推進(jìn)迎來不斷增長的市場空間。國家產(chǎn)業(yè)政策同時從供給和需求端為功率半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展?fàn)I造了良好的政策環(huán)境。根據(jù)市場發(fā)展規(guī)律，制造業(yè)鄰近下游需求的空間分布，能夠降低生產(chǎn)成本、促進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)合作、縮短供貨周期、及時響應(yīng)客戶需求，下游需求的崛起為孕育上游本土化的功率半導(dǎo)體企業(yè)創(chuàng)造了優(yōu)沃土壤。相比國外廠商，國內(nèi)廠商與下游客戶的距離更近，客戶的溝通交流更加順暢，并且在客戶需求服務(wù)響應(yīng)、降低成本等方面具有競爭優(yōu)勢，功率半導(dǎo)體率逐漸上升是大勢所趨。此外，功率半導(dǎo)體產(chǎn)品銷售從導(dǎo)入到驗(yàn)證需要一定的周期，因此，在客戶拓展正式形成銷售后具有較強(qiáng)的客戶粘性。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和國產(chǎn)化政策的驅(qū)動下，中國功率半導(dǎo)體企業(yè)迎來了發(fā)展壯大的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。功率半導(dǎo)體的應(yīng)用十分廣泛，幾乎覆蓋了所有的電子制造業(yè)，且隨著新應(yīng)用場景的出現(xiàn)而發(fā)展。隨著智能制造和新基建等國家政策的深入推進(jìn)，以上每個行業(yè)均離不開電能，功率半導(dǎo)體作為電能處理的核心器件將隨著智能制造和新基建的推進(jìn)迎來不斷增長的市場空間。此外，碳達(dá)峰、碳中和雙碳戰(zhàn)略的落實(shí)，功率半導(dǎo)體作為新能源裝置的重要零部件之一，將迎來不斷增長的市場空間。需求端的發(fā)展為功率半導(dǎo)體行業(yè)提供了良好的市場環(huán)境。（二）功率半導(dǎo)體行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)目前，在功率半導(dǎo)體市場，國外廠商占據(jù)了主導(dǎo)地位。由于國外半導(dǎo)體企業(yè)對其掌握的先進(jìn)技術(shù)實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，本土企業(yè)很難直接從大型半導(dǎo)體企業(yè)學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，必須依靠自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，在一定程度上延緩了我國高端功率半導(dǎo)體的發(fā)展速度。功率半導(dǎo)體由于其應(yīng)用場景豐富，下游需求廣泛。目前，受益于下游市場需求增長，功率半導(dǎo)體行業(yè)整體景氣度較高，但不排除未來市場形勢發(fā)生變化，進(jìn)入周期性調(diào)整階段，出現(xiàn)下游市場需求降低、產(chǎn)品供給過剩等情形，導(dǎo)致產(chǎn)品價格下跌，制造企業(yè)產(chǎn)能過剩、產(chǎn)能利用率不足，從而對行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營形成挑戰(zhàn)。引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級（一）提升智能化水平引導(dǎo)企業(yè)搭建數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺、全環(huán)境仿真平臺和材料、工藝、失效分析數(shù)據(jù)庫，基于機(jī)器學(xué)習(xí)與人工智能技術(shù)，推進(jìn)關(guān)鍵工序數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化改造，優(yōu)化生產(chǎn)工藝及質(zhì)量管控系統(tǒng)，開展智能工廠建設(shè)，提升智能制造水平。（二）推廣智能化設(shè)計(jì)引導(dǎo)國內(nèi)軟件企業(yè)開發(fā)各類電子元器件仿真設(shè)計(jì)軟件，鼓勵使用虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)開展工業(yè)設(shè)計(jì)，提高企業(yè)設(shè)計(jì)水平。（三）加快智能化改造圍繞連接器與線纜組件、電子變壓器、電聲器件、微特電機(jī)等用工量大且以小批量、多批次訂單為主的分支行業(yè)，探索和推廣模塊化、數(shù)字化生產(chǎn)方式，加快智能化升級。（四）培育工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺鼓勵和支持產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的分支行業(yè)，探索工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)模式，鼓勵龍頭企業(yè)面向行業(yè)開放共享業(yè)務(wù)系統(tǒng)，帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)開展協(xié)同設(shè)計(jì)和協(xié)同供應(yīng)鏈管理。（五）推廣綠色制造推進(jìn)全行業(yè)節(jié)能節(jié)水技術(shù)改造，加快應(yīng)用清潔高效生產(chǎn)工藝，開展清潔生產(chǎn)，降低能耗和污染物排放強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。優(yōu)化電子元器件產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，開發(fā)高附加值、低消耗、低排放產(chǎn)品。制定電子元器件行業(yè)綠色制造相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，完善綠色制造體系。設(shè)綠色工廠，加大節(jié)能環(huán)保投入，實(shí)施節(jié)能環(huán)保技術(shù)提升工程，鼓勵企業(yè)采用信息化、智能化技術(shù)處理污染物并實(shí)時監(jiān)控，將企業(yè)的環(huán)保執(zhí)行措施與企業(yè)信用等級掛鉤。（六）生產(chǎn)綠色產(chǎn)品嚴(yán)格執(zhí)行《電器電子產(chǎn)品有害物質(zhì)限制使用管理辦法》等政策，鼓勵骨干企業(yè)開展產(chǎn)品全生命周期的綠色化設(shè)計(jì)，加快輕量化、模塊化、集成化、高可靠、長壽命、易回收的新型電子元器件產(chǎn)品應(yīng)用。（七）發(fā)展綠色園區(qū)加強(qiáng)電子元器件相關(guān)產(chǎn)業(yè)園區(qū)企業(yè)與其他企業(yè)的合作，推動基礎(chǔ)設(shè)施共建共享。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)余熱余壓廢熱資源和水資源循環(huán)利用。（八）搭建綠色供應(yīng)鏈支持骨干企業(yè)實(shí)施可持續(xù)的綠色供應(yīng)鏈管理戰(zhàn)略，實(shí)施綠色伙伴式供應(yīng)商管理，加強(qiáng)對上游供應(yīng)商的環(huán)保考核，優(yōu)先將綠色工廠發(fā)展成供應(yīng)商，優(yōu)先采購綠色產(chǎn)品。（九）培育優(yōu)質(zhì)企業(yè)鼓勵龍頭企業(yè)通過兼并重組、資本運(yùn)作等方式整合資源、擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、增強(qiáng)核心競爭力、提高合規(guī)履責(zé)和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。培育一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)品附加值高、有核心競爭力的專精特新小巨人和制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)。功率半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢作為電子系統(tǒng)中的基本單元，功率半導(dǎo)體是電力電子設(shè)備正常運(yùn)行不可或缺的部件，應(yīng)用場景廣泛，且需求日益豐富。從行業(yè)技術(shù)和性能發(fā)展來看，功率半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)朝復(fù)雜化演進(jìn)，功率半導(dǎo)體的襯底材料朝大尺寸和新材料方向發(fā)展；由于不同結(jié)構(gòu)和不同襯底材料的功率半導(dǎo)體電學(xué)性能和成本各有差異，在不同應(yīng)用場景各具優(yōu)勢，功率半導(dǎo)體市場呈現(xiàn)多器件結(jié)構(gòu)和多襯底材料共存的特點(diǎn)。（一）功率半導(dǎo)體是電力電子的基礎(chǔ)，需求場景日益豐富功率半導(dǎo)體是構(gòu)成電力電子轉(zhuǎn)換裝置的核心組件，幾乎進(jìn)入國民經(jīng)濟(jì)各個工業(yè)部門和社會生活的各個方面，電子設(shè)備應(yīng)用場景日益豐富，功率半導(dǎo)體的市場需求也與日俱增。隨著新應(yīng)用場景的出現(xiàn)和發(fā)展，功率半導(dǎo)體的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的消費(fèi)電子、工業(yè)控制、電力傳輸、計(jì)算機(jī)、軌道交通、新能源等領(lǐng)域，擴(kuò)展至物聯(lián)網(wǎng)、電動汽車、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等新興應(yīng)用領(lǐng)域。消費(fèi)電子和工業(yè)控制仍是功率半導(dǎo)體的主要應(yīng)用領(lǐng)域，2020年消費(fèi)電子和工業(yè)控制用功率半導(dǎo)體市場份額分別為23．8%和20．3%。（二）從器件結(jié)構(gòu)來看，功率半導(dǎo)體呈現(xiàn)多世代并存的特點(diǎn)功率半導(dǎo)體自20世紀(jì)50年代開始發(fā)展起來，至今形成以二極管、晶閘管、MOSFET、IGBT等為代表的多世代產(chǎn)品體系。新技術(shù)、新產(chǎn)品的誕生拓寬了原有產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用范圍，適應(yīng)更多終端產(chǎn)品的需求，但是，每類產(chǎn)品在功率、頻率、開關(guān)速度等參數(shù)上均具有不可替代的優(yōu)勢，功率半導(dǎo)體市場呈現(xiàn)多世代并存的特點(diǎn)。二極管結(jié)構(gòu)簡單，有單向?qū)щ娦?，只允許電流由單一方向流過，由于無法對導(dǎo)通電流進(jìn)行控制，屬于不可控型器件。二極管廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品中，主要用于整流、開關(guān)、穩(wěn)壓、限幅、續(xù)流、檢波等。與二極管相比，晶閘管用微小的觸發(fā)電流即可控制主電路的開通，在實(shí)際應(yīng)用中主要作為可控整流器件和可控電子開關(guān)使用，主要用于電機(jī)調(diào)速和溫度控制等場景。此外，與其他功率半導(dǎo)體相比，晶閘管具有更高電壓，更大電流的處理能力，在大功率應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢，主要應(yīng)用場景有工業(yè)控制的電源模塊、電力傳輸?shù)臒o功補(bǔ)償裝置、家用電器的控制板等領(lǐng)域。MOSFET為電壓控制型器件，具有開關(guān)和功率調(diào)節(jié)功能。與二極管和晶閘管依靠電流驅(qū)動相比，電壓驅(qū)動器件電路結(jié)構(gòu)簡單；與其它功率半導(dǎo)體相比，MOSFET的開關(guān)速度快、開關(guān)損耗小，能耗低、熱穩(wěn)定性好、便于集成；MOSFET在節(jié)能以及便攜領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。例如，在消費(fèi)電子、工業(yè)控制、不間斷電源、光伏逆變器、充電樁的電源模塊、新能源車的驅(qū)動控制系統(tǒng)等領(lǐng)域。IGBT為電壓驅(qū)動型器件，耐壓高，工作頻率介于晶閘管和MOSFET之間，能耗低、散熱小，器件穩(wěn)定性高。在低壓下MOSFET相對IGBT在電性能和價格上具有優(yōu)勢；超過600V以上，IGBT的相對優(yōu)勢凸顯，電壓越高，IGBT優(yōu)勢越明顯。IGBT在軌道交通、汽車電子、風(fēng)力和光伏發(fā)電等高電壓領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。（三）從襯底材料來看，硅基材料的晶圓襯底為市場主流目前，全球半導(dǎo)體襯底材料已經(jīng)發(fā)展到第三代，包括以硅（Si）、鍺（Ge）等為代表的第一代元素半導(dǎo)體材料，以砷化鎵（GaAs）等為代表的第二代化合物半導(dǎo)體材料，以及以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）等為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料。新材料進(jìn)一步改善功率半導(dǎo)體的性能，但整體來看，硅基材料的功率半導(dǎo)體產(chǎn)品仍是市場主流。近年來，隨著第三代寬禁帶材料半導(dǎo)體迅速發(fā)展，SiC與GaN功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用規(guī)模開始持續(xù)增長。相對于硅襯底，寬禁帶材料半導(dǎo)體具有更大的禁帶寬度，在單位尺寸上能獲得更高的器件耐壓，以寬禁帶材料為襯底制作的功率半導(dǎo)體器件尺寸更小，在特定應(yīng)用場景具有優(yōu)勢。但由于生產(chǎn)規(guī)模還相對較小，生產(chǎn)技術(shù)有待成熟，產(chǎn)品價格相對較高，其應(yīng)用場景受到了一定的限制。硅材料因其具有單方向?qū)щ娞匦浴崦籼匦?、光電特性、摻雜特性等優(yōu)良性能，可以生長為大尺寸高純度晶體，且儲量豐富、價格低廉，故而成為全球應(yīng)用最廣泛、最重要的半導(dǎo)體襯底材料。在物理性能方面，硅氧化膜性能優(yōu)異，與其它襯底材料相比，與硅晶格適配性好，器件穩(wěn)定性好。目前全球半導(dǎo)體市場中，90%以上的芯片都是基于硅材料制造而成。半導(dǎo)體的生產(chǎn)效率和成本與硅片尺寸直接相關(guān)。一般來說，硅片尺寸越大，用于產(chǎn)出半導(dǎo)體芯片的效率越高，單位耗用原材料越少。但隨著尺寸增大，硅片的處理工藝難度越高。按照量產(chǎn)尺寸來看，半導(dǎo)體硅片主要有2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、8英寸、12英寸等規(guī)格。在半導(dǎo)體材料選擇上，晶圓制造廠商會綜合考慮生產(chǎn)效率、工藝難度及生產(chǎn)成本等多項(xiàng)因素，使用不同尺寸的硅片來匹配不同應(yīng)用場景，以達(dá)到效益最大化。8英寸及12英寸硅片主要用于集成電路（IC），具體包括存儲芯片、圖像處理芯片、通用處理器芯片、高性能FPGA與ASIC芯片等；8