2025第三代半导体产业链研究报告-深企投产业研究院

2025全球半导体竞争新战场，国产生态逐步成型行业研究系列报告深企投产业研究院2025 年 4 月深企投产业研究院是深企投集团旗下的高端智库，聚焦产业发展，服务区域经济，致力于为各地提供产业发展落地方案。研究院总部位于深圳，服务区域覆盖全国主要省市。研究院集聚一批经济研究和产业研究专家，以 985 院校研究生为主体，链接高校专家学者，为全国各地政府及机构提供智力支持。基于自身的研究和咨询能力，同时借助集团的服务网络，深企投产业研究院为政府机构、国有平台、产业园区、金融机构等客户类型提供有针对性的服务。——政府机构客户。研究院重点提供五类服务：一是五年规划，包含发改系统的国民经济和社会发展总体规划，工信、商务、投促、文旅等政府部门的专项五年规划；二是产业规划，包含地区、片区的产业定位和产业发展专项规划；三是招商专题研究，包括产业链招商策略、招商规划、招商专案、招商图谱等；四是项目策划，发掘和策划包装契合区域禀赋、产业趋势和投资方向的项目，助力宣传推介和精准招商对接，或策划申报超长期国债等地方重点投资项目；五是项目评估，涵盖地方重点投资项目的风险评估、招商引资项目背景调查、产业基金拟投资项目尽职调查等。——国有平台客户。针对新时期全国各地国有城投、产投公司向国有资本投资运营转型发展的需要，聚焦国有平台投资布局的新质生产力和重点产业赛道，研究院提供产业情报、产业发展规划、企业投资标的尽职调查等服务。——产业园区客户。为国有园区、工业地产客户提供园区产业规划定位、产品定价策略、产品设计方案、招商运营服务方案、渠道和品牌推广策略、产业培训等服务。——金融机构客户。为机构投资者提供产业细分领域深度研究、投资分析、标的尽职调查等服务，减少投资过程中的信息不对称，提高投资决策准确率。自 2020 年至今，深企投产业研究院团队已完咨询服务项目近百个，完成研究报告数百份，服务的地区包括广东、江苏、浙江、福建、广西、云南、贵州、湖北、四川、陕西、宁夏等多个省市。在产业研究领域，深企投产业研究院在新质生产力、战略性新兴产业、未来产业研究上具有深厚积累，每年发布原创深度报告近百份。有关低空经济、商业航天、卫星互联网、新型储能、人形机器人、生物制造、脑机接口、全球供应链等报告已获得广泛传播。关于深企投产业研究院1·深企投产业研究 2025 年行业研究报告·第三代半导体概览2·深企投产业研究 2025 年行业研究报告·一、半导体发展历程半导体行业，基于核心材料特性的不同，划分为第一代半导体、第二代半导体和第三代半导体，其中第二代半导体和第三代半导体又统称为“化合物半导体”。第一代半导体，指的是主要以硅（Si）和锗（Ge）为材料制造的半导体。20 世纪 50 年代，锗凭借在低电压、低频率、中功率晶体管及光电探测器中的应用主导半导体市场，但因耐高温与抗辐射性能不足，于 60 年代末被硅材料取代。硅半导体材料具有耐高温、抗辐射的特征，且高纯度溅射二氧化硅（SiO2）薄膜的应用显著提升了其稳定性与可靠性，如今硅已成为最主流的半导体材料。第二代半导体，以化合物半导体材料砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为主要代表制造的半导体元器件。第二代半导体材料发明于 20 世纪80 年代，相较于第一代硅基材料，由于其禁带略宽、电子迁移率高且具有直接带隙结构，使其在高频信号处理以及光电子领域具有更优越的性能。随着信息技术和互联网的发展，第二代半导体材料在卫星通信、移动通信、光通信和 GPS 导航等领域得到了广泛应用。但是，砷化镓和磷化铟材料的稀缺性和高成本，以及它们的毒性和环境污染问题，限制了这些材料的进一步应用。第三代半导体，是指使用碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、金刚石（C）、氧化锌（ZnO）等宽禁带材料制造的半导体，目前市场上主要集中在碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）两个领域。与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的3·深企投产业研究 2025 年行业研究报告·击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件，是功率半导体性能升级的主要选择。其中，碳化硅（SiC）器件具备耐高压、低损耗和高频三大优势，可以满足高温、高压、大功率等条件下的应用需求，广泛应用于新能源汽车、光伏、工控等领域；氮化镓（GaN）器件具备高开关频率、耐高温、低损耗等优势，可用于制作功率、射频、光电器件，广泛应用于消费电子、新能源车、国防、通信等领域。表 1三代半导体材料物理性能和应用特点资料来源：天岳先进招股书、平安证券研究所，深企投产业研究院整理。物理属性第一代第二代第三代SiGaAs4H-SiCGaN禁带宽度（eV）1.121.433.263.37击穿场强（mV/cm）0.30.0635饱和电子速率（107cm/s）1222.5热导率（W/cm·K）1.30.554.92电子迁移率（cm2/Ns）135085008001250材料类型单质半导体化合物半导体化合物半导体材料性质间接带隙，带隙宽度较窄，饱和电子迁移率较低直接带隙，砷化镓电子迁移率约是硅的 6倍，有毒性禁带宽度大、击穿电场强、热导率高、电子饱和率高、抗辐射能力强特点主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中相对硅基器件具有高频、高速的光电性能适用于高电压、高频率场景，能在更高的温度下稳定运行、电能消耗更少应用领域集成电路光电子和微电子领域功率器件、通信等4·深企投产业研究 2025 年行业研究报告·三代半导体材料相互共存。各代半导体材料并非完全替代关系，将长期共存。目前市场上的半导体仍以第一代硅基材料为主，以硅基为基础的集成电路是消费电子、逻辑芯片的绝对主流，占全球半导体市场份额 90%以上。第二代、第三代半导体材料在高温、高压和高频领域更多是作为有效补充，砷化镓、磷化铟专注高速高频、光电子细分市场，碳化硅、氮化镓在新能源、工业领域有不可替代的作用。不过随着摩尔定律演进逐渐放缓以及第三代半导体产品成本的降低，未来第三代半导体有望逐渐替代部分硅基半导体市场份额。异质集成成为未来趋势。从协同来看，不同半导体进行技术融合和异质集成，兼顾性能和成本，满足多远场景，已成为未来趋势。比如，将氮化镓与低成本硅衬底结合，可用于快充和射频场景；将碳化硅与硅基 IGBT 结合，形成的混合模块能提升电网转换效率。二、第三代半导体优点由于卓越的物理性能，第三代半导体具有以下优势。能量转换效率更高。传统的硅基材料导通电阻较高，在进行电力传输或转移的过程中会造成能量的大量损耗。第三代半导体元件具备高导热特性，材料又有宽能隙、耐高压和承受大电流的特性，可以降低导通时的损耗，更符合高温作业环境和高能效利用的要求。以新能源汽车为例，相比用传统硅芯片（如 IGBT），用第三代半导体材料芯片（如 SiC MOSFET 和 GaN HEMT）驱动的电动汽车能量耗损低 5倍左右，由此大幅增加续航里程。5·深企投产业研究 2025 年行业研究报告·芯片性能提升。第三代半导体采用宽禁带材料，关断时候的漏电电流更小，导通时候的导通阻抗更小，且寄生电容远远小于硅工艺材料，所以芯片运行速度更快，功耗消耗更低，待机时间更长，还能用较大工艺节点实现硅材料