半导体材料研究现状最新论文

半导体热电制冷技术是利用半导体材料的佩尔捷效应（Peltier effect）实现电能向热能转换的技术。佩尔捷效应最早在 1834 年由法国科学家佩尔捷发现，由于当时只能使用热电转换效率较低的金属材料，佩尔捷效应没有得到实际应用。20 世纪 50 年代之后，随着碲化铋等半导体材料的发现，热电性能较好的半导体材料使得热电转换效率大幅提高，从而使半导体热电制冷技术进入工程实践领域。经过半个多世纪的发展，随着热电材料技术的进步和生产工艺、结构设计的持续优化，更大制冷量、更高热电转换效率、更低成本的半导体热电器件满足了更多不同应用领域的使用需求，产业化规模不断扩大。

行业主要上市企业：目前国内第三代半导体行业的上市公司主要有华润微(688396);三安光电(600703);士兰微(600460);闻泰科技(600745);新洁能(605111);露笑科技(002617);斯达半导(603290)等。

定义

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料，被称为第三代半导体材料，目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。

与传统材料相比，第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件，因此，其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热率，以及更强的抗辐射能力等诸多优势，在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。

行业发展现状

1、产值规模逆势增长

随着5G、新能源汽车等市场发展，第三代半导体的需求规模保持高速增长。同时，中美贸易战的影响给国产第三代半导体材料带来了发展良机。2020年以来，在国内大半导体产业增长乏力的大背景下，我国第三代半导体产业实现逆势增长。

2021年我国第三代半导体产业电力电子和射频电子两个领域实现总产值达127亿元，较2020年增长。

其中SiC、GaN电力电子产值规模达58亿元，同比增长。GaN微波射频产值达到69亿元，同比增长，较前两年稍有放缓。

2、产能大幅增长但仍供应不足

根据CASA数据显示截至2020年底，我国SiC导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年，SiC-on-SiC外延片折算6英寸产能约为22万片/年，SiC-onSiC器件/模块(4/6英寸兼容)产能约26万片/年。

GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年，GaN-on-Si器件/模块折算6英寸产能约为22万片/年。

2021年，第三代半导体产能建设项目如火如荼开展，据CASA不完全统计，2021年大陆地区SiC衬底环节新增投产项目7项，披露新增投产年产能超过57万片。三安半导体、国宏中能、同光科技、中科钢研、合肥露笑科技等企业相继宣布进入投产阶段。此外，微芯长江、南砂晶圆、泽华电子三家宣布SiC项目工程封顶。

但随着新能源汽车、5G、PD快充等市场的发展，我国国产化第三代半导体产品无法满足庞大的市场需求，目前有超过八成产品以来进口。可见第三代半导体产品国产化替代空间较大。

3、电力电子器件市场规模超70亿元

2017-2021年，中国SiC、GaN电力电子器件应用市场快速增长。2021年我国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模达到亿元，同比增长，第三代半导体在电力电子领域渗透率超过，较2020年提高了个百分点。

目前，GaN电力电子器件主要应用在快充领域。SiC电力电子器件重点应用于新能源汽车和充电桩领域。我国作为全球最大的新能源汽车市场，第三代半导体器件在新能源汽车领域的渗透快于整车市场，占比达57%;PD快充占9%;PV光伏占了7%。

2021年，我国GaN微波射频器件市场规模约为亿元，同比增长11%。其中国防军事与航天应用规模亿元，成为GaN射频主要拉动因素。

全国各地5G基站建设在近几年达到高峰，2021年无线基础设施是我国GaN微波射频器件的主要应用领域，占比约50%，其次为国防军事应用，市场占比约为43%。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

二维半导体二硫化钼的研究及发展现状在光电器件领域具有广阔的应用前景。根据相关公开信息查询显示二硫化钼(MoS2)是一种典型的过渡金属硫属化合物，其二维结构表现出优异的光学性能、热电性能及光电性能，在光电器件领域具有广阔的应用前景。二硫化钼二维材料的独特结构和性能使得其在清洁能源领域表现出了广阔的应用前景。