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从跟随到引领:中国化合物半导体产业的技术突破与市场机遇
发布时间:2025-08-29

  当前,随着AI服务器电源、人形机器人关节驱动、超快充网络等需求爆发,再加上在全球半导体产业复苏的大背景下,中国化合物半导体产业也正迎来一波发展机遇。

  全球半导体产业在经历周期性调整后,从2024年开始迎来强劲复苏,销售额同比增长19.7%,达到6305亿美元。在这一背景下,化合物半导体(以碳化硅SiC、氮化镓GaN为代表)凭借其在高压、高频、高温场景下的性能优势,成为推动新能源、人工智能等领域的核心力量。中国作为全球最大的半导体消费市场之一,在政策支持与市场需求的双重驱动下,化合物半导体产业在技术突破、产能扩张和市场应用上均取得显著进展。

  CASA数据显示,2024年中国碳化硅、氮化镓半导体功率器件市场规模达176亿元,同比增长14.8%。其中,新能源汽车市场贡献超120亿元,成为最大增长极。随着800V高压平台车型的普及,SiC功率模块在主驱逆变器中的渗透率不断提升,众多车企规模化应用进一步拉动了市场需求。消费电子市场则以21亿元规模紧随其后,快充领域GaN器件已成为标配,OPPO、小米等品牌推出的140W以上多口充电器全面采用国产GaN方案。在射频领域,2024年国内GaN器件市场规模达108亿元,同比增长4.5%。无线基础设施占据半壁江山(51亿元),而安防与航天市场(50亿元)的稳定需求为国产替代提供了空间。值得注意的是,无人机、低轨卫星通信等新兴场景开始采用GaN射频方案,未来或成新增长点。光电子LED市场整体平稳达到784亿元,同比增长0.2%,但结构性变化显著,传统照明市场微降,而车用LED(如智能大灯、氛围灯)、Mini LED背光(苹果、华为高端机型需求)及非视觉应用(紫外杀菌、植物光照)增速较大。

  在上游供给端,产能扩张与国产化提速,尤其是碳化硅从衬底到模块的全链条突破。2024年国内碳化硅衬底产能激增,价格下降幅度较大,6英寸衬底良率不断提升,8英寸进入量产阶段,12英寸研发成功,标志着中国碳化硅衬底技术跻身全球第一梯队。

  芯片制造环节,芯联集成、芯粤能等企业的SiC MOSFET已通过车规级认证,并批量用于主驱系统。SiC模块产能也在不断增长,芯聚能、斯达半导体等企业实现车规级模块的大规模交付。氮化镓方面则是功率电子与射频双线并进,功率电子领域,英诺赛科凭借8英寸GaN-on-Si晶圆产能优势,全球市占率跃居第一,其650V/900V器件在数据中心电源、光伏逆变器中份额显著提升。

  射频领域,国产GaN HEMT器件在5G基站中的渗透率超50%,且异质集成技术(如GaN-on-SiC)的突破为6G研发奠定基础。光电子LED方面龙头整合与技术升级,三安光电、华灿光电等企业通过并购整合扩大Mini/Micro-LED布局,中国大陆LED芯片营收占全球60%以上。紫外LED(UVC)在医疗消杀市场的应用推动产值增长,而Micro-LED全彩化技术的突破为AR眼镜等下一代显示铺平道路。

  此外,国家“两新一重”(新型基础设施、新型城镇化)和“双碳”战略持续赋能化合物半导体。中国在碳化硅和氮化镓等化合物半导体领域已初步构建起从材料、器件到应用的完整产业生态。产业规模持续扩大,技术创新能力显著提升,应用场景不断拓展,中国正从化合物半导体产业的“跟随者”逐步转变为“引领者”。

  更值得关注的是,中国在氧化镓、氮化铝、金刚石等超宽禁带半导体领域的研发投入已进入产业化前夜——这些材料在高压、高频、高温场景下的性能潜力,或将成为颠覆性创新的突破口。尽管在单晶制备、器件可靠性等环节仍需突破,但产学研协同的创新体系正加速技术转化。

  挑战与机遇并存,碳化硅衬底仍面临缺陷控制难题,氮化镓可靠性标准需进一步完善。未来三年,中国化合物半导体产业需在核心装备自主化、国际标准话语权、高端人才储备等维度持续攻坚。但可以预见,在全球化竞争与合作中,中国化合物半导体产业将加速向高端化、全生态化迈进,成为全球技术创新与市场增长的核心引擎。

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