【研报】科技行业新材料GaN专题报告：小米发布的GaN快充是什么？-20200216[15页].pdf

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1、 请务必阅读正文之后的免责条款 小米发布的小米发布的 GaN 快充是什么？快充是什么？ 新材料 GaN 专题报告2020.2.16 中信证券研究部中信证券研究部 核心观核心观点点 许英博许英博 首席科技产业 分析师 S1010510120041 敖翀敖翀 首席周期产业 分析师 S1010515020001 徐涛徐涛 首席电子分析师 S1010517080003 袁健聪袁健聪 首席新材料分析师 S1010517080005 李超李超 首席有色钢铁分析师 S1010520010001 苗丰苗丰 前瞻分析师 S1010519120001 小米小米 2 月月 13 日新品发布会上推出明星产品日新品发布

2、会上推出明星产品 65W GaN 充电器，引发市场对充电器，引发市场对 GaN 的关注。的关注。GaN 材料具备高功率、高频率、高导热等优势，所做充电芯片材料具备高功率、高频率、高导热等优势，所做充电芯片 实现了输出大功率的同时保持充电器体积可控。目前市面上已有多家厂商布局实现了输出大功率的同时保持充电器体积可控。目前市面上已有多家厂商布局 GaN 快充，预计随着用户对便携性的需求提高，快充，预计随着用户对便携性的需求提高，2025 年年全球全球 GaN 快充市场快充市场 规模有望规模有望 600 多多亿元，同时加速亿元，同时加速 GaN 芯片在其他新兴领域对芯片在其他新兴领域对 Si 基产品

3、的替基产品的替 代。代。 小米发布性能强悍的小米发布性能强悍的 65W GaN 充电器。充电器。2 月 13 号的小米新品发布会上，除小 米 10、小米 WIFI6 路由器等一系列电子产品外，小米还推出了一款体积非常小 巧的充电器小米 GaN 充电器 Type-C 65W。该款充电器采用 GaN 充电芯 片，最大充电功率为 65W，充满配备 4500 mAh 电池的小米 10Pro 仅需 45 分 钟。超大充电功率和优秀的便携性使“GaN 快充”一时成为科技界瞩目的焦点。 GaN 快充亮点：维持高速充电的同时快充亮点：维持高速充电的同时体积控制优秀。体积控制优秀。充电器内部变压器和电容 体积占

4、比较大，同样功率下变压器和电容体积和电源频率成反比。传统 Si 基芯 片受限于频率的提升，很难进一步降低。GaN 芯片频率远高于 Si，有效降低里 内部变压器等原件体积，同时优秀的散热性能也使内部原件排布可以更加精密。 最终完美解决了充电速率和便携性的矛盾。 从性能和成本角度，从性能和成本角度，GaN 未来有望成为主流快充技术。未来有望成为主流快充技术。对比 GaAs 和 SiC 两种 主要化合物半导体，我们认为 GaAs 由于耐压水平不高，不适用于大功率应用。 SiC 虽然性能理论上可以用作快充，但是由于生产难度极高，目前价格昂贵，限 制了大规模的使用。GaN 快充芯片主要采用 GaN-on

5、-Si 技术，随着 Si 晶圆加工 和 GaN 外延技术的不断进步， 成本已经做到比较低。 综合性能和成本两个方面， GaN 有望在未来成为消费电子领域快充器件的主流选择。 预计预计 2020 年年全球全球 GaN 快充市场规模快充市场规模为为 23 亿元亿元，2025 年约年约 638 亿元亿元。目前市 面上已有多家厂商布局 GaN 快充，小米此次发布新品更是将 65W 产品价格拉 入 150 元以下。我们预计随着用户对充电器通用性、便携性的需求提高，未来 GaN 快充市场规模将快速上升，预计 2020 年全球 GaN 充电器市场规模为 23 亿元，2025 年将快速上升至 638 亿元，5

6、 年 CAGR 高达 94%。 GaN 还可用于还可用于 5G 基站、自动驾驶、军用雷达等众多功率和频率有较高要求的基站、自动驾驶、军用雷达等众多功率和频率有较高要求的 场合，未来市场规模有望快速增长。场合，未来市场规模有望快速增长。GaN 的功率性能、频率性能以及散热性能 优秀，特别适合 5G 通讯基站、军用雷达、功率电力电子等需要高输出功率和频 率的场合。在此拉动下，未来 GaN 功率器件和频率器件市场规模均高速增长。 预计预计 2022 年氮化镓衬底年氮化镓衬底材料材料需求需求 30 万片以上，对应市场规模达万片以上，对应市场规模达 64 亿元。亿元。据 Yole 统计 2017 年全球

7、氮化镓衬底市场需求约 7.4 万片， 在氮化镓射频和功率器 件应用的拉动下，预计 2022 年全球氮化镓衬底需求上升至 32 万片，对应的氮 化镓衬底的市场规模达到 64 亿元，2017-2022 年 CAGR 达 34% 00 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 目录目录 小米发布的小米发布的 GaN 快充是什么？快充是什么？ . 1 引子：小米旗舰手机发布会上 65W GaN 快充闪亮登场 . 1 普通快充减少充电时间，但体积和发热都大幅上升 . 1 GaN 充电器既提高了充电功率，又保持了小巧的体积 . 3 GaN 快充未来市场规模多大？ . 5 GaN 快

8、充技术未来是否会被替代？ . 6 做快充的氮化镓材料是什么？做快充的氮化镓材料是什么？ . 6 氮化镓材料简介 . 6 氮化镓的优势在哪里？ . 7 氮化镓器件和衬底市场规模多大？ . 9 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 插图目录插图目录 图 1：小米 10 手机和小米 65W GaN 充电器 . 1 图 2：充电器的原理 . 2 图 3：一个充电器可以充多种电子产品 . 2 图 4：历代 iPhone 电池容量变化（单位：mAh） . 2 图 5：iPhone XS Max 充电测试 . 2 图 6：大功率充电器充电时间明显缩短 . 3 图 7：充电功率上升

9、伴随着充电器重量的上升 . 3 图 8：手机适配器发热过度导致短路 . 3 图 9：不同功率充电器充电温度对比 . 3 表 10：氮化镓充电器与非 GaN 充电器 . 4 图 11：同功率 GaN 充电器与非 GaN 充电器体积对比 . 4 图 12：相似体积充电器功率对比 . 4 图 13：三种 65W 充电器 30 分钟充电速度测试 . 5 图 14：市售快充价格比较 . 5 图 15：氮化镓器件主要制备流程 . 7 图 16：氮化镓主要终端应用 . 8 图 17：氮化镓电子器件产业链 . 8 图 18：氮化镓功率市场规模（单位：百万美元） . 10 图 19：氮化镓射频器件市场规模 .

10、10 图 20：全球 GaN 衬底需求量和市场规模预测 . 11 表格目录表格目录 表 1：GaN 充电器市场规模预测 . 5 表 2：第一、二、三代半导体材料性能参数对比 . 6 表 3：氮化镓半导体产业链国内外主要厂商简介 . 8 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 1 小米发布的小米发布的 GaN 快充是什么？快充是什么？ 引子：小米旗舰手机发布会上引子：小米旗舰手机发布会上 65W GaN 快充闪亮登场快充闪亮登场 2 月 13 号的小米新品发布会上，除了小米 10、小米 WIFI6 路由器等一系列的电子产 品之外，小米还推出了一款体积非常小巧的充电器小米

11、 GaN 充电器 Type-C 65W。该 款充电器采用 GaN 充电芯片，最大充电功率为 65W，充满配备 4500 mAh 电池的小米 10Pro 仅需 45 分钟。超大充电功率和优秀的便携性使“GaN 快充”一时间成为科技界瞩 目的焦点。 图 1：小米 10 手机和小米 65W GaN 充电器 资料来源：公司官网 普通快充减少充电时间，但体积和发热都大幅上升普通快充减少充电时间，但体积和发热都大幅上升 充电器充电器将输入的交流电转变为适合电池的直流电将输入的交流电转变为适合电池的直流电，输出功率随电压电流，输出功率随电压电流变化变化。充电器 又被称为电源适配器，是小型便携式电子设备及电子

12、电器的供电电源变换设备，一般由外 壳、电源变压器和整流电路组成，它的主要作用是将交流市电变换为用电设备所需的稳定 直流。根据输出电流电压的不同，充电器具备不同的充电功率，常说的“快充”具备较高 的输出功率，能够大幅缩短充电时间。 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 2 图 2：充电器的原理 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 图 3：一个充电器可以充多种电子产品 资料来源： ，电子发烧友网，中信证券研究部 手机电池容量不断增加，普通充电器很难手机电池容量不断增加，普通充电器很难满足用户需求满足用户需求。随着智能手机的硬件数量逐 渐增多、屏幕尺寸逐渐增大以及对分

13、辨率的要求逐渐提高等因素，为保证手机续航，手机 电池容量呈逐年上升态势， iPhone 11比当年红极一时的iPhone 4电池容量大了将近2倍， 但仍然配置功率 5W 的普通充电器。根据天极网测试，iPhone XS Max 用标配 5V1A 充电 器充满 50%电量需要 90min，而完全充满则需要 208min，充电速度很难满足用户需求。 图 4：历代 iPhone 电池容量变化（单位：mAh） 资料来源：百度百科，中信证券研究部 图 5：iPhone XS Max 充电测试 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 快充的出现虽然解决了充电时间过长的问题，但是体积重量变大快充的出现虽然解

14、决了充电时间过长的问题，但是体积重量变大也也损损失了便携性。失了便携性。目 前市面上的主流快充功率已经提高到 20-60W 的水平，充电时间明显降低。但是随着充电 功率的提升，考虑到充电器内相匹配的元器件尺寸以及散热需求，充电器本身的尺寸也不 得不越做越大，大大降低了产品的便携性以及美观程度。 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 3 图 6：大功率充电器充电时间明显缩短 资料来源：充电头网，中信证券研究部 图 7：充电功率上升伴随着充电器重量的上升 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 同时快

15、充因为功率较高，升温速度快也成为一种安全隐患同时快充因为功率较高，升温速度快也成为一种安全隐患。充电器温度过高时存在一 定的安全隐患，一定几率会发生因发热过度而引起的电源短路，严重时甚至导致手机爆炸 或火灾。对比苹果原装 5V1A 充电器、ROCK10W 充电器和绿联 18W 充电器，较高功率 充电器 30 分钟充进电量也较高，但与此同时，测量充电器充电时的最高温度也在不断攀 升，绿联 18W 充电器外表面最高温度可达 50 摄氏度。 图 8：手机适配器发热过度导致短路 资料来源：百度图片，中信证券研究部 图 9：不同功率充电器充电温度对比 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 GaN 充电

16、器既提高了充电功率，又保持了小巧的体积充电器既提高了充电功率，又保持了小巧的体积 GaN 器件器件开关频率开关频率比比 Si 高，变压器等充电器内部元件体积得以降低。高，变压器等充电器内部元件体积得以降低。变压器和电容 是充电器中体积较大的元器件。如果可以提高开关管的开关频率，将有效减小变压器和电 容的体积，从而实现整体减小充电器体积。但是目前开关管基本上是基于硅材料制作，这 类开关管频率已经很高，继续使用硅材料提升频率空间很小、难度很大。而氮化镓材料因 其开关频率远高于硅的特性，可以完美解决这一问题。同时氮化镓器件效率高、损耗低、 散热性能优秀，可以降低元器件的发热量并及时将热量导出，因此元

17、器件在充电器内部的 排布也可以更加紧密，进一步降低整体体积。 0 10 20 30 40 50 60 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 苹果 5W ROCK 10W 绿联 18W 30分钟充进电量所测最高温度（） 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 4 表 10：氮化镓充电器与非 GaN 充电器 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 氮化镓充电器有效解决氮化镓充电器有效解决了了体积体积和功率的矛盾和功率的矛盾，用户使用体验更好用户使用体验更好。小米最新推出的 65W GaN 充电器相较其在家非 GaN 的 65W 快充充电器，在功率保持不变的

18、情况下，体 积减少了约 44%，极大地提升了充电器的便携性。而在充电器体积相似的情况下，APE 氮 化镓充电器较苹果原装 30W 充电器，最大充电功率提升了近 117%。总体来说，GaN 充 电器有效解决了传统充电器体积和功率不能两全的矛盾，为用户带来更好的使用体验。 图 11：同功率 GaN 充电器与非 GaN 充电器体积对比 资料来源：公司官网，中信证券研究部 图 12：相似体积充电器功率对比 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 氮化镓充电器充电效率更高且更加氮化镓充电器充电效率更高且更加平稳。平稳。通过网上测试数据结果综合来看，氮化镓充 电器性能最佳，具体表现在 1）充电速度方面：充

19、电速度方面：同为 65W 充电器，氮化镓充电器 30 分钟 充入了 71%的电量，其余两款非氮化镓充电器表现较弱，分别冲入 65%和 48%；2）充电充电 平稳度方面：平稳度方面：氮化镓充电器充电速度非常平稳，每 10 分钟能稳定充入 11%12%的电量， 而其余两款非氮化镓充电器后续均逐渐开始有不同程度的衰减。 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 5 图 13：三种 65W 充电器 30 分钟充电速度测试 资料来源：电子发烧友网，中信证券研究部 GaN 快充未来市场规模多大？快充未来市场规模多大？ 小米氮化镓快充电源具有价格优势。小米氮化镓快充电源具有价格优势。

20、与目前市售的一些品牌的快充充电器相比，小米 在相同功率（65W）下具有最低的价格，这说明小米的性价比在目前市场上是最高的。小 米将 65 W GaN 快充价格拉至 150 元以下，在目前市面上同类产品中价格较低。目前市场 上已经有很多厂商布局 GaN 快充，包括各种型号、各种品牌。小米这个属于目前市售功率 较高的型号，同时又把价格做到 150 元以下。 图 14：市售快充价格比较 资料来源：京东，天猫官网，中信证券研究部 预计预计 2020 年年全球全球氮氮化镓快充市场规模化镓快充市场规模达到达到 23 亿元亿元，2025 年年 638 亿亿元元，5 年年 CAGR 高达高达 94%。假设 2

21、020 年-2021 年旗舰机型会标配快充，比例为 10%，2022 年-2025 年中 低端机型开始逐步配置快充， 比例从 30%上升至70%； 标配快充中GaN产品渗透率从10% 上升至 50%；假设全球每年有 1 亿个充电器为另够需求，其中快充渗透率从 10%上升至 70%， GaN 渗透率从 20%上升至 60%； 我们预计 2020 年全球 GaN 充电器市场规模为 23 亿元，2025 年将快速上升至约 638 亿元，2020-2025 年 CAGR 高达 93.9%。 表 1：GaN 充电器市场规模预测 2% 13% 25% 36% 48% 60% 71% 2% 13% 23%

22、34% 44% 54% 65% 2% 9% 17% 25% 32% 40% 48% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 051015202530 倍思65W氮化镓充电器紫米65W充电器联想thinkplus65w充电器 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 6 项目 单位 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 标配需 求 全球手机销售量 百万部 1354 1421 1464 1400 1400 1400 标配快充比例 % 10% 10% 30% 50% 60% 70% 快充中 GaN 渗透率 % 1

23、0% 20% 25% 30% 40% 50% GaN 充电器价格 元 150 150 140 130 130 120 合计 亿元 20.3 42.6 164.7 315.0 504.0 735.0 另购需 求 非标配充电器购买需 求 百万台 100 100 100 100 100 100 快充渗透率 % 10% 20% 50% 60% 60% 70% GaN 渗透率 % 20% 30% 50% 50% 60% 60% GaN 充电器价格 元 150 150 140 130 130 120 合计 亿元 3 9 38 45 54 63 GaN 快充市场规模快充市场规模 亿元亿元 23 52 189

24、 312 484 638 资料来源：中信证券研究部预测 GaN 快充快充技术技术未来未来是否会被替代是否会被替代？ 短期看从经济和技术角度上短期看从经济和技术角度上 GaN 用作快充最为合适用作快充最为合适。为什么不用为什么不用 GaAs：主要因为 GaAs 属于第二代化合物半导体，禁带宽度比第三代 GaN 和 SiC 都低很多，耐压能力较 低，不适合用在高功率应用。为什么不用为什么不用 SiC：理论上 SiC 也可用在快充领域，但是 SiC 芯片需要外延在 SiC 衬底上，目前 SiC 单晶衬底生产难度非常高，导致价格也非常高。而 且 SiC 国际主流尺寸只有 6 寸，而 Si 已经可以做到

25、 12 寸，大量使用 SiC 不具备经济效 应。目前 GaN 快充芯片主要采用 GaN -on-Si 技术，随着 Si 晶圆加工和 GaN 外延技术的 不断进步，GaN 器件成本已经做到比较低。所以综合性能和成本两个方面，GaN 有望在 未来成为消费电子领域快充器件的主流选择。 做快充的做快充的氮化镓材料是什么？氮化镓材料是什么？ 氮化镓材料氮化镓材料简介简介 氮化镓氮化镓属于第三代半导体，属于第三代半导体，具有高禁带宽度和热导率。具有高禁带宽度和热导率。氮化镓的化学符号是 GaN，具 有远优于第一、二代半导体的高热导率和耐压性能。氮化镓的禁带宽度是硅的 3 倍，击穿 电压为硅的 10 倍，可

26、以耐受更高电压；氮化镓的导热率是三代半导体里最高的，且其热 稳定性高，在常压下极难被熔化。 表 2：第一、二、三代半导体材料性能参数对比 第一代半导体第一代半导体 第二代半导体第二代半导体 第三代半导体第三代半导体 半导体材料 硅 砷化镓 氮化镓氮化镓 碳化硅 氮化铝 禁带宽度（eV） 1.12 1.43 3.37 3 6.2 击穿电场（MV/cm） 0.3 0.06 5 3 1.4 电子迁移率（cm2/Vs） 1350 8500 1250 400 300 空穴迁移率（cm2/Vs） 480 400 200 90 14 热导率（W/cmK） 1.3 0.55 2 4.9 2.85 饱和电子漂移

27、率（107cm/s） 1 2 2.2 2.5 1.4 资料来源： 简析碳化硅在半导体行业中的发展潜力 ，杨玺等，中信证券研究部 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 7 氮化镓氮化镓生产流程主要包括生产流程主要包括氮化镓单晶生长氮化镓单晶生长、外延外延生长生长、芯片制程和封装、芯片制程和封装等步骤。等步骤。目前 国内外研究氮化镓衬底是用 MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）和 HVPE（氢化物 气相外延） 两台设备分开进行的。 即先用 MOCVD 生长 0.11 微米的结晶层， 再用 HVPE 生长约 300 微米的氮化镓衬底层，最后将原衬底剥离、抛光等。 氮化

28、镓衬底：氮化镓衬底：主流产品以 23 英寸为主，4 寸也已经实现产业化。目前的 GaN 衬底 市场重度集中，超过 85%的市场份额掌握在 3 家日本企业手中，它们分别是住友电工、三 菱化学及 Sciocs，其它厂商仍处于小规模量产或研发阶段。 外延生长：外延生长：外延生长衬底主要有 GaN-on-Si、GaN-on-SiC、GaN-on-sapphire、GaN- on-GaN 四种。GaN-on-Si：因为硅是最成熟和成本最低的衬底材料，硅的生长速度很快 且成本较低，在 Si 上外延 GaN 可以有效降低成本，同时可以制作大尺寸外延片。GaN- on-SiC：碳化硅具有优异的导热性，与氮化镓

29、的高功率密度和低损耗相结合，是射频器件 的合适材料。但是受限于碳化硅的衬底生长难度，目前尺寸仍然限制在 4 寸与 6 寸，8 寸 尚未推广。GaN-on-SiC 外延片主要用于制造微波射频器件。GaN-on-sapphire：主要应 用在 LED 市场，主流尺寸为 4 英寸，蓝宝石衬底氮化镓 LED 芯片市场占有率达到 90% 以上。GaN-on-GaN：采用同种类的氮化镓主要应用市场是蓝/绿光激光器，应用于激光显 示、激光存储、激光照明等领域。 氮化镓器件设计和制造氮化镓器件设计和制造：氮化镓器件主要包括射频器件和电力电子器件，射频器件产 品包括功率放大器和开关器等，主要面向基站卫星、军用雷

30、达等市场；电力电子器件产品 包括 场效应晶体管等产品，主要应用于无线充电、电源开关和逆变器等市场。 图 15：氮化镓器件主要制备流程 资料来源：新材料在线，中信证券研究部 氮化镓氮化镓的优势在哪里？的优势在哪里？ 氮化镓氮化镓具有较高的具有较高的功率功率和频率性能，同时具有优良的热导率，和频率性能，同时具有优良的热导率，可可被被应用于高应用于高电电压高压高频频 率率的场合。的场合。氮化镓主要具备以下优势：1）高禁带宽度：）高禁带宽度：使得氮化镓器件耐压水平提高，可 以输出比 GaAs 高得多的功率，特别适合 5G 通讯基站，军用雷达等领域；2）高转换效）高转换效 率率：氮化镓开关功率器件的导通

31、电阻比硅器件低 3 个数量级，能明显降低开关导通损耗。 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 8 3）高）高热导率热导率：氮化镓的热导率是砷化镓的 4 倍左右，散热性能优良，非常适合用于大功 率、高温度等领域。 图 16：氮化镓主要终端应用 资料来源：Yole，中信证券研究部 氮化镓电子器件产业链包括上游的衬底和外延环节、 中游的器件和模块制造环节。氮化镓电子器件产业链包括上游的衬底和外延环节、 中游的器件和模块制造环节。 1） 衬底环节：衬底生产企业包括日本的住友电工以及国内的苏州纳维、东莞中镓等。 2）外 延环节国内主要有晶湛半导体，国外包括 EpiGaN、DO

32、WA、IQE、NTT-AT 等公司。3） 器件、模块环节：主要包括安谱隆、三安集成、海威华芯、江苏能华、华功半导体、英诺 赛科、大连芯冠等。 图 17：氮化镓电子器件产业链 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 表 3：氮化镓半导体产业链国内外主要厂商简介 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 9 生产环节生产环节 公司公司 国家国家/地区地区 简介简介 衬底制造 住友电气 日本 氮化镓衬底全球行业龙头，占据氮化镓衬底大约 90%市场份额 三菱化学 日本 已量产于照明用白色 led 的氮化镓基底 苏州纳维 中国 是中国首家氮化镓衬底晶片供应商 东莞天镓 中国 国内领

33、先的专业从事第三代半导体材料研发和制造的高新技术企业 外延晶片生长和 加工 EpiGaN 比利时 已率先实现 8 寸硅基氮化镓晶圆工业量产，用于 5G 通讯、高效电力电子领域 DOWA 日本 通过使用专利缓冲层在氮化镓外延片上实现高电压电阻和良好的平整度,可用于逆变器 以及移动基站 IQE 英国 全球领先的设计和制造先进的半导体外延产品的公司之一，公司 2018 年共实现营收 1.56 亿英镑 NTT-AT 日本 公司生产的氮化镓外延片因高击穿电压、低漏电流和出色的 2DEG 特性而闻名 嘉晶电子 中国台湾 致力于专业氮化镓外延代工和外延服务，生产、销售外延产品 晶湛半导体 中国 产品包括 S

34、i 基、蓝宝石基和 SiC 基氮化镓外延片 芯片设计 Transphorm 美国 覆盖 GaN 完整产业链，从 EPI 到设计、制造，是业内领先的 GaN 器件供应商 安谱隆 中国 主要业务包括 LDMOS、SiC 基 GaN 功率放大器等射頻器件的设计 芯片制造 美国环宇 美国 三安美国合资伙伴环宇氮化镓实现量产，全球首家 富士通 日本 世界领先的日本信息通信技术（ICT）企业 三安集成 中国 在第三代半导体领域定位做代工服务。公司成功收购瑞典 SiC 衬底和外延生产企业 Norstel，并与美国代工企业 GCS 设立合资公司三安環宇，三安持股 51% 海威华芯 中国 具有砷化镓、氮化镓相关

35、产品能力。同时公司在 GaN、SiC 等化合物半导体领域已逐 渐展开布局 整合元件厂 （IDM） 住友电气 日本 氮化镓衬底全球行业龙头，占据氮化镓衬底大约 90%市场份额 Exagan 法国 Exagan 是氮化镓半导体技术的领先革新者,一直致力于研发尺寸更小,效率更高的电力 转换器 NXP 荷兰 2018 年推出用于大型和户外小单元 5G 蜂窝网络的射频氮化镓(GaN)宽带功率晶体管 江苏能华 中国 公司成立于 2010 年 6 月，是由国家千人计划专家朱廷刚博士领衔 华功半导体 中国 核心业务涵盖以第三代半导体氮化镓、碳化硅为主的电力电子器件产品 英诺赛科 中国 公司商业模式将采用 ID

36、M 全产业链模式，打造集研发、设计、外延生长、芯片制造、 测试于一体的生产平台 大连芯冠 中国 公司研发生产产品包括第三代半导体氮化镓外延以及氮化镓功率器件 苏州能讯 中国 国内除科研院所外唯一一家在 GaN 射频功率器件领域拥有独立氮化镓 FAB 工厂和生 产能力的 IDM 公司 资料来源：各公司官网，中信证券研究部 氮化镓器件和衬底市场规模多大？氮化镓器件和衬底市场规模多大？ 功率器件方面，功率器件方面，电力系统市场电力系统市场有望成为氮化镓功率器件市场规模快速提高的主要驱动有望成为氮化镓功率器件市场规模快速提高的主要驱动 因素。因素。 根据 Yole 预测， 2016-2018 年氮化镓

37、功率器件市场规模年均复合增速为 56%； 2018- 2022 年 复合增速提高至 89%，预计到 2022 年氮化镓功率器件的市场规模总和将提升至 4.62 亿美元。其中，电力供应系统领域增速最快，预计到 2022 年电力系统领域市场规模 可达 2.43 亿美元，占总市场规模比例超过一半。 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 10 图 18：氮化镓功率市场规模（单位：百万美元） 资料来源：Yole（含预测），中信证券研究部 射频器件方面，预计射频器件方面，预计在在 2024 年年氮化镓射频器件氮化镓射频器件市场市场达到达到 20 亿美元，亿美元，2018-202

38、4 年年 CAGR 为为 21%。 根据 Yole 数据， 在 5G 通讯基站等通信设备和军用高频率雷达的拉动下， 到 2024 年，氮化镓射频器件市场规模有望突破 20 亿美元，2018-2024 年 CAGR 达到 21%。其中通信设备和军工应用占比最大，合计超过 85%。 图 19：氮化镓射频器件市场规模 资料来源：Yole（含预测） 氮化镓器件应用快速增长，预计氮化镓器件应用快速增长，预计 2022 年带动氮化镓衬底需求年带动氮化镓衬底需求 30 万片以上，对应市万片以上，对应市 场规模达场规模达 64 亿元。亿元。 据 Yole 统计 2017 年全球氮化镓衬底市场需求约 7.4 万

39、片 （折合 2 寸） ， 预计 2022 年需求为 32 万片；假设每片衬底的价格为 20000 元，我们预计 2022 年氮化镓 衬底的市场规模有望达到 64 亿元，2017-2022 年复合增长率达到 34%。目前的 GaN 衬 底市场重度集中，超过 85%的市场份额掌握在 3 家日本企业手中，它们分别是住友电工、 三菱化学及 Sciocs，其它厂商仍处于小规模量产或研发阶段，预计未来国产替代仍有巨大 空间。 新材料新材料行业行业 GaN 专题报告专题报告2020.2.16 11 图 20：全球 GaN 衬底需求量和市场规模预测 资料来源：Yole（含预测） ，中信证券研究部 14.819

40、.826.435.648.264.2 7.4 9.9 13.2 17.8 24.1 32.1 0 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 40 50 60 70 2017201820192020E2021E2022E 市场规模（亿元)需求量（万片） 分析师声明分析师声明 主要负责撰写本研究报告全部或部分内容的分析师在此声明： （i）本研究报告所表述的任何观点均精准地反映了上述每位分析师个人对标的证券和 发行人的看法； （ii）该分析师所得报酬的任何组成部分无论是在过去、现在及将来均不会直接或间接地与研究报告所表述的具体建议或观点相联系。 评级说明评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级