第三代半导体行业深度报告-PDF版

证券分析师,周尔双执业证书编号,S证券分析师,刘晓旭研究助理,李文意SiC行业深度报告,行业深度报告,SiC东风已来,东风已来,关注衬底与外延环节的材料关注衬底与外延环节的材料,设备国产化机遇设备国产.

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证券研究报告证券研究报告 请务必阅读正文之后第请务必阅读正文之后第 34 页起的免责条款和声明页起的免责条款和声明 同质外延同质外延 SiC 需求广阔，掘金百亿高成长赛道需求广阔，掘金百亿高成长赛道 新材料行业第三代半导体系列一2023.3.6 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 李超李超 新材料行业首席 分析师 S1010520010001 陈旺陈旺 新材料分析师 S1010520090003 SiC 器件性能优势显著，下游应用环节器件性能优势显著，下游应用环节广阔，在高功率应用上替代硅基产品具广阔，在高功率应用上替代硅基产品具有强确定性，有强确定性，预计预计未来几年行业将保持高增速。未来几年行业将保持高增速。当前时间点，国内龙头企业不当前时间点，国内龙头企业不断扩张产能，抢占市场份额，有望打破海外垄断，投资价值凸现。建议关注衬断扩张产能，抢占市场份额，有望打破海外垄断，投资价值凸现。建议关注衬底底、外延、外延环节具有技术优势且持续获得下游订单的环节具有技术优势且持续获得下游订单的龙头企业龙头企业。第三代半导体适用于高压、高频、高温、高功率领域第三代半导体适用于高压、高频、高温、高功率领域。第三代半导体材料具有更宽的禁带、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率，在高压、高频、高温、高功率等领域具有更强的适用性。2021 年 GaN 全球渗透率约 0.2%，SiC 渗透率近 2%。SiC 商用更加成熟，在高功率应用中优势地位凸显，在光伏新能源、轨道交通、智能电网、新能源汽车及充电桩等领域均具有广泛应用。SiC 产业链材料环节至关重要，衬底技术密集，外延承上启下产业链材料环节至关重要，衬底技术密集，外延承上启下。SiC 产业链包含单晶生长、衬底制备、外延生长、芯片制造、器件制造、模块封装和终端应用等环节。在材料端，衬底制备难度大，需解决生产速率慢、缺陷控制不易、产品良率低等问题，是产业链中技术密集型和资金密集型的环节；外延生长是承上启下的关键一环，外延可以大幅优化衬底形貌，有效减弱晶体生长与加工中引入的缺陷所造成的不利影响，进而显著提升 SiC 器件的性能与可靠性。海外占据海外占据 SiC 市场主流，国内龙头快速追赶市场主流，国内龙头快速追赶。当前美欧日占据全球 SiC 产业主要市场，其中美国一家便占有全球 70%-80%的 SiC 产量，但行业尚处于发展早期，国内企业有望在快速成长中做大做强，挑战海外巨头垄断地位。衬底方面，2021 年半绝缘型 SiC 厂商天岳先进市占率 30%，2018 年导电型 SiC 厂商天科合达市占率 1.7%，两家扩产规划持续推进。外延方面，国内龙头公司东莞天域、瀚天天成近年亦在快速扩张产能，有望大幅提升市占率。多领域驱动多领域驱动 SiC 需求需求，同质外延片，同质外延片 2025 年年国内国内市场市场规模有望规模有望超超百亿百亿。我们测算我们测算：（1）新能源车方面，电机驱动系统、车载充电系统、电源转换系统构成 SiC 最大市场，我们预计 2025 年 SiC 需求 118 万片（对应 6 英寸，下同）；（2）充电桩方面，高压充电桩解决充电速度 里程焦虑问题，我们预计 2025 年 SiC 需求 33 万片；（3）光伏方面，SiC 大幅改善光伏逆变器性能，我们预计 2025 年SiC 需求 16 万片。综上，预计 2025 年中国导电型碳化硅需求量将达 202 万片，对应未来三年 CAGR 为 65.53%，对应导电型 SiC 衬底市场需求约 100 亿元，对应 SiC 同质外延片市场需求约 191 亿元。风险因素：风险因素：下游需求放量不及预期；技术渗透率提升速度不及预期；产能扩张速度不及预期；其他技术创新对 SiC 的影响。投资策略投资策略：SiC 器件性能优势显著，下游应用环节广阔，在高功率应用上替代硅基产品具有强确定性，预计未来几年行业将保持高增速。在当前时间点，国内龙头企业不断扩张产能，抢占市场份额，有望打破海外垄断，投资价值凸现。建议关注衬底环节具有技术优势且持续获得下游订单的天科合达、天岳先进、东尼电子、南砂晶圆，以及在外延环节持续扩张产能的龙头公司东莞天域、瀚天天成。新材料新材料行业行业 评级评级 强于大市（维持）强于大市（维持）新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 2 目录目录 第三代半导体适用于高压、高频、高温、高功率领域第三代半导体适用于高压、高频、高温、高功率领域.5 SiC 产业链全景：衬底技术密集，外延承上启下产业链全景：衬底技术密集，外延承上启下.8 SiC 格局：海外占据市场主流，国内龙头快速追赶格局：海外占据市场主流，国内龙头快速追赶.12 美欧日占据全球产业链主要市场，各环节国内快速成长.12 衬底环节美国全球领先，行业大踏步迈进扩产步伐.12 外延环节美日两强局面，国内龙头企业发展提速.14 SiC 需求：多领域驱动，同质外延片国内市场望达百亿需求：多领域驱动，同质外延片国内市场望达百亿.15 新能源车电驱系统主逆变器增长强劲，预计 2025 年 SiC 需求约 118 万片.15 高压充电桩解决充电速度 里程焦虑问题，预计 2025 年 SiC 需求约 33 万片.18 SiC 大幅改善光伏逆变器性能，预计 2025 年 SiC 需求约 16 万片.22 SiC 在其他众多领域均有巨大市场前景，预计 2025 年需求量约 36 万片.24 总结：2025 年中国导电型 SiC 衬底 100 亿元，SiC 同质外延片 191 亿元.25 重点公司重点公司.25 天岳先进：半绝缘 SiC 衬底领先企业，募投项目持续扩张产能.25 天科合达：导电型 SiC 衬底领先企业，8 英寸产品有望 23 年量产.26 东尼电子：导电型 SiC 衬底已量产交货，研发团队功底深厚.26 同光晶体：布局导电型 SiC 衬底，承担多项重大项目.27 山西烁科：4 英寸半绝缘 SiC 已产业化，持续向大尺寸迈进.27 南砂晶圆：与山东大学开展产学研合作，SiC 衬底产品系列丰富.27 天域半导体：SiC 外延片领军企业，规模体量国内领先.28 瀚天天成：中美合资高新技术企业，产能规模扩张迅速.28 风险因素风险因素.29 投资策略投资策略.29 qQnM3Z8ZbZfVuYfWNAaQ8Q6MoMmMpNnOjMnNtQiNmMoRbRmNnNvPmNrNuOmNqM 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 3 插图目录插图目录 图 1：三代半导体材料.5 图 2：不同电压下 SiC、GaN、Si 各自的优势领域.7 图 3：不同频率下 SiC，GaN，Si 各自的优势领域.7 图 4：碳化硅半导体器件生产工序.8 图 5：PVT 法生长碳化硅晶体示意图.10 图 6：SiC JBS 成本构成.10 图 7：SiC-CVD 外延 5 种典型反应室结构示意图.11 图 8：碳化硅产业链全景.12 图 9：2018 年全球导电型 SiC 衬底市场占有率.13 图 10：2020 年全球半绝缘型 SiC 衬底市场占有率.13 图 11：2021 年全球 SiC 衬底市场格局.13 图 12：我国 SiC 衬底已公布规划产能分布.14 图 13：SiC 在新能源车中的应用.15 图 14：Si IGBT 与 SiC MOSFET 器件功耗对比.16 图 15：Si IGBT 与 SiC MOSFET 器件效率对比.16 图 16：2017-2020 年 650V SiC 和 Si 器件价格比较.16 图 17：SiC MOSFET 2019-2020 年平均价格.16 图 18：直流快速充电桩由一级 AC-DC 和一级 DC-DC 组成.18 图 19：400KM 里程续航所需充电时间.19 图 20：中国充电桩行业 SiC 渗透率预测.20 图 21：中国新能源充电桩行业市场规模.20 图 22：光伏逆变器原理图.22 图 23：SiC 器件改善光伏逆变器性能.23 图 24：光伏逆变器中 SiC 功率器件占比.23 图 25：轨道交通领域碳化硅功率器件占比.24 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 4 表格目录表格目录 表 1：三代半导体材料的指标参数对比.6 表 2：不同 SiC 单晶制备方法比较.9 表 3：碳化硅企业不同尺寸产品量产时间线.14 表 4：国内 SiC 相关产品产能统计.15 表 5：采用 SiC 基 OBC 系统的节约成本比较.17 表 6：中国新能源车领域 SiC 晶片市场需求测算.17 表 7：不同 AC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量.18 表 8：20-30 kW 范围内不同 DC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量.19 表 9：50kW 不同 DC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量.19 表 10：中国直流充电桩数量预测.21 表 11：中国充电桩领域 SiC 晶片市场需求测算.21 表 12：中国光伏领域 SiC 晶片市场需求测算.24 表 13：中国其他领域 SiC 晶片市场需求测算.25 表 14：中国导电型 SiC 市场规模测算.25 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 5 第三代半导体适用于第三代半导体适用于高压、高频、高温、高功率高压、高频、高温、高功率领域领域 材料是半导体产业发展基石，不断涌现新的材料体系。材料是半导体产业发展基石，不断涌现新的材料体系。第一代半导体兴起于 20 世纪50 年代，是以 Si、Ge 为代表的单质半导体。其中，硅基半导体材料发展时间长、制备工艺复杂度低、技术成熟度高，在电子信息、新能源、光伏等领域运用广泛。但是，这类材料带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低，在光电子领域、高频高功率器件方面应用受到明显限制。第二代半导体兴起于 20 世纪 90 年代，移动通信的飞速发展推动了以砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）为代表的化合物半导体材料的发展。这类材料相较第一代半导体材料，更适合制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，在微波通讯、光通讯等领域有广泛应用。但是，第二代半导体材料存在资源稀缺、价格高昂、材料本身具有毒性，以及可能造成环境污染等问题，使其在应用上同样具有局限性。第三代半导体兴起于 21 世纪，与前两代半导体材料相比，以 SiC 与 GaN 为代表的第三代半导体材料具有更宽的禁带(2.3eV)、更高的击穿电场、更高的热导率、更高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力。同时，SiC 材料更有效克服了资源稀缺、毒性、环境污染等问题，在高压、高频、高温、高功率等领域具有更强的适用性。图 1：三代半导体材料 资料来源：天岳先进官网，中信证券研究部 三代半导体材料在特定的应用场景中存在各自比较优势。三代半导体材料在特定的应用场景中存在各自比较优势。硅基半导体材料由于储量丰富、价格低的特点，目前是产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品为硅基，主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中；砷化镓半导体材料广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管的关键衬底材料；对于工作频段更高、输出功率要求更高的器件，第三代半导体是更好的选择，主要应用于 5G 通信、国防和新能源汽车领域。第三代半导体主要包括 SiC、氮化物、氧化物和金刚石等。其中，SiC 和GaN 是第三代半导体中应用最广的两类材料，两者工艺最为成熟，且在产业化上推进最快。第第一代（一代（2020世纪世纪5050年代）年代）：单质半导体单质半导体 Si,Ge GaAs,InSb等等 SiC,GaN等等第二代（第二代（2020世纪世纪9090年代）年代）：化合物半导体化合物半导体第三代（第三代（2121世纪）世纪）：宽禁带半导体宽禁带半导体 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 6 表 1：三代半导体材料的指标参数对比 指标参数指标参数 硅硅（第一代）（第一代）砷化镓砷化镓（第二代）（第二代）碳化硅碳化硅（第三代）（第三代）氮化镓氮化镓（第三代）（第三代）备注备注 禁带宽度（eV）1.12 1.43 3.2 3.4 数值越大，耐高压性能最好 饱和漂移速率（107 cm/s）1.0 1.0 2.0 2.5 数值越大，高频性能越好 热导率（W cm-1 K-1）1.5 0.54 4.0 1.3 数值越大，耐高温性能越好 击穿电场强度（MV/cm）0.3 0.4 3.5 3.3 数值越大，耐高压性能越好 资料来源：天岳先进招股说明书，宽禁带半导体高频及微波功率器件与电路（赵正平），中信证券研究部 GaN 与与 SiC 这两种宽禁带半导体材料间也存在这两种宽禁带半导体材料间也存在明显明显差异。差异。（1）二者的适用电压不同因而目标应用也不同：SiC 适用的电压范围为 650 V-3.3 kV，是 1200 V 以上的高频器件,同时兼有功率密度高的特点。因此，SiC 在太阳能逆变器、新能源汽车充电、轨道交通、燃料电池中的高速空气压缩机、DCDC、电动汽车电机驱动、数字化趋势下的数据中心等领域都有着广泛应用。相比 SiC，GaN 的适用电压范围更低，一般从中压 80 V 到 650 V。（2）二者在热导率上的较大差异，使得 SiC 在高功率应用中几乎占据统治地位：由于 SiC的热导率是 GaN 的近 4 倍，高热导率有助于功率器件的散热，在同样的输出功率下可以保持更低的温度，从而有效避免半导体器件在高温下因出现载流子的本征激发，而导致器件失效。而且，材料更高的热导率会使得器件对散热设计的要求更低，从而助力设备的小型化。（3）高电子迁移率和电子饱和速度让 GaN 在高频率应用中更占优：GaN 相比 Si和 SiC 更高的电子迁移率和电子饱和速度另其具有更高的开关速度（可达 MHz 级），因而在开关频率最高的中等功率应用（如快充等）中更具优势。此外，在光电子领域，GaN 在Micro-LED、深紫外 LED 等热门赛道同样表现优异。当然，SiC 和 GaN 在应用端各具优势的同时，亦能有效合作：在微波射频领域，通过在半绝缘 SiC 衬底上外延生长氮化镓，可以制备 SiC 基 GaN-HEMT。这是现今制造 5G 基站功率放大器最重要的材料。整体上整体上 SiC 的商用更加成熟，而的商用更加成熟，而 GaN 市场则处于起步阶段。市场则处于起步阶段。从 2010 年 IR 发布业界第一款硅基 GaN 开关器件到现在，业界对 GaN 的研究已经深入了很多，但真正大规模的应用仍局限于最近数年。相比 GaN 市场，从 1970 年代便开始功率器件的研发，1980 年代晶体质量和制造工艺获得大幅改进，90 年代末开始加速发展的 SiC 市场，运行的时间要长得多，现存器件数量要大得多，也因而更为成熟。根据 Yole 的测算（转引自新材料在线），截至 2021 年，全球半导体材料市场，GaN 的渗透率仅 0.17%，而 SiC 的渗透率为1.98%。本文的后续研究将聚焦于 SiC 行业。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 7 图 2：不同电压下 SiC、GaN、Si 各自的优势领域 资料来源：宽禁带半导体行业深度 SiC 与 GaN 的兴起与未来（刘翔，刘尚），中信证券研究部 图 3：不同频率下 SiC，GaN，Si 各自的优势领域 资料来源：英飞凌官网，第三代半导体与硅器件将长期共存（英飞凌科技著），中信证券研究部 GaN性能标准性能标准频率、效率、功率密度频率、效率、功率密度低低中中高高GaNSiCSiCSiC低电压低电压5050-300300 V V中中电压电压400400-900 900 V V高电压高电压1000 V1000 V半导体击穿电压半导体击穿电压SiCSi IGBTSi IGBTSi SJSiCGaNSi SJSi IGBTGaNSi Trench（CB&SG）Si Trench（with charge balance&shielded gate）输出功率（输出功率（W W）频率（频率（HzHz）1k10k100k1M10M1k10k100k1M10MSiCSiGaNOBCPileCentral PVString PVOBC:车载充电装置车载充电装置Pile：充电桩：充电桩Central PV：中央光伏：中央光伏String PV：分布式光伏：分布式光伏 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 8 SiC 产业链全景：衬底技术密集，外延承上启下产业链全景：衬底技术密集，外延承上启下 碳化硅半导体器件生产工序主要包括碳化硅高纯粉料、单晶衬底、外延片、功率器件、碳化硅半导体器件生产工序主要包括碳化硅高纯粉料、单晶衬底、外延片、功率器件、模块封装和终端应用等环节。模块封装和终端应用等环节。碳化硅高纯粉料是采用 PVT 法生长碳化硅单晶的原料，其产品纯度直接影响碳化硅单晶的生长质量以及电学性能。单晶衬底是半导体的支撑材料、导电材料和外延生长基片。外延是指在碳化硅衬底上生长了一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶薄膜的碳化硅片或者氮化镓外延层。图 4：碳化硅半导体器件生产工序 资料来源：简析碳化硅在半导体行业中的发展潜力（杨玺，苏丹，茹毅等），新能源汽车网，罗姆官网，瀚天天成公司官网，中信证券研究部（1）衬底环节：）衬底环节：PVT 法是法是 SiC 晶体生长主流方法，且对应的晶体生长主流方法，且对应的 SiC 衬底可分为半绝缘衬底可分为半绝缘型和导电型两类。型和导电型两类。高纯 SiC 粉体生产主要是在高温下（2000以上）反应合成能满足晶体生长要求的高纯 SiC 微粉原料。粉体的纯度将直接影响 SiC 单晶的生长质量及电学性能。SiC 晶体生长方法主要有物理气相传输法（PVT 法）、高温化学气相沉积法（CVD 法）、顶部籽晶溶液生长法（TSSG 法）等。其中，目前大规模产业化中主要采用 PVT 法。单晶衬底是半导体的支撑材料、导电材料和外延生长基片。单晶衬底加工是通过对 SiC 晶体整形加工、切片加工、晶片研磨、抛光、检测、清洗等一系列机加工工序，制得透明或半透明、无损伤层、低粗糙度的 SiC 衬底的过程。SiC 衬底可分为半绝缘型和导电型两类。半绝缘型衬底主要通过去除晶体中的各种杂质（尤其是浅能级杂质），来实现晶体本征高电阻率，而导电型衬底则是通过在晶体生长过程中引入氮元素，来实现低晶体电阻率。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 9 表 2：不同 SiC 单晶制备方法比较 制备方法制备方法 物理气相传输法（物理气相传输法（PVT）高温化学气相沉积法（高温化学气相沉积法（CVD）顶部籽晶溶液生长法（顶部籽晶溶液生长法（TSSG）重要参数重要参数 典型生长速率：200-400m/h；生长温度：2200-2500；晶型：4H&6H；典型生长速率：300 m/h；生长温度：2200；晶型：4H&6H；典型生长速率：500m/h；生长温度：1460-1800；晶型：4H&6H；工艺方法工艺方法示意图示意图 优点优点 1.技术发展最成熟，应用最广泛的 SiC晶体生长方法，占据主流；2.设备成本低，结构简单；3.耗材成本低 1.制备出的 SiC 纯度高于 PVT 法；2.Si/C 原子比例能够控制；3.生长原料供应的连续性好；4.一体化设备，且参数可调控；5.晶体缺陷少，且生长过程掺杂方便 1.位错密度低于 PVT 法；2.可以获得 p 型晶体；3.生长成本低 缺点缺点 1.半绝缘型制造困难，生长厚度受限，没有一体化设备；2.晶体缺陷密度高、成品率低，扩径困难，成本高；3.生长速率慢；4.长晶过程可监控生长参数少 1.反应缓慢；2.设备昂贵、耗材/原料成本高，且维护困难；3.可监控生长参数较少；4.生长过程中，进气口和排气口易堵塞，因而设备稳定性较低 1.金属杂质难以控制；2.Si 在溶液中溶解度有限，制得晶体尺寸小，目前主要用于实验研究；3.晶体生长缓慢；4.对材料要求高 应用厂商应用厂商 Wolfspeed/II-IV/Dow Corning/Sicrystal等 Norstel/日本电装等 住友金属等 资料来源：粉体网，高温溶液法生长 SiC 单晶的研究进展（王国宾，李辉，盛达等），第三代半导体 SiC 芯片关键装备现状及发展趋势（杨金，巩小亮，何永平），中信证券研究部 难点上看：难点上看：生产碳化硅单晶衬底的关键步骤是单晶的生长，也是碳化硅半导体材料应用的主要技术难点，是产业链中技术密集型和资金密集型的环节。影响碳化硅衬底成本的制约性因素在于生产速率慢、缺陷控制难度大、产品良率低。硅单晶的生长速度约为300mm/h，碳化硅单晶的生长速度约为 400m/h，两者相差近 800 倍。举例来说，五六厘米的晶锭形成，需连续稳定生长 200-300 小时，碳化硅晶锭制备速率十分缓慢，这使得晶锭造价高昂。碳化硅单晶在 2300以上的密闭腔室内完成“固-气-固”的转化重结晶过程，生产周期长、控制难度大。此外，碳化硅单晶包括 200 多种不同晶型，生产过程中单一特定晶型难以稳定控制。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 10 图 5：PVT 法生长碳化硅晶体示意图 图 6：SiC JBS 成本构成 资料来源：天科合达招股说明书，中信证券研究部 资料来源：CASA 测算，基本半导体公司官网，中信证券研究部（2）外延环节：）外延环节：外延外延层厚度影响层厚度影响 SiC 器件器件耐压耐压等级等级，不同外延方式可用于制备不同，不同外延方式可用于制备不同器件。器件。SiC 外延环节是在 SiC 衬底上，通过化学气相沉积、液相外延、分子束外延、或升华外延等方法，生长一层具有特定要求且晶体取向与衬底相同的单晶薄膜的过程。目前大规模生产中主要采用化学气相沉积法。外延过程可以使表面晶格排列整齐，大幅优化衬底形貌，从而有效减弱晶体生长与加工中引入的缺陷所造成的不利影响，进而显著提升 SiC器件的性能与可靠性。不同外延层厚度对应不同耐压等级的器件规格，因而对应不同系列的产品。通常，1m 对应 100V 左右的耐压。因此，耐压在 600V 左右时，需要 6m 左右的外延层。若耐压高于 10000V，则相应的外延层厚度也需要在 100m 以上。通过在半绝缘型 SiC 衬底上生长 GaN 外延层，可以制得用于制备 GaN 射频器件的 SiC 基 GaN 外延片。若在导电型 SiC 衬底上生长 SiC 外延层，则可制得用于制备各类功率器件的 SiC 外延片。难点上来看：难点上来看：一方面，SiC 外延生长的参数要求很高，包括设备密闭性、反应室气压、气体通入时间、气体配比情况、沉积温度控制等。一方面，厚度、掺杂浓度均匀性作为外延片的核心参数，在器件耐压等级不断提升下，难度随之大幅提升。随着外延层厚度的增加，控制厚度和电阻率均匀性以及缺陷密度的难度越来越大。SiC衬底50%外延25%前段20%封测5%新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 11 图 7：SiC-CVD 外延 5 种典型反应室结构示意图 资料来源：化学气相沉积法碳化硅外延设备技术进展（韩跃斌，蒲勇，施建新）（3）器件环节：）器件环节：器件制造环节器件制造环节以以 IDM 模式最为常见模式最为常见。SiC 器件环节主要负责芯片的制造，整体涉及的流程较长，以集合芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一体的 IDM（Integrated Device Manufacture）模式最为常见。SiC 器件封装环节主要包括芯片固定、引线封装等步骤，用以解决散热和可靠性等问题。SiC 功率器件主要包括 SiC 二极管、SiC 开关管、SiC 功率模块等，以直插式（TO）封装为主。相比上游，SiC 下游工艺制程具有更高的包容性和宽容度。下游制造环节对设备的要求也相对较低，投资额相对较小。（4）应用环节：）应用环节：能源转换和射频通讯是能源转换和射频通讯是下游应用下游应用的主要方向的主要方向。终端应用环节，功能为电力设备电能变换和控制电路的 SiC 功率器件，包括 MOSFET、IGBT、晶闸管、功率二极管、功率三极管等，主要应用于光伏新能源、轨道交通、智能电网、新能源汽车及充电桩等。功能为无线通信中的信号转换的 SiC 射频器件，包括滤波器、低噪声放大器、功率放大器、射频开关等，则主要被运用于 5G 通信基站、雷达等。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 12 图 8：碳化硅产业链全景 资料来源：天岳先进招股说明书，Yole（转引自天岳先进招股说明书），中信证券研究部 SiC 格局：海外占据市场主流，国内龙头快速追赶格局：海外占据市场主流，国内龙头快速追赶 美欧日占据全球产业链主要市场，各环节国内快速成长美欧日占据全球产业链主要市场，各环节国内快速成长 美、欧、日美、欧、日占据占据全球全球 SiC 产业产业主要市场，国内厂商各环节快速成长主要市场，国内厂商各环节快速成长。全球 SiC 市场中，美国一家独大，占有全球 70%-80%的 SiC 产量，典型公司包括 Wolfspeed（CREE）、IIVI、Microsemi 等。欧洲拥有从衬底、外延、器件到应用的完整 SiC 产业链，典型公司包括英飞凌（Infineon）、意法半导体（ST）等。日本在设备与模块开发方面领先，典型公司有罗姆半导体（ROHM）、三菱电机（Mitsubishi）、富士电机（Fuji）、瑞萨（Renesas）等。根据 Yole 数据（转引自天岳先进招股说明书），2021 年 SiC 基功率器件市占率约为5%，行业处于发展早期，格局尚未定型，国内企业在快速发展中有望做大做强，挑战海外巨头垄断地位。在衬底环节，国内涌现出天科合达、天岳先进、同光晶体、山西烁科、东尼电子、南砂晶圆等优秀企业；外延环节，国内厂商包括东莞天域、瀚天天成等；设计厂商包括飞锃半导体、上海瀚薪等；IDM 厂商包括泰科天润、瞻芯电子、中科汉韵、三安集成、华润微等。国内供应链在各个环节均有布局，有望在巨大需求拉动下实现快速成长。衬底环节美国全球领先，行业大踏步迈进扩产步伐衬底环节美国全球领先，行业大踏步迈进扩产步伐 衬底方面，衬底方面，Wolfspeed 是全球最大是全球最大 SiC 衬底生产商，美国占据全球衬底生产商，美国占据全球 SiC 衬底市场最衬底市场最大份额。大份额。美国 Wolfspeed 因布局较早，衬底良率及产能均全球领先。又由于下游芯片制造商在衬底选择上的谨慎性，Wolfspeed 衬底的市场份额在半绝缘型和导电型两块都领先全球。根据 Yole 数据（转引自天岳先进招股书），半绝缘型 SiC 衬底市场方面，2020 年，Wolfspeed 以 33%的市占率，与 II-VI、天岳先进形成三足鼎立的格局，天岳先进市占率为30%。导电型 SiC 衬底市场方面，2018 年，Wolfspeed 以 62%的市占率领先于其他生产 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 13 商，国内厂商天科合达市占率为 1.7%。从地域上看，美国占据了全球约 76%的 SiC 衬底的市场份额，远超其他地区市场份额的总和。图 9：2018 年全球导电型 SiC 衬底市场占有率 图 10：2020 年全球半绝缘型 SiC 衬底市场占有率 资料来源：Yole（转引自天岳先进招股书），中信证券研究部 资料来源：Yole（转引自天科合达招股书），中信证券研究部 图 11：2021 年全球 SiC 衬底市场格局 资料来源：Wolfspeed 官网，ROHM 公司年报，半导体行业观察，新材料在线，中信证券研究部 从技术方面考虑，由于全球行业龙头企业在碳化硅领域起步较早，因此在碳化硅衬底从技术方面考虑，由于全球行业龙头企业在碳化硅领域起步较早，因此在碳化硅衬底各尺寸量产推出时间方面，天科合达、天岳先进仍扮演追赶者角色。各尺寸量产推出时间方面，天科合达、天岳先进仍扮演追赶者角色。在 4 英寸衬底量产时间上，天科合达晚于龙头企业科锐公司 12 年，天岳先进晚于科锐公司 16 年；在 6 英寸衬底的量产时间上，天科合达、天岳先进分别晚于科锐公司 5 年和 10 年之久；在 8 英寸衬底方面，两家国内企业尚不具备量产能力。62%4%2%1.70%0.50%0.50%1.30%WolfspeedII-IVROHM陶氏昭和电工天科合达ST天岳先进其他3350%2%WolfspeedII-IV天岳先进其他62%5%4%2%Wolfspeed(美国)II-IV(美国)SiCrystal(ROHM,日本)SK Siltron(韩国)天科合达(中国)其他 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 14 表 3：碳化硅企业不同尺寸产品量产时间线 公司名称 4 英寸 6 英寸 8 英寸 具备量产能力时间 早于天科合达/天岳先进年数 具备量产能力时间 早于天科合达/天岳先进年数 具备量产能力时间 科锐公司 1999 年 12 年/16 年 2009 年 5 年/10 年 2015 年 贰陆公司 2005 年 6 年/10 年 2012 年 2 年/7 年 2019 年 天科合达 2011 年/2014 年/2020 年启动研发 天岳先进 2015 年/2019 年/尚不具备量产能力 资料来源：天岳先进招股书，天科合达招股书，中信证券研究部 从产能方面看，全球碳化硅半导体市场快速发展并已经迎来爆发期，国际巨头纷纷加从产能方面看，全球碳化硅半导体市场快速发展并已经迎来爆发期，国际巨头纷纷加大投入实施扩产计划。大投入实施扩产计划。其中，碳化硅国际标杆企业科锐公司于 2019 年宣布投资 10 亿美元计划扩产 30 倍，以满足未来市场需求；此外，美国贰陆、日本罗姆也陆续公布相应扩产计划。国内企业天岳先进、天科合达、山西烁科、三安光电、露笑科技等企业也纷纷公布扩产计划，进一步实现国产化替代，大大缩短与国外企业在第三代半导体行业的差距。根据各公司公告，我们计算国内 SiC 衬底年产能远期规划超 420 万片，考虑受衬底良率及质量等因素影响，并预计实际产出会打折扣。图 12：我国 SiC 衬底已公布规划产能分布 资料来源：各公司公告，新材料在线，中信证券研究部 外延环节美日两强局面，国内龙头企业发展提速外延环节美日两强局面，国内龙头企业发展提速 SiC 外延设备由于价格昂贵且交期长，行业由外延设备由于价格昂贵且交期长，行业由 Wolfspeed 和昭和电工双寡头垄断。和昭和电工双寡头垄断。此外 SiC 外延企业还有 II-VI、ROHM、Dow Corning、三菱电机、ST、Infineon 等。国内主要厂商为东莞天域、瀚天天成，此外普兴电子、55 所、三安光电、中电化合物、启迪半导体等亦有布局。从产能上来看，2020 年国内 SiC 同质外延片产能折合 6 英寸为 22 万片，SiC 异质外延片产能折合 6 英寸为 48 万片。而国内 SiC 外延领域龙头公司近年正快速扩张其产能，有望大幅提升市占率。（1）瀚天天成：碳化硅产业园项目一期于 2019 年年底投产；二期项目于 2020 年开工，2022 年竣工，6 英寸 SiC 外延片年产能达 20 万片；三期项目规划产能 140 万片。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 15（2）东莞天域：已实现 4、6 英寸 SiC 外延片全系列产品的批量生产，2022 年新增100 万片/年的 6 英寸/8 英寸碳化硅外延晶片产能，公司预计 2025 年竣工并投产。表 4：国内 SiC 相关产品产能统计 应用方向应用方向 产业环节产业环节 2020 年产能（万片年产能（万片/年）年）SiC 电力电子 SiC 导电型衬底（折合 4 英寸）40 SiC-on-SiC 外延（折合 6 英寸）22 SiC-on-SiC 器件/模块（折合 6 英寸）26 GaN 电力电子 GaN-on-SiC 外延（折合 6 英寸）28 GaN-on-SiC 器件/模块（折合 6 英寸）22 GaN 射频微波 SiC 半绝缘型衬底（折合 4 英寸）18 GaN-on-SiC 外延（折合 6 英寸）20 GaN-on-SiC 器件/模块（折合 6 英寸）16 资料来源：CASA，新材料在线，中信证券研究部 SiC 需求：多领域驱动，同质外延片国内市场需求：多领域驱动，同质外延片国内市场望达百亿望达百亿 新能源车电驱系统主逆变器增长强劲，新能源车电驱系统主逆变器增长强劲，预计预计 2025 年年 SiC 需求约需求约 118 万片万片 新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电系统（系统（OBC）、电源转换系统（车载）、电源转换系统（车载 DC/DC）和非车载充电桩。）和非车载充电桩。碳化硅器件应用于电机驱动系统中的主逆变器、车载充电系统和电源转换系统，能够有效降低开关损耗、提高极限工作温度、提升系统效率。2020 年，特斯拉 Model3 以及比亚迪汉已经采用碳化硅功率模块，特斯拉 Model 3 是第一个集成全 SiC 功率模块的车企，主要采购意法半导体的 650V 碳化硅功率器件，特斯拉逆变器由 24 个 1-in-1 功率模块组成。预计随着成本下降，未来越来越多的电动汽车将采用碳化硅模块。图 13：SiC 在新能源车中的应用 资料来源：新材料在线 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 16 对比对比 Si IGBT 和和 SiC MOSFET 在电动车领域的应用，相同规格的碳化硅基在电动车领域的应用，相同规格的碳化硅基 MOSFET较硅基较硅基 IGBT 的功率损耗降低了的功率损耗降低了 70%以上，效率提升了以上，效率提升了 1-3%。此外，SiC 器件的工作结温在 200以上，工作频率在 100kHz 以上，耐压可达 20kV，这些性能都优于传统硅器件；碳化硅器件体积可减小到 IGBT 整机的 1/3-1/5，重量可减小到 40-60%。随着新能源汽车的发展，对功率器件需求量日益增加，成为功率半导体器件新的增长点。图 14：Si IGBT 与 SiC MOSFET 器件功耗对比（单位：瓦）图 15：Si IGBT 与 SiC MOSFET 器件效率对比 资料来源：Benefits of new CoolSiCTM MOSFET（Waldemar.Jakobi，Andre Uhlemann，Christian Schweikert），中信证券研究部 资料来源：Benefits of new CoolSiCTM MOSFET（Waldemar.Jakobi，Andre Uhlemann，Christian Schweikert），中信证券研究部 制约碳化硅器件替代速度的主要原因是成本，然而碳化硅器件与传统硅基器件差价正制约碳化硅器件替代速度的主要原因是成本，然而碳化硅器件与传统硅基器件差价正在持续缩小。在持续缩小。SiC SBD 产品价格由 2017 年的 4.1 元/A 下降到了 2020 年的 1.58 元/A，与硅基器件的差价在 3.8 倍左右。从 2019 年到 2020 年，1200V 和 1700V 的 SiC MOSFET的平均价格跌幅达到 30%-40%，有助于加速碳化硅 MOS 器件的市场渗透。图 16：2017-2020 年 650V SiC 和 Si 器件价格比较（单位：元/A）图 17：SiC MOSFET 2019-2020 年平均价格（单位：元/A）资料来源：Mouser，Digi-Key，CSA，中信证券研究部 资料来源：Mouser，Digi-Key，CSA，中信证券研究部 碳化硅器件的优良性能加速碳化硅在电动车功率模块领域的渗透。碳化硅器件的优良性能加速碳化硅在电动车功率模块领域的渗透。碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主逆变器，能够显著降低电力电子系统的体积、重量和成本，提高功率密度。相比 Si 基 IGBT 器件，主逆变器搭载 SiC 基 MOSFET 之后，提升系统的效率，节电 5%-10%，至少 5000 元的节省空间。特斯拉的 Model3 的主逆变器采用了共 48 颗 0100200300400500600AUDCNEDCWLTPARDCAHDCSiSiC950%AUDCNEDCWLTPARDCAHDCSiSiC4.12.841.821.581.51.020.750.420123452017201820192020650V SiC SBD650V Si FRD2.242.424.208.931.922.373.045.950246810650 V900 V1200 V1700 V20192020 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 17 SiC MOSFET，总成本约为 5000 元，相较于 Si IGBT 单车功率半导体价值为 3000 元对比，仅节电角度考虑，碳化硅功率器件带来至少 2000 元的节省空间。此外此外，Wolfspeed 测算，在在 11kW OBC 系统中，相较于硅基功率半导体方案，碳化系统中，相较于硅基功率半导体方案，碳化硅基硅基 OBC 的成本更低，可带来约的成本更低，可带来约 435 美元的节约。美元的节约。2018 年全球已有超过 20 家的汽车厂商在 OBC 中使用了 SiC 肖特基二极管或 SiC MOSFET。表 5：采用 SiC 基 OBC 系统的节约成本比较 系统优势 11 kW OBC 系统 Si SiC 半导体器件成本 40$18$系统成本节约（外壳、热学、磁性元件、电容器）100$功率密度 2kW/L 3kW/L 系统效率（运行节约）95%$26/year 由 SiC 推动的 CO2 减排节约$31 使用碳化硅基 OBC 系统的总节约$435 资料来源：Wolfspeed 公司官网（含测算），中信证券研究部 SiC 在新能源车领域渗透率及用量持续提升，预计在新能源车领域渗透率及用量持续提升，预计 2025 年国内新能源车需要的年国内新能源车需要的 SiC晶圆片数量将达晶圆片数量将达 118 万片左右。万片左右。新能源汽车领域，2021 年使用碳化硅 MOSFET 的车型主要为特斯拉 Model 3 和比亚迪汉，根据电动汽车销量跟踪机构 CleanTechnica 数据，2021年 Model 3 和比亚迪汉市场份额占比约 9%，即 2021 年电动车的碳化硅 MOSFET 渗透率约 9%，我们预计渗透率未来以每年 3%的速度增长，到 2025 年约为 21%。Model 3 主逆变器电力模块使用共 48 颗 SiC MOSFET，加上车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车载 DC/DC），我们估算一辆车所用 SiC 芯片数量在 60 颗以上，一片 6 寸 SiC 对应 4-5 台电动汽车所需的 MOSFET，即 2021 年每辆电动车所需要的 SiC 晶片数量约 0.24 片。未来，一方面随着双电机电动车占比增加，对 SiC 需求量仍有提升空间；一方面，特斯拉提出在新一代产品上减少 SiC 器件用量，可能在远期对新车型上 SiC 用量有影响，现有车型影响不大。以三年维度看，我们假设该数字将以每年 0.03 的数额缓慢增加。我们预测，到2025 年国内新能源车需要的 SiC 晶圆片数量将达 117.94 万片。表 6：中国新能源车领域 SiC 晶片市场需求测算 2021 2022 2023E 2024E 2025E 中国新能源汽车销量 351 689 900 1140 1560 碳化硅 MOSFET 渗透率 9!%每台车需要的 SiC 晶片数量（折合成 6 寸片）0.24 0.27 0.30 0.33 0.36 需要 SiC 片数（万片）7.58 22.31 40.50 67.72 117.94 资料来源：中汽协，CleanTechnica，中信证券研究部预测 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 18 高压充电桩解决充电速度高压充电桩解决充电速度 里程焦虑问题，里程焦虑问题，预计预计 2025 年年 SiC 需求约需求约 33 万片万片 充电桩的充电方式主要分为交流充电桩的充电方式主要分为交流充电和充电和直流直流充电充电。（1）交流充电桩的本质是一个带控制的插座，主要包含交流电表、控制主板、显示屏、急停旋钮、交流接触器、充电枪线等结构，结构较为简单，需要车载充电机自己进行变压整流，几乎不涉及功率器件。（2）直流充电桩的结构更为复杂，包括充电模块、主控制器、绝缘检测模块、通信模块、主继电器等部分，其中充电模块又称功率模块，是充电桩行业具有技术门槛的核心部件，约占据充电桩总成本的 50%。当下消费者最感兴趣的是直流快充模式，但是直流快充模式的充电桩需要非常大的充电功率以及非常高的充电效率，这些都需要通过高电压来实现。充电模块是直流充电桩的核心部件。充电模块是直流充电桩的核心部件。一个充电桩通常采用多个充电模块并联而成，比如 120kW 充电桩可由 8 个 15kW 充电模块组成，也可由 4 个 30kW 充电模块组成。单个充电模块输出功率越大，功率密度越高，能有效优化桩内空间。充电模块的组成部分包括半导体功率器件、集成电路、磁性元件、PCB、电容、机箱风扇等，其中半导体功率器件成本约占充电模块总成本的 30%，是充电模块的关键组成部分，也是电子装置中电能转换与电路控制的核心。图 18：直流快速充电桩由一级 AC-DC 和一级 DC-DC 组成 资料来源：Wolfspeed 官网 当前当前 SiC 应用于充电桩的主要部位就是充电模块中的功率器件，尤其是应用于充电桩的主要部位就是充电模块中的功率器件，尤其是 AC/DC 变换变换器和器和 DC-DC 变换器。变换器。根据Wolfspeed数据，25kW 功率的充电桩模块，大约需要用到16-20个 1200V 碳化硅 MOSFET 单管。市面上主流的 15kW 充电桩模块一般会用到 4 个或 8 个碳化硅 MOSFET，具体使用数量取决于所选器件的导通电阻值和输出电流。表 7：不同 AC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量 AC/DC 拓扑结构拓扑结构 两电平两电平 AFE T-Type NPC/ANPC SiC MOSFET 6 12 12 SiC 二极管 0 0 6 资料来源：Wolfspeed 官网，中信证券研究部 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 19 表 8：20-30 kW 范围内不同 DC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量 DC/DC 拓扑结构拓扑结构 两电平两电平 LLC 两电平两电平 LLC 级联级联 双有源桥双有源桥 SiC MOSFET 10 12 8 SiC 二极管 0 0 0 资料来源：Wolfspeed 官网，中信证券研究部 表 9：50kW 不同 DC/DC 拓扑结构所需 SiC 器件数量 DC/DC 拓扑结构拓扑结构 3 相相 LLC LLC 谐振变换器谐振变换器 SiC MOSFET 6 4 SiC 二极管 24 8 资料来源：Wolfspeed 官网，中信证券研究部 新能源汽车行业一个亟待解决的问题就是新能源汽车行业一个亟待解决的问题就是“里程焦虑里程焦虑”，提升充电速度就需要提升充，提升充电速度就需要提升充电桩的输出功率，则需要提升充电电压或电流。电桩的输出功率，则需要提升充电电压或电流。根据 Wolfspeed 数据，当前我国商用的主流快充充电桩的功率为 100150KW，电动汽车充电 400KM 里程所需的时间为 4027 分钟。若充电桩采用 350KW 大功率快充系统，400KM 里程所需充电时间可大大缩短至 1215分钟。提升充电功率可以通过提高电流或者电压两种方式来实现。然而，如果通过提升电流来增大充电功率，会带来许多问题。因此提升电压以实现大功率快充成为行业的多数选择。图 19：400KM 里程续航所需充电时间（min）资料来源：Wolfspeed 官网，中信证券研究部 为了提升电动汽车充电速度、缓解里程焦虑，越来越多的整车厂布局为了提升电动汽车充电速度、缓解里程焦虑，越来越多的整车厂布局 800V 高压平台。高压平台。800V高压系统通常指整车高压电气系统电压范围达到 550-930V的系统，统称 800V系统。保时捷 Taycan 是全球首款量产的 800V 高压平台车型，并将最大充电功率提升至 350KW。此外，奥迪 e-tronGT、现代 Ioniq5 和起亚 EV6 都采用了 800V 高压平台。与此同时，国内的车企亦纷纷向 800V 高压平台迈进。2021 年，比亚迪、吉利、极狐、广汽、小鹏等都陆续发布了搭载 800V 平台的车型。对于直流快速充电桩来说，充电电压升级至对于直流快速充电桩来说，充电电压升级至 800V 会带来充电桩中的会带来充电桩中的 SiC 功率器件需功率器件需求大增。求大增。原因在于，采用 SiC 模块可将充电模块功率提高至 60KW 以上，而采用MOSFET/IGBT 单管的设计还是在 15-30kW 水平。同时，和硅基功率器件相比，SiC 功率器件可以大幅降低模块数量。因此，SiC 的小体积优势在城市大功率充电站、充电桩的应80 40 27 20 12 0102030405060708050KW100KW150KW200KW350KW 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 20 用场景中具有独特优势。随着超充、快充需求的增加，全 SiC 模块开始在充电桩上大量采用，根据各公司官网参数，800V 架构的高性能充电桩大部分采用全 SiC 模块。目前，SiC在充电桩中渗透率并不高。以直流充电桩为例，据 CASA 测算，电动汽车充电桩中的 SiC功率器件的平均渗透率在 2018 年仅达到 10%。但随着 800V 电压时代的到来，SiC 渗透率会不断上升，中国充电联盟预计到 2025 年，中国充电桩行业的 SiC 渗透率可达到 35%。图 20：中国充电桩行业 SiC 渗透率预测 资料来源：北理工能源与环境政策研究中心，中国充电联盟（含预测），中信证券研究部 近年来，中国新能源充电桩行业市场规模一直保持增长趋势，市场规模从 2017 年的72 亿元增长至 2021 年的 418.7 亿元，复合年均增长率高达 42.2%。随着新能源汽车的超预期增长，充电桩产业链有望迎来风口，根据充电联盟数据，预计 2023 年中国充电桩市场规模将突破千亿元。图 21：中国新能源充电桩行业市场规模（亿元）资料来源：中国充电联盟（含预测），中信证券研究部 17 %05%0%5 %05 2120222023E2024E2025E72.0 124.3 195.1 268.9 418.7 809.6 1,214.4 1,700.1 2,210.2 05001,0001,5002,0002,5002017201820192020202120222023E2024E2025E 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 21 截至目前，中国主流的直流充电桩仍是 400V 标准。根据中国充电联盟预测，国内直流充电桩数量有望从 2021 年的 47 万台增长至 2025 年的 219 万台。考虑高压直流快充在产业端应用逐步铺开，我们预计 800V 直流充电桩铺设数量有望从 2021 年的 0.3 万台发展至 2025 年的 8 万台，400V 直流充电桩铺设数量有望从 2021 年的 46.7 万台发展至 2025年的 211 万台。400V 直流充电桩功率在 60KW 居多，120KW 及以上的直流充电桩仍占比较少。与此同时，目前较为主流的充电模块是 20kW 和 30kW，其中 20kW 模块占据市场容量大部分。表 10：中国直流充电桩数量预测 2021 2022 2023E 2024E 2025E 中国新能源汽车公共充电桩数量（万台）114.62 179.75 276.98 407.33 521.36 直流充电桩占公共充电桩比 41BBBB%直流充电桩数量（万台）47 76.1 117.1 171.1 219 800V 直流充电桩数量（万台）0.3 0.6 1.0 4.0 8.0 400V 直流充电桩数量（万台）46.7 75.5 116.1 167.1 211.0 资料来源：中国充电联盟，中信证券研究部预测（1）假设当前所有的 400V 直流充电桩功率均为 60kW，800V 直流充电桩功率均为120kW。（2）假设所有400V充电桩均使用Wolfspeed的20kW 充电模块型号CGD15HB62LP，该模块使用了 1200V/62m第三代 SiC MOSFET（C3M0065100K）和驱动器。根据该模块的技术规格，每个模块需要使用 10 个 SiC MOSFET。而由于该 SiC MOSFET 产品所采用的是单芯片结构，因此每个 SiC MOSFET 只包含 1 个 SiC 芯片。（3）假设所有800V充电桩均使用Wolfspeed的30kW充电模块型号C3M0075120K，该型号使用的是 1200V/75m第三代 SiC MOSFET，需要约 12 个 SiC MOSFET，且它采用的是多芯片结构，每个芯片尺寸为 3.3mmx3.3mm。根据 Wolfspeed 数据，每个MOSFET 包含 96 个并联的 SiC 芯片。（4）假设 1 个 6 寸晶圆大概对应 600 个 SiC 芯片。我们测算，到 2025 年国内充电桩需要的 SiC 晶圆片数量将达 32.9 万片。表 11：中国充电桩领域 SiC 晶片市场需求测算 2021 2022 2023E 2024E 2025E 800V 直流充电桩直流充电桩 800V 直流充电桩数量（万台）0.3 0.6 1.0 4.0 8.0 800V 直流充电桩增量（万台）0.3 0.4 3.0 4.0 平均每台 800V 直流充电桩所需充电模块数 4.0 每个充电模块所需 SiC MOSFET 数 12.0 800V 直流充电桩所需 SiC MOSFET 数（万个）14.4 19.2 144.0 192.0 所需 SiC 芯片数（万个）1,382.4 1,843.2 13,824.0 18,432.0 所需 6 寸 SiC 晶圆数（万片）2.3 3.1 23.0 30.7 400V 直流充电桩直流充电桩 400V 直流充电桩数量（万台）46.7 75.5 116.1 167.1 211.0 400V 直流充电桩增量（万台）28.8 40.6 51.0 43.9 平均每台 400V 直流充电桩所需充电模块数 3.0 每个充电模块所需 SiC MOSFET 数 10.0 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 22 2021 2022 2023E 2024E 2025E 400V 直流充电桩所需 SiC MOSFET 数（万个）864.0 1,218.0 1,530.0 1,317.0 所需 SiC 芯片数（万个）864.0 1,218.0 1,530.0 1,317.0 所需 6 寸 SiC 晶圆数（万片）1.4 2.0 2.6 2.2 合计 SiC 需求合计（万片）3.7 5.1 25.6 32.9 资料来源：Wolfspeed 官网，中国充电联盟，中信证券研究部预测 SiC 大幅改善光伏逆变器性能，大幅改善光伏逆变器性能，预计预计 2025 年年 SiC 需求约需求约 16 万片万片 SiC 在光伏领域主要用于光伏逆变器。在光伏领域主要用于光伏逆变器。光伏发电系统主要由太阳能电池板（组件）、光伏逆变器等部分构成，并根据应用场景需要配备能量通信器、关断器、配电柜、储能系统等设备。其中，光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备，将光伏发电系统所发的直流电转化成交流电，并跟踪光伏组件阵列的最大输出功率，将其能量以最小的变换损耗、最佳的电能质量用于电器设备应用或馈入电网。SiC 主要应用于光伏逆变器中，当前光伏逆变器龙头企业已开始采用碳化硅 MOSFET 功率器件替代硅器件。图 22：光伏逆变器原理图 资料来源：禾迈股份招股书 SiC 可提升逆变器转换效率，减少能量损耗。可提升逆变器转换效率，减少能量损耗。相较于 Si 基 IGBT，适用 SiC MOSFET功率模块的光伏逆变器，其转换效率可从 98.8%提升至 99%以上，能量损耗降低 8%，相同条件下输出功率提升 27%，推动发电系统在体积、寿命及成本上实现突破。行业内，光伏逆变器龙头企业已开始采用碳化硅 MOSFET 功率器件替代硅器件。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 23 图 23：SiC 器件改善光伏逆变器性能 资料来源：英飞凌官网，新材料在线 预计预计 2025 年年 SiC 功率器件在光伏逆变器中占比可达功率器件在光伏逆变器中占比可达 50%。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势，基于 SiC 功率器件能够有效缩小系统体积、增加功率密度、延长器件适用寿命、降低生产成本，在组串式和集中式光伏逆变器中，预计碳化硅产品会逐渐替代硅基器件。根据 CASA 数据，2020 年 SiC 功率器件在光伏逆变器中占比为 10%，且该机构预计到 2025 年占比可提升至 50%。图 24：光伏逆变器中 SiC 功率器件占比 资料来源：CASA（含预测），天科合达招股书，中信证券研究部 新增新增 更换需求双重驱动，更换需求双重驱动，预计预计 2025 年中国光伏领域年中国光伏领域 SiC 需求量约需求量约 16 万片。万片。一方面，国内光伏装机量持续增长，拉动光伏逆变器产品新增市场需求。另一方面，光伏组件的寿命一般在 20-25 年，而逆变器中的 IGBT 等部件寿命在 10-15 年左右，在组件的寿命周期中，至少需要更换一次逆变器，逆变器更换需求市场较大。在此基础上，假设每 GW 新增光伏装机需要 1500 片 SiC（折合成 6 寸片），预计中国光伏领域碳化硅需求量 2025 年将达到 15.81 万片。0 0Pp 202025E2030E2035E2040E2048E 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 24 表 12：中国光伏领域 SiC 晶片市场需求测算 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 中国光伏装机量（GW）54.88 87.41 130 160 200 中国光伏更换市场（GW）0.16 0.5 2.5 3.5 10.84 碳化硅渗透率 15&4BP%碳化硅用量（片/GW)1500 1500 1500 1500 1500 光伏所需碳化硅片数（万片）1.24 3.43 6.76 10.30 15.81 资料来源：IEA PVPS，CASA，中信证券研究部预测 SiC 在其他众多领域均有巨大市场前景，在其他众多领域均有巨大市场前景，预计预计 2025 年需求量约年需求量约 36 万片万片 同质外延同质外延 SiC 除了在上述的新能源车、充电桩、光伏领域应用以外，除了在上述的新能源车、充电桩、光伏领域应用以外，在储能、在储能、风电、风电、轨道交通、智能电网轨道交通、智能电网、航空航天、航空航天等领域，均有巨大的等领域，均有巨大的市场市场潜力。潜力。例如轨道交通方面，牵引变流器是机车大功率交流传动系统的核心装备，将碳化硅器件应用于轨道交通牵引变流器，能极大发挥碳化硅器件高温、高频和低损耗特性，提高牵引变流器装置效率，符合轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流装置的应用需求，提升系统的整体效能。2012 年，包含碳化硅 SBD 的混合碳化硅功率模块在东京地铁银座线 37 列车辆中商业化应用，实现了列车牵引系统节能效果的明显提升、电动机能量损耗的大幅下降和冷却单元的小型化；2014 年，日本小田急电铁新型通勤车辆配备了三菱电机 3300V/1500A 全碳化硅功率模块逆变器，开关损耗降低 55%、体积和重量减少 65%，电能损耗降低 20%至 36%。图 25：轨道交通领域碳化硅功率器件占比 资料来源：CASA（含预测），天科合达招股书，中信证券研究部 市场潜力广阔市场潜力广阔，预计预计 2025 年中国其他领域年中国其他领域 SiC 需求量约需求量约 36 万片。万片。储能领域，假设每 GW 新增储能装机需要 1500 片 SiC（折合成 6 寸片）；其他领域，SiC 市场占比及增速基于Yole统计及预测数据（转引自天科合达招股书），其他导电型市场2021-2025年CAGR约为 31%。预计中国其他领域碳化硅需求量 2025 年将达到 35.54 万片。0 0 182030E2040E2050E硅基IGBT器件混合碳化硅器件全碳化硅器件碳化硅分立器件 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 25 表 13：中国其他领域 SiC 晶片市场需求测算 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 中国电化学储能装机量（GW）5.1 7.9 12.3 19.0 29.4 碳化硅渗透率 15&4BP%碳化硅用量（片/GW)1500 1500 1500 1500 1500 电化学储能所需碳化硅片数（万片）0.11 0.31 0.62 1.20 2.21 其他领域所需碳化硅片数（万片）11.32 14.83 19.42 25.45 33.33 合计所需碳化硅片数（万片）11.43 15.14 20.05 26.64 35.54 资料来源：Wind，Yole（转引自天科合达招股书，其他领域所需碳化硅测算基于 YOLE 统计及预测数据），中信证券研究部预测 总结：总结：2025 年中国导电型年中国导电型 SiC 衬底衬底 100 亿元，亿元，SiC 同质外延片同质外延片 191 亿元亿元 根据我们的测算，到2025年，中国导电型碳化硅需求量将达202万片，未来三年CAGR为 65.53%，对应导电型 SiC 衬底市场需求约为 100 亿元，对应 SiC 同质外延片市场需求约为 191 亿元。表 14：中国导电型 SiC 市场规模测算 2022E 2023E 2024E 2025E 新能源车碳化硅片数（万片）22.31 40.50 67.72 117.94 充电桩碳化硅片数（万片）3.70 5.10 25.60 32.90 光伏碳化硅片数（万片）3.43 6.76 10.30 15.81 储能碳化硅片数（万片）0.31 0.62 1.20 2.21 其他碳化硅片数（万片）14.83 19.42 25.45 33.33 合计（万片）44.58 72.41 130.26 202.19 62.43y.89U.22%导电性 SiC 衬底价格（元/片）5964 5606 5270 4954 同质外延 SiC 价格（元/片）11000 10450 9928 9431 导电性 SiC 衬底市场规模（亿元）26.59 40.59 68.65 100.16 SiC 同质外延片市场规模（亿元）49.04 75.67 129.31 190.69 资料来源：中信证券研究部预测 重点公司重点公司 天岳先进：天岳先进：半绝缘半绝缘 SiC 衬底领先企业，募投项目持续扩张产能衬底领先企业，募投项目持续扩张产能 多年深耕衬底领域，客户覆盖国内外知名客户多年深耕衬底领域，客户覆盖国内外知名客户。公司主要产品包括半绝缘型和导电型碳化硅衬底，自 2011 年以来专注于碳化硅衬底的研发、生产和销售，2013 年启动 4 英寸半绝缘型碳化硅衬底的研发工作，通过持续的技术研究和产品开发，于 2015 年实现 4英寸半绝缘型碳化硅衬底的量产能力。此后，公司继续改进工艺并不断开发新工艺，以持续提高该类产品的品质。2017 年，公司开始向下游行业主要的领先客户小批量发货并验证，2018 年 1 月通过其验证并开始批量下单。根据公司公告，目前，公司已批量供应国内碳化硅半导体行业的下游核心客户，同时已被国外知名的半导体公司使用。在导电型碳化硅衬底领域，公司 6 英寸产品已送样至多家国内外知名客户，并于 2019 年中标国家电网的采购计划。技术实力领先，承担多项国家重点项目。技术实力领先，承担多项国家重点项目。公司设有碳化硅半导体材料研发技术国家地方联合工程研究中心、国家级博士后科研工作站等国家和省级研发平台，拥有一批高素质的研发人员，承担了国家核高基重大专项（01 专项）项目、国家新一代宽带无线移动通信 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 26 网重大专项（03 专项）项目、国家新材料专项、国家高技术研究发展计划（863 计划）项目、国家重大科技成果转化专项等多项国家和省部级项目。自设立以来，公司获得了多项国家级和省级荣誉，于 2019 年获得了国家科学技术进步一等奖。持续扩张衬底产能，满足市场增长需求。持续扩张衬底产能，满足市场增长需求。截至 2021 年上半年，公司拥有长晶炉 585台，2021 年公司全年碳化硅衬底产量约 6.7 万片，产能处于饱和状态。公司通过募投资金建设碳化硅半导体材料项目，公司预计 2026 年完全达产，扩大碳化硅单晶衬底的生产能力，满足公司产品日益增长的市场需求。天科合达：天科合达：导电型导电型 SiC 衬底衬底领先领先企业企业，8 英寸产品有望英寸产品有望 23 年量产年量产 国内最早实现碳化硅晶国内最早实现碳化硅晶片产业化片产业化企业企业，导电型，导电型 SiC 市场领先市场领先。公司是国内领先的碳化硅晶片生产企业，也是全球主要碳化硅晶片生产企业之一。公司自 2006 年成立以来，一直专注于碳化硅晶体生长和晶片生产领域，公司建立了国内第一条碳化硅晶片中试生产线，先后研制出 2 英寸、3 英寸、4 英寸碳化硅衬底，于 2014 年在国内首次研制出 6 英寸碳化硅晶片，并已形成规模化生产能力，工艺技术水平处于国内领先地位。根据 Yole Development 统计，2018 年公司导电型晶片的全球市场占有率为 1.7%，排名全球第六、国内第一。产能规模持续增长，布局产能规模持续增长，布局 8 英寸导电型英寸导电型 SiC。截至 2019 年，公司拥有长晶炉 300 台，具备碳化硅晶片产能 37525 片。公司经过多年发展已分别在北京、江苏和新疆建有 3 个生产基地，可以为客户稳定供应 2 英寸至 6 英寸的高品质碳化硅晶片，同时在经营规模不断提升的背景下，公司有效产能也在持续增加。2022 年，天科合达举办了 8 英寸导电型碳化硅衬底新产品发布会，公司预计将于2023年实现8英寸导电型碳化硅衬底小规模量产。东尼电子：东尼电子：导电型导电型 SiC 衬底已量产交货，研发团队功底深厚衬底已量产交货，研发团队功底深厚 募投项目布局导电型募投项目布局导电型 SiC，产品已处于量产交货阶段。，产品已处于量产交货阶段。2021 年，公司通过募投项目建设年产 12 万片碳化硅半导体材料项目，产品为导电型。2022 年 9 月，公司子公司东尼半导体与下游客户签订采购合同，约定东尼半导体向该客户交付 6 寸碳化硅衬底 2 万片，含税销售金额合计人民币 1 亿元。目前公司正处于量产交货阶段，根据现有机台产能情况，综合良率在 60%左右。研发团队经验丰富，具备深厚技术功底。研发团队经验丰富，具备深厚技术功底。公司碳化硅半导体材料项目团队业务及研发能力突出、团队人员结构完善、具备丰富的技术积累、产品研发及生产的实践经验。该项目主要由两位台湾的博士牵头，曾任职于台湾中央研究院物理研究所，分别为浙江省“引才计划”人才、湖州市“南太湖精英计划领军”人才，长期致力于材料科学与晶体技术研究，擅长晶体材料生长与精密切磨抛加工，具有二十余年的产品研发和量产导入经验。曾赴日本学习碳化硅衬底制造技术，在晶体材料领域具有深厚功底。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 27 同光晶体：同光晶体：布局导电型布局导电型 SiC 衬底衬底，承担多项重大项目承担多项重大项目 布局布局导电型导电型 SiC 衬底，企业处于快速发展阶段。衬底，企业处于快速发展阶段。河北同光晶体有限公司成立于 2012年，主要从事第三代半导体材料碳化硅衬底的研发和生产，是中科院半导体所的合作单位，建成了完整的碳化硅衬底生产线，主要产品包括 4 英寸导电型碳化硅单晶衬底和 6 英寸导电型碳化硅衬底。2020 年，同光晶体拥有自主研发设计的单晶生长炉 200 余台（套），2020 年 1-8 月，实现供货量 1.1 万片，达到稳定月供 2000 片的能力。2020 年 3 月 22 日，同光晶体与涞源县人民政府正式签约，600 台单晶生长炉、年产 40 万片直径 4-6 英寸碳化硅单晶衬底项目顺利落地。重视技术创新，承担多项国家和省重大项目。重视技术创新，承担多项国家和省重大项目。同光晶体先后承担国家 863 计划、国家重点研发计划、国家技术改造工程等重大国家专项，承担省级研究课题 10 余项。2014 年同光晶体主持了国家 863“大功率 GaN 电子器件用大尺寸 SiC 衬底制备及外延技术研究”课题，2016 年参与了国家重点研发计划“中低压 SiC 材料、器件及在电动汽车充电设备中的应用示范”项目，2019 年同光晶体承担国家技术改造工程“直径 6 英寸碳化硅单晶衬底改造”项目，共 3 项国家级项目。此外同光晶体还承担省级研究课题 10 余项，多项产品获省、市科技进步奖。山西山西烁科：烁科：4 英寸半绝缘英寸半绝缘 SiC 已产业化已产业化，持续向大尺寸持续向大尺寸迈进迈进 4 英寸半绝缘英寸半绝缘 SiC 已产业化，已产业化，6 英寸产品小批量供应。英寸产品小批量供应。山西烁科晶体有限公司是国内从事第三代半导体碳化硅生产和研发的领先企业。公司同光自主创新和自主研发全面掌握了碳化硅生长装备制造、高纯碳化硅粉料制备工艺、N 型碳化硅单晶衬底和高纯半绝缘碳化硅单晶衬底的制备工艺，形成碳化硅粉料制备、单晶生长、晶片加工等整套生产线，并完成 4、6、8 英寸高纯半绝缘碳化硅单晶衬底技术攻关。拥有强大的自主供应能力。公司目前拥有 600 台单晶生长设备，已实现 4 英寸高纯半绝缘晶片的产业化，月产能可达 8000片；6 英寸产品已实现小批量供应。公司 4 英寸高纯半绝缘产品国内市占率达到 50%。拥有国内外优质客户群，持续向大尺寸方向突破。拥有国内外优质客户群，持续向大尺寸方向突破。公司在行业内处于领先地位，产品综合实力具备优势，拥有台积电、中芯国际、Magnachip 等国内外一流客户群。在大尺寸碳化硅方面，2021 年 8 月，山西烁科晶体有限公司成功研制出 8 英寸碳化硅晶体，解决大尺寸单晶制备的重要难题。2022 年 1 月，公司实现 8 英寸 N 型碳化硅抛光片小批量生产，向 8 英寸国产 N 型碳化硅抛光片的批量化生产迈出关键一步。南砂晶圆：南砂晶圆：与山东大学开展产学研合作与山东大学开展产学研合作，SiC 衬底产品系列丰富衬底产品系列丰富 量产量产 6 英寸迈向英寸迈向 8 英寸，与山东大学开展产学研合作英寸，与山东大学开展产学研合作。广州南砂晶圆半导体技术有限公司成立于 2018 年，从事碳化硅单晶材料研发、生产和销售。公司产品以 6 英寸半绝缘和 N 型碳化硅衬底为主，并不断丰富产品线。公司以山东大学晶体材料国家重点实验室研发的碳化硅单晶生长与衬底加工技术成果为基础，与山东大学开展全方位产学研合作。2022 年，山东大学与南砂晶圆团队实现了 8 英寸导电型 4H-SiC 单晶和衬底制备。自自 2018 年成立后发展年成立后发展速度速度迅猛，产能布局持续扩张。迅猛，产能布局持续扩张。2018 年 11 月，南砂晶圆在南沙区租用厂房并开始进行中试，2019 年 11 月全面投产。2022 年，广州市发改委公布“广 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 28 州市 2022 年重点项目计划”，南砂晶圆碳化硅项目位列其中。南砂晶圆碳化硅单晶材料与晶片生产项目总投资 9 亿元，达产后年产各类衬底片和外延片共 20 万片，公司预计年产值将达 13.5 亿元。天域半导体：天域半导体：SiC 外延片外延片领军领军企业企业，规模体量国内领先规模体量国内领先 深耕外延市场多年，逐步实现从研发到量产的突破。深耕外延市场多年，逐步实现从研发到量产的突破。公司成立于 2009 年，是中国第一家从事 SiC 外延晶片市场营销、研发和制造的民营企业。2010 年，天域与中国科学院半导体研究所合作，共同创建了碳化硅研究所。2012 年 1 月，公司完成 N 型外延片研发；2013 年 2 月，公司完成 P 型外延片研发，各项参数达到同期国际先进水平，并开始向客户供应；2014 年 7 月，公司 6 英寸外延片研发成功，产品正式向客户供货；2016 年 3 月，公司成为国内第一家获得汽车质量管理体系（IATF 16949:2016）的外延材料厂家；2018年 5 月，公司新引进生产线调试完成，4 英寸、6 英寸碳化硅外延片产能达到量产规模。规模规模体量体量国内领先，国内领先，年产年产百万片新项目百万片新项目产能增量显著。产能增量显著。目前，天域在国内拥有数量众多的碳化硅外延炉-CVD，2022 年 4 月，天域半导体 8 英寸碳化硅外延片项目落地东莞，项目内容为新增产能达 100 万片/年的 6 英寸/8 英寸碳化硅外延晶片生产线、8 英寸碳化硅外延晶片产业化关键技术的研发、6 英寸/8 英寸碳化硅外延晶片的生产和销售。凭着先进的外延炉设备、外延技术和先进的测试和表征能力，为全球客户提供 n-型和 p-型掺杂外延材料，制作肖特基二极管、JFET、BJT、MOSFET、GTO 和 IGBT 等。瀚天天成：瀚天天成：中美合资高新技术企业中美合资高新技术企业，产能规模扩张迅速产能规模扩张迅速 中美合资高新技术企业，产品涵盖中美合资高新技术企业，产品涵盖 3-6 英寸英寸 SiC 外延片。外延片。瀚天天成电子科技(厦门)有限公司成立于 2011 年，是一家研发、生产、销售碳化硅半导体外延晶片的中美合资高新科技企业。2012 年 3 月，公司正式向国内外市场供应产业化 3 英寸和 4 英寸碳化硅半导体外延晶片；2014 年 4 月，正式供应 6 英寸碳化硅外延晶片。公司引进了国际新型的碳化硅外延生产线和各种高端检测设备，汇集了国内外碳化硅半导体领域优秀技术专家，为客户提供 3 英寸、4 英寸和 6 英寸碳化硅半导体外延晶片。产能规模持产能规模持续提升，三期项目预计产能规模可达续提升，三期项目预计产能规模可达 140 万片。万片。瀚天天成碳化硅产业园一期项目于 2019 年年底投产，二期项目于 2020 年开工，2022 年 3 月 31 日通过竣工验收，公司预计 2023 年全部达产后，可实现产值约 24 亿元。瀚天天成碳化硅产业园三期项目公司预计产能规模将达 140 万片。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 29 风险因素风险因素（1）下游需求放量不及预期：SiC 下游应用场景众多，包括新能源车、充电桩、光伏、储能、轨道交通、智能电网、航空航天等，而下游的需求放量情况会影响 SiC 的市场规模体量，比如新能源车的产销量、充电桩的配套数量、光伏的装机量等。若下游存在放量不及预期的情况，将影响碳化硅需求。（2）技术渗透率提升速度不及预期：SiC 器件在使用上多是对原有 Si 基器件的替代。在性能上，SiC 产品表现更优，但在成本上，SiC 产品的价格也更贵。终端是否大规模采用 SiC 产品，是综合考虑多方面因素后的结果，因此 SiC 器件在终端的渗透率提升速度存在一定不确定性。（3）产能扩张速度不及预期：SiC 的应用能否快速铺开，以及成本端是否能打开降价空间，材料端的产能扩张及技术突破情况起到重要作用。同时，衬底环节以及外延环节材料端的扩产情况将直接影响公司的收入放量节奏。而扩产涉及各项文件的审核批复、资金筹备、设备采购安装调试等，存在一定的不确定性。（4）其他技术创新对 SiC 的影响：碳化硅产业链企业在对产品进行技术升级的过程中，可能会局部降低碳化硅用量。比如在新能源车方面，优化功率模块设计、使用新的封装技术，都可能减少 SiC 器件使用量，特斯拉近期也提出在新一代产品上对 SiC 器件用量的减少。此外，第四代半导体也可能对第三代半导体的应用场景形成替代。投资策略投资策略 SiC 器件性能优势显著，下游应用环节广阔，在高功率应用上替代硅基产品具有强确定性，预计未来几年行业能保持高增速。我们测算，到 2025 年，中国导电型碳化硅需求量将达 202 万片，未来三年 CAGR 为 65.53%，对应导电型 SiC 衬底市场需求约为 100亿元，对应 SiC 同质外延片市场需求约为 191 亿元。国内企业在快速发展中有望做大做强，挑战海外巨头垄断地位。在衬底环节，国内涌现出天科合达、天岳先进、同光晶体、山西烁科、东尼电子、南砂晶圆等优秀企业；外延环节，国内厂商包括东莞天域、瀚天天成等；设计厂商包括飞锃半导体、上海瀚薪等；IDM厂商包括泰科天润、瞻芯电子、中科汉韵、三安集成、华润微等。在当前时间点，尤其是前道的材料端，国内龙头企业不断扩张产能，抢占市场份额，有望打破海外垄断，投资价值凸现。建议关注衬底环节具有技术优势且持续获得下游订单的天科合达、天岳先进、东尼电子、南砂晶圆，以及在外延环节持续扩张产能的龙头公司东莞天域、瀚天天成。新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 30 相关研究相关研究 新材料行业风电材料专题报告之二海缆：受益深远海化的抗通缩稀缺赛道(2023-02-21)新材料行业跟踪点评 20230220从估值修复到兑现成长，新材料板块仍是重点交易方向(2023-02-20)新材料行业跟踪点评 20230213重点关注海风、合成生物学、半导体和消费电子材料行业的逐季度成长兑现(2023-02-13)新材料行业跟踪点评消费电子和半导体新材料依然是重点关注的方向(2023-02-05)新材料行业合成生物学专题报告一拥抱合成生物学产业化加速阶段的成长高确定性(2023-02-01)新材料行业跟踪点评关注消费电子和半导体边际需求改善和估值修复(2023-01-31)新材料行业跟踪点评关注合成生物学成长期的政策驱动(2023-01-16)新材料行业 2023 年投资策略交易景气赛道的边际需求改善和技术迭代(2023-01-11)新材料行业跟踪点评 20230109关注需求边际改善预期带来的交易机会(2023-01-09)新材料行业光伏材料景气度盘点光伏材料：围绕量增逻辑 技术迭代两条主线(2023-01-04)新材料行业跟踪点评新材料板块首选的布局时点(2023-01-03)新材料行业跟踪点评提前布局成长板块(2022-12-21)新材料行业跟踪点评 20221212年末逐步迈入业绩驱动行情，新材料板块季度级别反弹值得关注(2022-12-12)新材料行业光伏材料系列一张图看懂聚和材料(2022-12-09)新材料行业跟踪点评低迷需求数据呈现修复态势，新材料板块季度性反弹值得期待(2022-12-05)新材料行业碳纤维专题报告之一风、光、氢、无人机等领域推升需求，高性能碳纤维国产替代加速(2022-11-29)新材料行业跟踪点评关注四季度新材料下游需求改善带来的机会(2022-11-29)新材料行业跟踪点评关注科技、生物医药、光伏等相关新材料标的(2022-11-21)新材料行业跟踪点评交易对估值和利率敏感的新材料标的(2022-11-14)新材料行业跟踪点评 20221107配置成长赛道中估值和盈利有望双重修复的标的(2022-11-07)新材料行业跟踪点评 20221031市场压力释放进行时，关注合成生物学、光伏等细分赛道的个股表现(2022-10-31)新材料行业跟踪点评合成生物学单品处于快速放量期，光伏材料仍是重点交易主线之一(2022-10-24)新材料行业周观点 20221017持续看好 Q4 光伏和合成生物学新材料板块的交易机会 新材料新材料行业行业第三代半导体系列一第三代半导体系列一2023.3.6 请务必阅读正文之后的免责条款和声明 31(2022-10-17)新材料行业新能源材料跟踪点评需求高景气驱动明确量增逻辑，看好风电轴承与光伏组件辅材核心标的(2022-10-13)新材料行业周观点 20221010行业压制因素基本释放，看好 Q4 合成生物学和光伏上游材料的机会(2022-10-10)新材料行业半导体材料跟踪点评美国出口管制新规加码产业链限制，关注半导体材料国产化(2022-10-10)新材料行业周观点 20220927提前布局光伏、合成生物学等高景气赛道的弹性标的(2022-09-27)新材料行业周观点 20220919新材料估值压力充分释放，关注光伏等高景气赛道的弹性标的(2022-09-19)新材料行业周观点 20220913美行政命令催化生物基材料迎来机遇，国内合成生物学技术与成本占优(2022-09-13)新材料行业 2022 年中报总结坚守新材料核心资产，聚焦技术迭代和产业格局(2022-09-13)新材料行业周观点 20220905看好合成生物学赛道的成长空间，在调整中布局光伏产业链的技术升级(2022-09-05)新材料行业周观点 20220829新能源材料或仍是 Q4 主线，关注技术迭代和行业格局变化(2022-08-29)32 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。一般性声明一般性声明 本研究报告由中信证券股份有限公司或其附属机构制作。中信证券股份有限公司及其全球的附属机构、分支机构及联营机构（仅就本研究报告免责条款而言，不含 CLSA group of companies），统称为“中信证券”。本研究报告对于收件人而言属高度机密，只有收件人才能使用。本研究报告并非意图发送、发布给在当地法律或监管规则下不允许向其发送、发布该研究报告的人员。本研究报告仅为参考之用，在任何地区均不应被视为买卖任何证券、金融工具的要约或要约邀请。中信证券并不因收件人收到本报告而视其为中信证券的客户。本报告所包含的观点及建议并未考虑个别客户的特殊状况、目标或需要，不应被视为对特定客户关于特定证券或金融工具的建议或策略。对于本报告中提及的任何证券或金融工具，本报告的收件人须保持自身的独立判断并自行承担投资风险。本报告所载资料的来源被认为是可靠的，但中信证券不保证其准确性或完整性。中信证券并不对使用本报告或其所包含的内容产生的任何直接或间接损失或与此有关的其他损失承担任何责任。本报告提及的任何证券或金融工具均可能含有重大的风险，可能不易变卖以及不适合所有投资者。本报告所提及的证券或金融工具的价格、价值及收益可跌可升。过往的业绩并不能代表未来的表现。本报告所载的资料、观点及预测均反映了中信证券在最初发布该报告日期当日分析师的判断，可以在不发出通知的情况下做出更改，亦可因使用不同假设和标准、采用不同观点和分析方法而与中信证券其它业务部门、单位或附属机构在制作类似的其他材料时所给出的意见不同或者相反。中信证券并不承担提示本报告的收件人注意该等材料的责任。中信证券通过信息隔离墙控制中信证券内部一个或多个领域的信息向中信证券其他领域、单位、集团及其他附属机构的流动。负责撰写本报告的分析师的薪酬由研究部门管理层和中信证券高级管理层全权决定。分析师的薪酬不是基于中信证券投资银行收入而定，但是，分析师的薪酬可能与投行整体收入有关，其中包括投资银行、销售与交易业务。若中信证券以外的金融机构发送本报告，则由该金融机构为此发送行为承担全部责任。该机构的客户应联系该机构以交易本报告中提及的证券或要求获悉更详细信息。本报告不构成中信证券向发送本报告金融机构之客户提供的投资建议，中信证券以及中信证券的各个高级职员、董事和员工亦不为（前述金融机构之客户）因使用本报告或报告载明的内容产生的直接或间接损失承担任何责任。评级说明评级说明 投资建议的评级标准投资建议的评级标准 评级评级 说明说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后 6 到 12 个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的 6 到 12 个月内的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A 股市场以沪深 300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为基准；韩国市场以科斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。股票评级股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 20%以上 增持 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于 5 %之间 持有 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%5%之间 卖出 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 行业评级行业评级 强于大市 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅 10%以上 中性 相对同期相关证券市场代表性指数涨幅介于-10%之间 弱于大市 相对同期相关证券市场代表性指数跌幅 10%以上 33 特别声明特别声明 在法律许可的情况下，中信证券可能（1）与本研究报告所提到的公司建立或保持顾问、投资银行或证券服务关系，（2）参与或投资本报告所提到的公司的金融交易，及/或持有其证券或其衍生品或进行证券或其衍生品交易，因此，投资者应考虑到中信证券可能存在与本研究报告有潜在利益冲突的风险。本研究报告涉及具体公司的披露信息，请访问 https:/本研究报告在中华人民共和国（香港、澳门、台湾除外）由中信证券股份有限公司（受中国证券监督管理委员会监管，经营证券业务许可证编号：Z20374000）分发。本研究报告由下列机构代表中信证券在相应地区分发：在中国香港由 CLSA Limited（于中国香港注册成立的有限公司）分发；在中国台湾由 CL Securities Taiwan Co.,Ltd.分发；在澳大利亚由 CLSA Australia Pty Ltd.（商业编号：53 139 992 331/金融服务牌照编号：350159）分发；在美国由 CLSA（CLSA Americas,LLC 除外）分发；在新加坡由 CLSA Singapore Pte Ltd.（公司注册编号：198703750W）分发；在欧洲经济区由 CLSA Europe BV 分发；在英国由 CLSA（UK）分发；在印度由 CLSA India Private Limited 分发（地址：8/F,Dalamal House,Nariman Point,Mumbai 400021；电话： 91-22-66505050；传真： 91-22-22840271；公司识别号：U67120MH1994PLC083118）；在印度尼西亚由 PT CLSA Sekuritas Indonesia 分发；在日本由 CLSA Securities Japan Co.,Ltd.分发；在韩国由 CLSA Securities Korea Ltd.分发；在马来西亚由 CLSA Securities Malaysia Sdn Bhd 分发；在菲律宾由 CLSA Philippines Inc.（菲律宾证券交易所及证券投资者保护基金会员）分发；在泰国由 CLSA Securities(Thailand)Limited 分发。针对不同司法管辖区的声明针对不同司法管辖区的声明 中国大陆：中国大陆：根据中国证券监督管理委员会核发的经营证券业务许可，中信证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务。中国香港：中国香港：本研究报告由 CLSA Limited 分发。本研究报告在香港仅分发给专业投资者（证券及期货条例（香港法例第 571 章）及其下颁布的任何规则界定的），不得分发给零售投资者。就分析或报告引起的或与分析或报告有关的任何事宜，CLSA 客户应联系 CLSA Limited 的罗鼎，电话： 852 2600 7233。美国：美国：本研究报告由中信证券制作。本研究报告在美国由 CLSA（CLSA Americas,LLC 除外）仅向符合美国1934 年证券交易法下 15a-6 规则界定且 CLSA Americas,LLC 提供服务的“主要美国机构投资者”分发。对身在美国的任何人士发送本研究报告将不被视为对本报告中所评论的证券进行交易的建议或对本报告中所述任何观点的背书。任何从中信证券与 CLSA 获得本研究报告的接收者如果希望在美国交易本报告中提及的任何证券应当联系CLSA Americas,LLC（在美国证券交易委员会注册的经纪交易商），以及 CLSA 的附属公司。新加坡：新加坡：本研究报告在新加坡由 CLSA Singapore Pte 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寻求覆盖各个行业中与其国内及国际投资者相关的公司。印度：印度：CLSA India Private Limited，成立于 1994 年 11 月，为全球机构投资者、养老基金和企业提供股票经纪服务（印度证券交易委员会注册编号：INZ000001735）、研究服务（印度证券交易委员会注册编号：INH000001113）和商人银行服务（印度证券交易委员会注册编号：INM000010619）。CLSA 及其关联方可能持有标的公司的债务。此外，CLSA 及其关联方在过去 12 个月内可能已从标的公司收取了非投资银行服务和/或非证券相关服务的报酬。如需了解 CLSA India“关联方”的更多详情，请联系 Compliance-I。未经中信证券事先书面授权，任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报未经中信证券事先书面授权，任何人不得以任何目的复制、发送或销售本报告。告。中信证券中信证券 2023 版权所有。保留一切权利。版权所有。保留一切权利。

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1/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 行业研究报告 慧博智能投研 第三代半导体行业深度：竞争格局及市场展第三代半导体行业深度：竞争格局及市场展望、产业链及望、产业链及相关相关公司深度梳理公司深度梳理 第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，主要应用于高压、高温、高频场第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，主要应用于高压、高温、高频场景。景。与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势。因此相较于传统硅基器件，采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅体积小重量轻，同时还具备更高的功率输出密度、更高的能量转换效率，可以显著提升系统装置的性能。其中，碳化硅器件具备耐高压、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、通信消费电子、新能源车、国防、通信等领域。第三代半导体材料与前两代有什么不同？各自应用领域是什么？第三代半导体的优势是什么？我国为什第三代半导体材料与前两代有什么不同？各自应用领域是什么？第三代半导体的优势是什么？我国为什么要大力发展？碳化硅和氮化镓各自有怎样的产业链？相关公司都有哪些？未来的技术和市场方向如何？么要大力发展？碳化硅和氮化镓各自有怎样的产业链？相关公司都有哪些？未来的技术和市场方向如何？我们将在下文逐一分析。目录目录 一、第三代半导体的概念及优势.2 二、政策分析：海外严格技术封锁，国产替代势在必行.10 三、产业链分析.11 四、相关公司梳理.14 五、技术方向及市场趋势分析.16 六、参考研报.17 2/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 一、一、第三代半导体的概念及优势第三代半导体的概念及优势 1、概念、应用领域概念、应用领域 常见的半导体材料包括硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体及砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料。从被研究和规模化应用的时间先后顺序来看，上述半导体材料被业内通俗地划分为三代。第一代第一代半导体材料以硅和锗等元素半导体为代表，其典型应用是集成电路，主要应用于低压、低频、低功率的晶体管和探测器中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。第二代第二代半导体材料是以砷化镓为代表，砷化镓材料的电子迁移率约是硅的 6 倍，具有直接带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。第三代第三代半导体材料是指以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体材料，与前两代半导体材料相比，第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势，因此采用第三代半导体材料制备的半导体器件不仅能在更高的温度下稳定运行，适用于高电压、高频率场景，此外，还能以较少的电能消耗，获得更高的运行能力。需要强调的是，各代半导体材料的产品性能、成本和技术成熟程度不同，其下游应用方向和领域也有所差异。目前市场上的半导体仍以第一代硅基材料为主，产品占比超过 90%，第二代和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，但随着摩尔定律失效，以及第三代半导体产品成本的降低，未来有望逐渐替代部分硅基半导体市场份额。PZdYlXiX8ZhZqQ2WnUsV9PaOaQoMpPsQmOlOnMrQeRmNsP6MmMyRwMmOmNvPrRoN 3/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 2、第三代半导体的优势第三代半导体的优势（1）SiC 的绝缘击穿场强是的绝缘击穿场强是 Si 的的 10 倍倍 与 Si 器件相比，能够以更高的掺杂浓度并且膜厚更薄的漂移层制作出 600V数千 V 的高压功率器件。高压功率器件的电阻成分主要由该漂移层的电阻所组成，因此使用 SiC 材料可以实现单位面积导通电阻非常低的高压器件。理论上当耐压相等时，SiC 在单位面积下的漂移层电阻可以降低到 Si 的 1/300。对于 Si 材料来说，为了改善由于器件高压化所带来的导通电阻增大的问题，主要使用例如 IGBT 等少数载流子器件，但是却存在开关损耗较大的问题，其结果是所产生的发热问题限制了 IGBT 的高频驱动应用。SiC 材料能够以具有快速器件结构特征的多数载流子器件实现高压化，因此可以同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”这三个特性。4/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告（2）可在高频段高压段工作可在高频段高压段工作 高频高压是第三代半导体材料器件的最大特性，最早被应用的第三代半导体材料器件包括碳化硅（SiC）、高频和短波器件，目前应用市场已成熟，同时碳化硅（SiC）器件也适用于极端的工作环境。42GHz 碳化硅 CMESFET 在军用雷达和通信领域的应用成为各国角逐的领域。5/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告（3）可在较高温度下工作可在较高温度下工作 SiC 材料及其器件结构有天生的耐高温能力，在真空条件下甚至可耐达 400 至 600的高温。在实际应用中，为防止接触空气而产生氧化，SiC 器件必须采用耐高温的封装。150结温是业界目前的最高标准，175结温等级刚刚开始展露，有标准化封装可以采用，而 200乃至更高温的封装对封装材料和工艺要求十分严苛，而且必须根据裸片特征进行定制设计，以保证导热和散热性能要求。（4）实现高效率的能源传输与利用实现高效率的能源传输与利用 传统的硅基材料不能提供较低的导通电阻，在进行电力传输或转移的过程中会造成能量的大量损耗，而碳化硅（SiC）元件则可以避免这样的损耗。碳化硅（SiC）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。6/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告（5）有助于产品实现小型化有助于产品实现小型化 使用碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）材料制备的功率元器件具备高速开关动作和耐热性较高两个特性，开关频率越高，构成电力转换器的电感器等部件实现小型化就越容易。另外，耐高温、电能利用率高也是电力转换器小型化的必要条件。（6）SBD 器件方面，碳化硅基器件方面，碳化硅基 SBD 器件相较硅基器件相较硅基 SBD 器件具有耐高压、高温不易失器件具有耐高压、高温不易失控及损耗小等特点控及损耗小等特点 SiC-SBD 和 Si-SBD 均具有高速性的特征，SiC-SBD 不仅拥有优异的高速性且实现了高耐压，部分公司已经开始量产 1200V 的产品，同时在推进 1700V 耐压的产品。7/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 SiC 材料的温度特性变动比 Si 小，在高温条件下特性更稳定。快速硅二极管的 trr 随温度上升而增加，而 SiC 肖特基二极管则能够保持几乎恒定的 trr，因此，在高温工作时，开关损耗几乎没有增加。SiC 肖特基二极管相对于传统硅二极管的反向恢复电流 IRRM 降低了 50%以上，反向恢复电荷 QRR 及关断损耗 Eoff 降低了 90%以上。可以看出 SiC 肖特基二极管的动态损耗极低，可以显著减少功率模组的开关损耗，节约用于冷却的开支并提升模组的功率密度。8/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告（7）MOSFET 器件方面，碳化硅基器件方面，碳化硅基 MOSFET 器件相较硅基器件相较硅基 IGBT 器件具有损耗小、器件具有损耗小、导通电阻低及耐高压等特点导通电阻低及耐高压等特点 开通损耗和关断损耗均为晶体管等半导体元件开关时产生的损耗。开通损耗是在元件 ON 时产生的损耗,关断损耗是在元件 OFF 时产生的损耗。理想情况下,这些损耗应该为零,但实际上,由于结构上的缘故,在 ON 和 OFF 之间切换时,不可避免地会流过不必要的电流,从而产生损耗,因此对于功率半导体来说,设法减少这些损耗是非常重要的工作。9/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 根据欧姆定律，相对 Id，Vd 越低导通电阻越小，特性曲线的斜率越陡，导通电阻越低。25时，SiC 及 Si MOSFET 的 Id 相对 Vd（Vds）呈线性增加，但由于 IGBT 有上升电压，因此在低电流范围 MOSFET 元器件的 Vds 更低。150时，SiC、Si-MOSFET 的特性曲线斜率均放缓，因而导通电阻增加。但是，SiC-MOSFET 在 25时的变动很小，在 25环境下特性相近的产品，差距变大，温度增高时 SiC-MOSFET 的导通电阻变化较小。目前 SiC-MOSFET 有用的范围是耐压 600V 以上，特别是 1kV 以上。相对于 IGBT，SiC-MOSFET 降低了开关关断时的损耗，实现了高频率工作，有助于应用的小型化。10/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 二、二、政策分析：海外严格技术封锁，国产替代势在必行政策分析：海外严格技术封锁，国产替代势在必行 1、第三代半导体国防战略意义重大，瓦森纳协定严格禁运和封锁，第三代半导体国防战略意义重大，瓦森纳协定严格禁运和封锁，国产替代势在必行国产替代势在必行 第三代半导体材料为宽禁带半导体，除了在新能源汽车、光伏、轨道交通等民用领域有广阔应用外，在国防领域也有重要应用，是有源相控阵雷达、毫米波通信设备、激光武器、“航天级”固态探测器等军事装备中的核心组件，2008 年瓦森纳协定就对国内第三代半导体材料进行了明确的限制，部分西方发达国家作为协定成员国对我国实施严格禁运。除了最先进的设备以外，华裔工程师也很难进入欧美等知名半导体公司的核心部门，相关并购也会受到西方发达国家的严格审查，以防技术泄露，国内产业发展必须靠独立自主。2、国家陆续出台相关政策，第三代半导体蓬勃发展国家陆续出台相关政策，第三代半导体蓬勃发展 国家持续出台相关政策支持第三代半导体发展，2016 年 7 月，国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知明确发展第三代半导体芯片；2019 年 11 月工信部将第三代半导体产品写入重点新材料首批次应用示范指导目录，2019 年 12 月，在长江三角洲区域一体化发展规划纲要中明确要求加快培育布局第三代半导体产业，推动制造业高质量发展；2020 年 7 月为鼓励企业积极发展集成电路，国家减免相关企业税收；2021 年 3 月，十四五规划中特别提出第三代半导体要取得发展；2021 年 8 月，工信部将第三代半导体纳入“十四五”产业科技创新相关发展规划。11/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三、三、产业链分析产业链分析 1、碳化硅产业链碳化硅产业链（1）竞争格局竞争格局 SiC 衬底市场高度集中，Wolfspeed、-全面领先，2020 年山东天岳山东天岳在半绝缘型市场份额达 30%。碳化硅衬底为碳化硅产业链核心环节，据 Yole 数据，2020 年半绝缘型碳化硅衬底和导电型碳化硅衬底市场规模分别达 1.82 亿、2.76 亿美元。其中，1）Wolfspeed、-、山东天岳三家寡头垄断半绝缘型碳化硅衬底市场，2020 年合计市场份额达 98%，市场高度集中。2）导电型碳化硅衬底市场 Wolfspeed 一家独大。Wolfspeed 凭借较早布局先发优势，在良率及产能上遥遥领先，2020 年占据 60%市场份额，-以 11%市场份额位居第二。欧美厂商占据 SiC 功率器件市场主要份额。SiC 功率器件制造工艺壁垒较高，目前市场主要厂商为传统硅基功率器件巨头及借助 SiC 材料介入器件领域的新锐玩家 Wolfspeed，市场集中度高于 IGBT 器件及模块市场。据 Yole 数据，2020 年全球碳化硅功率器件市场 CR5 达 90.8%，显著高于 IGBT 器件及模块市场的 62.8%和 66.7%，欧美厂商占据主要市场份额。其中，意法半导体意法半导体成功研制全球第一款大规模应用于电动汽车的 SiC MOSFET 模块，与特斯拉的合作为其累积大量市场份额，2020 年达 40.5%。国内外厂商积极布局碳化硅，产业链日趋完善。以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底制备、外延层生长、器件及模组制造三大环节。伴随更多厂商布局碳化硅赛道，产业链加速走向成熟。目前，碳化硅行业企业形成两种商业模式，第一种覆盖完整产业链各环节，例如 Wolfspeed、Rohm；第二 12/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 种则只从事产业链的单个环节或部分环节，例如-仅从事衬底及外延的制备，英飞凌英飞凌则只负责器件及模组的制造。当前，国内的碳化硅生产厂商大多属于第二种商业模式，聚焦产业链部分环节。（2）产业链梳理产业链梳理 1）衬底衬底 国内主要从事碳化硅衬底业务的企业主要有天岳先进、天科合达天岳先进、天科合达等。国内碳化硅衬底企业已掌握 2-6 英寸碳化硅衬底的制备技术，并持续扩大投资碳化硅衬底项目。一方面为扩大 6 英寸碳化硅衬底产能；另一方面为推进 8 英寸碳化硅衬底的研发，缩小与国际龙头企业的技术差距。据中国电子材料行业协会半导体材料分会（CEM）统计，截至 2021 年，全国碳化硅衬底规划投资超 300 亿元，预计规划年产能达 200 万片。其中，天岳先进投资 2.5 亿元开展 6 英寸导电型碳化硅衬底项目，预计于 3Q22 投产，2026 年达产后将实现新增产能 30 万片/年；天科合达碳化硅产业化基地计划于 2022 年建成投产，达产后预计可实现年产 12 万片 6 英寸碳化硅晶片；露笑科技露笑科技于 22 年 7 月初完成 25.67 亿元定增，全力推进碳化硅产能建设，建成可实现满产 24 万片 6 英寸导电型碳化硅衬底片的年产能规划，同时，加大力度推进 8 英寸氮化硅衬底片研发；山西烁科山西烁科于 2022 年初实现 8 英寸 N 型碳化硅抛光片小批量生产，向 8 英寸国产 N 型碳化硅抛光片的批量化生产迈出了关键一步。伴随着碳化硅衬底制备技术的不断成熟和产能扩张持续推进，国产碳化硅衬底企业市场份额有望实现持续提升。2）外延外延 国内主要从事碳化硅外延业务的企业主要有东莞天域东莞天域和瀚天天成瀚天天成等。目前我国已研制成功 6 英寸碳化硅外延晶片，且基本实现商业化。其中，东莞天域目前拥有国内最多的碳化硅外延炉-CVD，并已实现 4、6 英寸 4H-SiC 外延晶片全系列产品的批量生产，同时正积极突破研发 8 英寸 SiC 工艺关键技术；瀚天天成目前已实现 3、4、6 英寸碳化硅外延晶片的批量生产，可应用于 600-6500V 碳化硅电力电子功率器件。3）器件器件&模块模块 国内布局碳化硅器件&模块业务的上市企业主要有华润微、时代电气、士兰微、斯达半导华润微、时代电气、士兰微、斯达半导等，未上市的包括泰科天润泰科天润等。国内厂商在 SiC 功率器件领域入局较晚，目前市场份额较小，但由于行业处于早期阶段，格局尚未定型，国内厂商仍有较大替代空间。目前国内已经商业化的 SiC 产品可覆盖 650V-3300V 全电压等级。其中，华润微已发布 650V/1200V 工业级 SiC 二极管系列产品；同时自主研发的平面型 1200V SiC MOSFET 进入风险量产阶段，静态技术参数达到国外对标样品水平；时代电气已发布 1200V-3300V SiC SBD/MOSFET/模块系列产品，同时于 21 年底发布了国内首款基于自主 SiC 大功率电驱产品 C-Power 220s；士兰微已完成车规级 SiC MOSFET 器件研发，正在进行全面的可靠性评估，将要送客户评价并开始量产；斯达半导已实现车规级 SiC 功率模块量产，21 年新增多个使用全 SiC MOSFET 模块的 800V 系统的主电机控制器项目定点；泰科天润已实现 650V-3300V 多规格 SiC 二极管和 1200V SiC MOSFET 产品量产；此外三安集成、基本半导体三安集成、基本半导体等公司也已实现 650V-1700V SiC MOSEFET 的小规模量产。4）设备设备 国内布局碳化硅设备的企业主要有北方华创、晶盛机电、华峰测控北方华创、晶盛机电、华峰测控等。其中，北方华创第三代半导体设备已实现批量销售；晶盛机电已开发长晶设备、抛光设备及外延设备，其中 6 英寸碳化硅外延设备兼容 4、6 寸碳化硅外延生长，沉积速度、厚度均匀性及浓度均匀性等技术指标已到达先进水平；华峰测控针对 SiC 功率模块推出基于 STS8200 测试平台的 PIM 专用测试解决方案，现已实现批量装机。13/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告（3）碳化硅产业链及相关公司：碳化硅产业链及相关公司：2、氮化镓产业链氮化镓产业链（1）竞争格局竞争格局 从产业链各环节来看，欧、美、日厂商为主要参与者。其中，GaN 衬底市场主要由日本厂商主导。相对于常规半导体材料，GaN 单晶的生长进展缓慢，GaN 衬底主要以 2-4 英寸小尺寸晶圆为主。据半导体产业网数据，2020 年住友电工、三菱化学、住友化学住友电工、三菱化学、住友化学等三家日商合计占据 GaN 衬底市场份额超过 85%。GaN 外延片市场中，欧、美、日厂商占据领先位置。据 QYResearch 数据，2020 年全球 GaN 外延片市场 CR5 为 53%，核心厂商包括 NTT AT、Wolfspeed、住友化学、住友化学、EpiGaN（Soitec）等。GaN 器件市场的竞争格局较为集中。据新材料在线，2020 年全球氮化镓射频器件前三大厂商为住友化学、住友化学、Wolfspeed、Qorvo，市场份额分别为 40%/24%/20%，CR3 为 84%；据 Trendforce 数据，2020 年全球氮化镓功率器件前 5 大厂商为 PI、Navitas、EPC、Transphorm 和英诺赛科英诺赛科，CR5 为 88%。（2）产业链梳理产业链梳理 GaN 产业链与 SiC 类似，主要包括 GaN 单晶衬底、外延层生长、器件设计、制造。目前行业龙头企业以 IDM 模式为主，但是设计与制造环节已经开始出现分工。从氮化镓产业链公司来看，国外公司在技术实力以及产能上保持较大的领先。中国企业仍处于起步阶段，虽已初步形成全产业链布局，但市场份额和技术水平仍相对落后。1）衬底衬底 14/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 国内目前实现 GaN 衬底产业化的企业主要有苏州纳维、中镓半导苏州纳维、中镓半导等公司。其中，苏州纳维目前已可以实现 2 英寸 GaN 单晶的量产，并完成了 4 英寸和 6 英寸 GaN 单晶衬底关键技术的研发。中镓半导已建成国内首家专业的氮化镓衬底材料生产线，可制备出厚度达 1100 微米的自支撑 GaN 衬底，并能够稳定生产。2）外延外延 国内目前布局 GaN 外延的企业主要有苏州晶湛、聚能晶源苏州晶湛、聚能晶源等公司。其中，苏州晶湛拟投资 2.8 亿元进行氮化镓外延片异地扩建项目，预计 2023 年建成投产，可实现年产氮化镓外延片 24 万片，其中，6 英寸和 8 英寸氮化镓外延片年产能分别为 12 万片；同时拟投资 1000 万元进行原厂扩产，建成后，预计年新增氮化镓外延片 1 万片，其中 6 英寸和 8 英寸氮化镓外延片年产能分别新增 5000 片；聚能晶源已掌握业界领先的 8 英寸 GaN-on-Si、6 英寸 GaN-on-SiC 外延技术，可以为客户提供符合业界标准的高性能 GaN 外延晶圆产品。3）设计设计 国内 GaN 器件 Fabless 厂商主要有华为海思、安谱隆华为海思、安谱隆等公司。4）IDM/制造制造 国内 GaN 器件 IDM 厂商主要有苏州能讯、英诺赛科、江苏能华、大连芯冠科技苏州能讯、英诺赛科、江苏能华、大连芯冠科技等公司；同时海威华芯海威华芯和三安集成三安集成可提供 GaN 器件代工服务。其中，英诺赛科已建立了全球首条产能最大的 8 英寸 GaN-on-Si 晶圆量产线，目前产能达到每月 1 万片/月，并将逐渐扩大至 7 万片/月。大连芯冠科技在氮化镓功率领域，已实现 6 英寸 650V 硅基氮化镓外延片的量产，并发布了比肩世界先进水平的 650 伏硅基氮化镓功率器件产品；在氮化镓射频领域，已着手进行硅基氮化镓外延材料的开发、射频芯片的研发与产业化准备工作。（3）氮化镓产业链及相关公司：氮化镓产业链及相关公司：四、四、相关公司梳理相关公司梳理 1、三安光电三安光电 公司成立于 2000 年，于 2008 年在上交所挂牌上市。成立之初，公司卡位 LED 芯片业务，随后于2014 年成立三安集成进军化合物半导体领域，涵盖 GaAs、GaN、SiC 等化合物半导体材料。15/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 三安集成是国内为数不多的碳化硅 IDM 制造厂商，涵盖从衬底、外延、设计、制造、封装测试的全部流程。公司碳化硅产品包括碳化硅二极管和碳化硅 MOSFET。公司于 2018 年开始 650V/1200V SiC SBD 量产。2020 年以 3.82 亿元收购福建北电新材，2021 年 6 月，湖南三安半导体正式投产，总投资达到 160 亿元，拥有 SiC 晶体生长到功率器件封测的全产业链生产能力，公司月产能达到 3W 片 6 寸SiC 晶圆。2、斯达半导斯达半导 公司成立于 2005 年，国内车规 IGBT 龙头企业，产品覆盖新能源车、工业控制、变频家电等多领域。发力 SiC 器件，巩固领先地位。公司作为国产车规级 SiC 模块供应商，已与多家车企及 Tire1 供应商达成合作，实现部分项目定点，公司在 SiC 模块上已与小鹏达成合作，进入车企 800V 高压平台。同时公司与 Wolfspeed 合作开发的 1200V SiC 模块已进入宇通客车电控系统供应链，品牌效应已初见成效。发布定增预案，拟投资 5 亿建设 SiC 产业化项目。公司于 2021 年发布定增预案，拟募资 35 亿投入发展高压特色功率芯片及 SiC 产品研发。3、时代电气时代电气 提前布局 SiC 方向，紧跟最新技术方向。时代电气在 2011 年起便与中科院微电子所达成合作意向，共同建立研发中心。公司于 2018 年完成国内首条 6 英寸 SiC 芯片生产线，公司在具备自主知识产权的SiC SBD、SiC MOSFET 及 SiC 模块均已实现量产，覆盖电压为 650V-3300V。目前碳化硅二极管已经小批量出货，碳化硅 MOS 模块产品已经推出，预计将来可能是公司的研发重点。2021 年 4 月，中车集团发布 C-Car 平台，其核心功率器件为国内自主 SiC 功率电驱产品。2022 年 4 月，公司拟投资 4.62 亿元建设 SiC 芯片生产线（建设周期 24 个月），同时提升自身沟槽栅 SiC MOS 芯片研发能力，产能提升到 6 寸 SiC 芯片 2.5 万片/年。4、天岳先进天岳先进 成立于 2010 年，专注第三代半导体碳化硅衬底产业，主要产品包括碳化硅半绝缘型和导电型衬底。公司是研发驱动企业，不断通过技术进步引领变革，公司于 2011-2018 年间，将绝缘型和导电型衬底的量产能力从 2 英寸扩展到 6 英寸，缩小与海外厂商差距，并且公司 6 英寸导电型产品已送样至多家国内外知名客户，衬底产品指标与海外大厂接近。5、中瓷电子中瓷电子 氮化镓通信基站射频芯片资产业务：氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债专注于氮化镓通信基站射频芯片的设计、生产和销售，主要产品为氮化镓射频芯片，频率覆盖无线通信主要频段，芯片指标达到国内领先水平，是国内少数实现批量供货主体之一。博威公司主营业务为氮化镓通信基站射频芯片与器件、微波点对点通信射频芯片与器件的设计、封装、测试和销售，主要产品包括氮化镓通信基站射频芯片与器件、微波点对点通信射频芯片与器件等。16/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 国联万众主要从事氮化镓射频芯片和碳化硅功率芯片的设计、测试、销售，主要产品包括氮化镓通信基站射频芯片、碳化硅功率芯片等。6、士兰微士兰微 公司是国内 IDM 模式的功率龙头，主要产品包括集成电路、半导体分立器件、LED(发光二极管)产品等三大类。（1）基于士兰芯片生产线高压、高功率、特殊工艺的集成电路、功率模块(IPM/PIM)、功率器件及（各类 MCU/专用 IC 组成的）功率半导体方案；（2）MEMS 传感器产品、数字音视频和智能语音产品、通用 ASIC 电路；（3）光电产品及 LED 芯片制造和封装（含内外彩屏和 LED 照明）公司是国内为数不多的以 IDM 模式(设计与制造一体化)为主要发展模式的综合型半导体产品公司。2020 年，士兰化合物半导体生产线正式投产，士兰 12 英寸芯片生产线开始试产。五、五、技术方向及市场趋势分析技术方向及市场趋势分析 1、规模经济化驱使，产线向大尺寸转移规模经济化驱使，产线向大尺寸转移 全球全球 SiC 市场市场 6 英寸量产线正走向成熟，领先公司已进军英寸量产线正走向成熟，领先公司已进军 8 英寸市场。英寸市场。目前包括罗姆、-、Wolfspeed 已具备成熟 6 英寸 SiC 衬底产线，正在向 8 英寸市场进行开拓。例如，Wolfspeed 的第一条8 英寸 SiC 产线已在 2022 年 Q2 开始生产，标志着全球第一条 8 英寸 SiC 产线的投产。国内正在开发的项目以国内正在开发的项目以 6 英寸为主。英寸为主。目前虽然国内大部分公司还是以 4 寸产线为主，但是产业逐步向 6英寸扩展，随着 6 英寸配套设备技术成熟后，大尺寸国产 SiC 衬底技术也在逐步提升，产线的规模经济将会体现，目前国内 6 英寸的量产时间差距缩小至 7 年。2、随技术进步和规模经济影响，衬底价格会进一步下探随技术进步和规模经济影响，衬底价格会进一步下探 SiC 衬底价格下降是实现商业化的关键因素。衬底价格下降是实现商业化的关键因素。根据 CASA 数据预测，SiC 衬底和外延随着产业技术逐步成熟（良率提升）和产能扩张（供给提升），预计衬底价格将保持每年以 8%的速度下降。根据 Trendforce 数据预测，8 英寸 N 型 SiC 衬底价格降速超过 6 英寸和 4 英寸，主要系产业链逐步成熟后导致市场竞争提升，产品单价呈现下降趋势。17/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 3、SiC 行业正处于加速成长期，市场规模快速增长行业正处于加速成长期，市场规模快速增长 第三代半导体行业加速发展，新能源产业链为增长驱动核心竞争力。第三代半导体行业加速发展，新能源产业链为增长驱动核心竞争力。尽管第三代半导体发现时间很早，但受制于成本和产业链不成熟等因素并未实现大规模商业化落地，2019 年，以 GaN-on-SiC 等射频器件的推广，对设备开发，衬底和外延技术的推动形成了正向反馈。同时 Wolfspeed 已完成 8 英寸 SiC 衬底片的流片，6 英寸产业链大规模商业化落地已逐步成型。同时 SiC 功率器件广泛用于新能源汽车、光伏、轨道交通等领域，未来市场增速能够得到保证。功率器件广泛用于新能源汽车、光伏、轨道交通等领域，未来市场增速能够得到保证。同时国内市场也有多家企业布局 SiC 产业，未来市场竞争格局将持续深化。六、参考研报六、参考研报 1.招商证券-天岳先进-688234-新股分析：全球半绝缘 SiC 衬底巨头，6 英寸导电型加速扩产 2.招商证券-热门赛道跟踪系列报告（一）：从 BEAT 法则看 2022 年二十大产业趋势 3.华泰证券-科技行业动态点评：第三代半导体如何商业化落地？4.华泰证券-科技行业：逆全球化下中国科技三大发展路径 5.海通证券-通信行业深度研究：碳化硅，冉冉升起的第三代半导体 6.华安证券-第三代半导体行业报告（一）：行业解析，千亿级黄金赛道，中国“芯”蓄势待发 7.华安证券-产业观察 科技前沿 有望爆发类（第 10 期，2022 年 5 月）8.天岳先进首次公开发行股票并在科创板上市招股说明书 9.国融证券-第三代半导体行业深度报告：下游需求驱动，国产替代先行，SiC 迎政策发展机遇期 10.银河证券-第三代半导体行业深度报告：电力电子器件领域，碳化硅大有可为 18/18 2022 年年 11 月月 14 日日 行业行业|深度深度|研究报告研究报告 免责声明：以上内容仅供学习交流，不构成投资建议。慧博慧博官网官网：https:/https:/电话：电话：400400-806806-18661866 邮箱：邮箱：

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大尺寸蓝宝石生产技术不断突破，推动量产成本不断降低。根据公司测算，相比传统 150kg 蓝宝石，300kg 级蓝宝石预计量产单位成本可下降 20%左右。2020 年 12 月22 日，公司 700kg 级超大尺寸首颗蓝宝石晶体成功出炉。在良率相当的情况下，蓝宝石晶体尺寸越大，材料的利用率越高，边角损失、单位人工成本越小。此次700kg尺寸的量产，单位成本有望进一步大幅优化，为公司拓展消费电子领域进一步加码。2017-2019 年，公司蓝宝石材料收入分别为 0.94/1.25/0.66 亿元，占总营收比例分别为 4.81%/4.93%/2.12%，毛利率分别为 13%/16%/18%，业绩占比较小且尚不稳定。2019 年蓝宝石收入下滑，主要受 LED 行业增速放缓、蓝宝石产能扩张过剩导致。2020年上半年公司蓝宝石收入 0.67 亿元，同比大增 148%。1)2020 年9 月 30 日，公司公告与蓝思科技签署投资合作协议，公司将以自有资金出资 2.55 亿元投资设立合资公司(公司占股 51%，蓝思科技占股 49%)，开展工业蓝宝石晶体制造加工业务。2)从量级来看：蓝思科技作为国内消费电子玻璃盖板龙头，下游核心覆盖苹果产业链相关优质客户。本次合作有望实现资源互享、进一步扩大公司蓝宝石在消费电子产品领域的应用，预计蓝宝石业务有望在未来 2-3 年内大幅放量。3)从盈利能力来看：近年 LED 蓝宝石行业受制于产能过剩，行业整体盈利水平所有下滑。我们预计，随着公司蓝宝石在消费电子领域的应用，盈利能力有望进一步提升。

93人已浏览 2021-04-21 35页 5星级

2015年公司前身杨凌美畅新材料有限公司成立，经过五年的快速发展，美畅股份已成为国内乃至全球金刚石线行业的领先企业。公司主要从事电镀金刚石线的研发、生产及销售业务，该产品广泛应用于光伏晶硅、水晶、磁性材料、蓝宝石等硬脆材料的切割。截至2019 年末，公司金刚石线单月产能已超过200 万公里，处于行业领先地位。2020 年Q1-Q3公司共实现营业收入 8.71 亿元，归母净利润 3.25 亿元。1.1 专注金刚石线十载，产业链布局完善十年技术功底孕育出的金刚石线龙头。早在2010 年，公司初创技术团队已开始研发金刚石线技术。2015 年杨凌美畅新材料有限公司成立，同年12 月第一卷金刚线材下线。2016年公司合资设立江苏宝美升，开始布局上游母线生产线。2017 年美畅有限变更为股份公司，美畅股份正式成立。在金刚石线市场需求大幅增加的市场背景下，公司凭借技术、产能优势等快速扩张。2019 年公司控股宝美升，深化上游母线生产布局。2020 年8 月公司成功登陆创业板上市，并拟将募集资金投入建设美畅产业园，进一步发挥公司的规模优势。公司股权较为集中，子公司产业链布局完善。公司控股股东以及实际控制人为吴英先生，持有 49.6%的股份。张迎九和贾海波先生分别持股 15.28%、8.69%，成为公司第二大股东与第三大股东。其中，张迎九先生是郑州大学物理工程学院教授，贾海波先生现任公司董事兼总经理，具有丰富的工作与技术经验。张迎九和贾海波团队共同组成公司的核心技术团队。公司下设四家全资子公司，全面布局金刚石线生产链。公司下属子公司包括陕西沣京美畅新材料科技有限公司、杨凌美畅科技有限公司、陕西京兆美畅新材料有限公司以及陕西宝美升精密钢丝有限公司。其中，沣京美畅专门从事镀镍微粉的生产和金刚石微粉的预处理;美畅科技主要生产及销售电镀金刚石线;京兆美畅负责金属表面处理及热处理加工;宝美升则为公司生产提供母线。公司生产的主要产品是电镀金刚石线，具有质量稳定、金刚石颗粒分布均匀、切割效率高、单片线耗率低、工艺适用性强以及定制化程度高等特点。公司电镀金刚石线产品规格多样，线径从50 微米覆盖至180 微米，可用于光伏晶硅、水晶材料、磁性材料以及蓝宝石等不同硬脆材料的切割场景。其中，用于晶硅切割的电镀金刚石线母线直径通常为40-60 微米，比其他用途的金刚石线线径要求更细，技术要求更高。公司产品主要用于光伏行业单晶硅、多晶硅切片。2019 年公司单晶硅切割线和多晶硅切割线分别实现营收 7.73 亿元、4.05 亿元，占比 64.9%、34%;其他金刚石线(主要是用于切割磁性材料、蓝宝石等材料的切割线)营收仅为 940 万元，占总收入比例不足 1%。其中，多晶硅切割线在经历了2017-2018 年的快速增长后，其份额有所下滑。主要原因在于随着黑硅技术成熟，多晶硅片制绒问题得以解决，2017 年起多晶厂商开始大规模使用金刚石线切割工艺，市场需求增加。但由于单晶硅片具有更高的转化效率，随着单多晶硅价差缩小，2019 年单晶硅市场份额再度回升，公司多晶硅切割线营收占比下滑。碳中和背景下全球光伏装机量有望快速增长，预计2030 年全球光伏新增装机量有望突破615GW。近年来全球光伏新增装机量快速提升。2010-2020 年全球光伏新增装机量由17.5GW 提升至130GW，CAGR 达22%。受益于碳中和目标及欧盟等国对碳减排的重视，我们预计 2021-2030 年国内光伏新增装机容量将由55GW，提升至 200GW，复合增长率15%，鉴于 2021-2025 年处于十四五规划期间，而光伏是新能源的重要发展项目，我们预计中国光伏新增装机量占全球比重将提升至 34%，由于韩国、印度等国所设定新能源发展目标的时间节点大多为 2030 年，因此我们估计2026-2030 年，海外光伏大量装机导致我国新增装机量占全球比重由 33.60%下降至 32.50%。基于以上假设，预计 2021-2030 年全球光伏新增装机量将由160.0GW 提升至614.9GW，复合增长率达 18%。国产品牌打破日本技术垄断，金刚石线已完成国产化替代。金刚石线起源于日本，2015年之前全球金刚石线主要供应商均为日本企业，包括旭金刚石、中村超硬、爱德株式会社等，日本金刚石线售价较高且产能有限，金刚石线在光伏行业未形成大规模应用。2015年美畅股份、岱勒新材、三超新材等国产品牌开始进行金刚石线的研发，并打破日本技术垄断，实现规模化生产。随着国产品牌技术进步和成本优化，目前国产品牌已凭借价格优势迅速抢占日本厂商的市场份额，2019 年全球金刚石线国产化率超过55%。金刚石线价格迅速降低，光伏行业渗透率不断提升。金刚石线国产化带来产品价格的迅速降低，由 2012 年约1 元/米下降至2015 年的0.2 元/米，经过持续的工艺优化，截至 2019年 12 月，金刚石线价格进一步下降至约 0.06 元/米。随着成本的下降，金刚石线在光伏行业渗透率不断提升，2014 年以前光伏行业较少使用金刚石线，2015 年单晶、多晶硅片金刚石线渗透率约为 35%/5%，2018 年已提升至 100%/90%，目前金刚石线渗透率已近100%。

39人已浏览 2021-03-16 31页 5星级

GaN 在 5G 宏基站射频 PA的大发展相较于 Si 和 GaAs 的前两代半导体材料，GaN 和 SiC 同属于宽禁带半导体材料，具有击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、热导率大、介电常数小等特点，具有低损耗和高开关频率的特点，适合于制作高频、大功率和小体积高密度集成的电子器件。GaN 的市场应用偏向微波器件领域、高频小电力领域（小于 1000V）和激光器领域。相比硅 LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体技术）和 GaAs 解决方案，GaN 器件能够提供更高的功率和带宽，并且GaN 芯片每年在功率密度和封装方面都会取得飞跃，能比较好的适用于大规模MIMO 技术，GaN HEMT（高电子迁移率场效晶体管）已经成为 5G 宏基站功率放大器的重要技术。目前在宏基站上 GaN 主要采用使用 SiC 衬底（GaN on SiC），由于 SiC 作为衬底材料和 GaN 的晶格失配率和热失配率较小，同时热导率高，更容易生长高质量的 GaN 外延层，能满足宏基站高功率的应用。除了运用在基站，消费电子快充市场是 GaN 另外一个快速增长的领域。相较于硅基功率器件，GaN 能大大缩小手机充电器体积。消费电子级快充主要采用硅基衬底（SiC on Si）。虽然在硅衬底上难生长高质量 GaN 外延层，但是成本远低于 SiC 衬底，同时能满足手机充电等较小的功率需求。随着安卓厂商和第三方配套厂商陆续推出相关产品，GaN 快充有望在消费电子领域快速普及。在光电子领域，凭借宽禁带、激发蓝光的独特性质，GaN 在高亮度 LED、激光器等应用领域具有明显的竞争优势。SiC 有望颠覆汽车功率半导体未来与 GaN 同属于宽禁带材料的 SiC 同样具有饱和电子漂移速度高、击穿电场强度高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强等特点，并且与 GaN 相比，SiC 热导率是 GaN 的三倍，并且能达到比 GaN 更高的崩溃电压，因此在高温和高压领域应用更具优势,适用于 600V 甚至 1200V 以上的高温大电力领域，如新能源汽车、汽车快充充电桩、光伏和电网。来源：Infineon、国金证券研究所 电动车高压化趋势明显。在乘用电动车领域，目前车辆电压普遍 300-400V 左右。随着技术的发展，车企们追求更强动力性能和快充性能的意愿更为迫切，比亚迪唐的额定电压超过 600V，保时捷 Taycan 电压平台为 800V。超级快充和功率提升促使电动汽车不断迈向高压化。电动车碳化硅方案带来四大优势。目前电动车（不包括 48V MHEV）系统架构中涉及到功率器件的组件包括：电机驱动系统中的主逆变器、车载充电系统（OBC，On-board charger）、电源转换系统（车载 DC-DC）和非车载充电桩。电动汽车采用碳化硅解决方案可以带来四大大优势：1.可以提高开关频率降低能耗。采用全碳化硅方案逆变器开关损耗下降 80%，整车能耗降低 5%-10%；2.可以缩小动力系统整体模块尺寸，以丰田开发的碳化硅 PCU 为例，其体积仅为传统硅 PCU 的五分之一 3.在相同续航情况下，使用更小电池，减少

158人已浏览 2021-03-01 23页 5星级

金刚石线绝对龙头，盈利水平力压群雄 Table_CoverStock 美畅股份(300861)公司深度报告 Table_ReportDate 2021 年 02 月 02 日 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http:/2 证券研究报告 公司研究 公司深度报告 美畅股份美畅股份(300861)(300861)投资评级投资评级 买入买入 上次评级上次评级 资料来源：万得，信达证券研发中心 Table_BaseData 公司主要数据 收盘价（元）56.50 52 周内股价波动区间(元)79.00-43.68 最近一月涨跌幅()-43.50 总股本(亿股)4.00 流通 A 股比例()100.00 总市值(亿元)226.01 资料来源：信达证券研发中心 金刚石线金刚石线绝对绝对龙头，龙头，盈利水平力压群雄盈利水平力压群雄 Table_ReportDate 2021 年 02 月 02 日 本期内容提要本期内容提要:金刚石线切割绝对龙头，优势地位明显金刚石线切割绝对龙头，优势地位明显。公司是国内光伏硅片切割用金刚 石线生产龙头企业，是隆基、晶科、晶澳、协鑫等硅片龙头金刚石线第一供 应商。公司成立于 2015 年，之后通过国产替代，加速硅片切割领域金刚石 线切割替代砂浆切割进程，并实现业务规模快速扩大，截至 2020 年底，公 司拥有金刚石线产能 3500 万公里，市占率超 50%，为行业绝对龙头。光伏装机增长明确，推动金刚石线需求高增光伏装机增长明确，推动金刚石线需求高增。在全球碳中和进程持续推进 及光伏发电成本持续下降背景下，我们预计至 2025 年全球光伏装机规模 320GW，年复合增速 20%。下游硅片环节受光伏装机持续增长带动，龙头 企业加速扩产，保障自身市场地位。我们预计至 2022 年金刚石线需求达 5451 万公里，复合增速 29%。多优势保障强劲盈利能力多优势保障强劲盈利能力。截至 2020Q3，公司毛利率和净利率水平分别 为 58.5%和 37.6%，盈利能力卓越。其中主要得益于：1.公司自主研发“单 机六线”设备，较同行“单机 1-3 线”设备产能提升 2-6 倍，同时分摊成本。2019 年开始，公司启动产能提效项目，2021 年 3 月底完成后将在原来基础上再 增 1000 万公里产能；2.向上游延申实现母线自供，公司与奥钢

30人已浏览 2021-02-04 20页 5星级

1-敬请参阅最后一页特别声明 市场数据市场数据(人民币）人民币）市场优化平均市盈率 18.90 国金半导体指数 5856 沪深 300指数 5114 上证指数 3414 深证成指 14202 中小板综指 12514 相关报告相关报告 1.新技术催化景气上行，国产替代空间广 阔-半导体硅片行业深度，2020.12.26 2.2021 年年度策略报告-20212022 年投 资展望，六个.，2020.11.26 3.半导体行业 2020 年三季报综述-三季度 半导体高度景气，盈利指.，2020.11.5 4.集成电路扶持政策点评-全产业链加大扶 持力度，分级优惠鼓励做强，2020.8.5 5.半导体行业深度报告-服务器芯片逆疫情 求生，2020.4.20 新能源车快速发展，新能源车快速发展，碳化硅迎来发展良机碳化硅迎来发展良机 投资建议投资建议 性能优异，第三代半导体应运而生性能优异，第三代半导体应运而生。第三代半导体材料具有宽的禁带宽度，高击穿电场、高热导率及高电子饱和速率，因而更适合于制作高温、高频及 大功率器件。2019 年中国 SiC、GaN 电力电子器件应用市场中，消费电源是 第一大应用，占比 28%，工业及商业电源次之，占比 26%，新能源汽车排第 三，占比 11%，未来随着 SiC、GaN 产品的成本下降，性价比优势开始凸 显，将会有更多的应用场景。预测 2027 年 SiC器件的市场规模将从 2020 的 6 亿美元增长至 100 亿美元，呈现高速增长态势。行业观点行业观点 新能源汽车快速发展，新能源汽车快速发展，SiC 迎来发展良机迎来发展良机。SiC 应用于新能源车，可以降低 损耗、减小模块体积重量、提升续航能力。Model 3 率先采用 SiC，开启了电 动汽车使用 SiC先河，2020 年比亚迪汉也采用了 SiC模块，有效提升了加速 性能、功率及续航能力，丰田燃料电池车 Mirai 车型搭载了 SiC，功率模块 体积降低了 30%，损耗降低了 70%。新能源汽车迎来高速增长期，2020 年 11 月，新能源汽车产销分别完成 19.8 万辆和 20 万辆，同比分别增长 75.1%和 104.9%。预测 2025 年全球新能源汽车有望达到 1100 万辆，中国占 50%。新能源汽车需要新增大量的功率半导体，48V 轻混需要增加 90 美元以上，电动或者混动需要增加 330 美元以上，如果采用 SiC 器件，则单车价值量增 加更多。目前有众多电动汽车品牌正在研发 SiC 方案，我们认为，随着成本 下降和技术的逐步成熟，SiC 在新能源车中具有较大的应用空间。其他领域 也有望快速渗透，预测 2025 年光伏逆变器 SiC渗透率将由 2020 年的 10%提 升到 50%；2030 年轨交 SiC渗透率将由 2018 年的 2%提升到 30%。碳化硅碳化硅 6 英寸将成为主流，成本有望大幅下降英寸将成为主流，成本有望大幅下降。SiC 晶片向大尺寸发展，以 不断提高芯片利用率和生产效率。伴随 CREE、II VI 等企业 6 英寸 SiC晶 片制造技术的成熟，6 英寸产品质量和稳定性逐渐提高，国外下游器件制造 厂商对 SiC晶片的采购需求逐渐由 4 英寸向 6 英寸转化，国内也正在积极向 6 寸方向发展。2018-2020 年，SiC 产品价格保持平稳，预计 2021 年在电动 汽车需求拉动下，价格继续保持稳定；伴随大量扩产及产能不断释放，将会 出现较大幅度成本下降，预测 2025 年 SiC产品价格仅有目前的 1/51/4。美、欧、日系企业优势明显美、欧、日系企业优势明显，中国中国 SiC 产业链逐渐完善产业链逐渐完善。欧美日企业领先，其中美国优势最为明显，2019 年全球 SiC 产量的 70%来自美国公司，其中 Cree 一家独大，2020 年上半年 SiC晶片 Cree 占比 45%。国内 SiC产业 链逐渐完善，企业快速发展，市占率提升较快，天科合达的 SiC 晶片全球市 占率从 2018 年的 1.7%提升到了 2020 年上半年的 5.3%，天科合达的 SiC 晶 片全球市占率从 2018 年的 0.5%提升到了 2020 年上半年的 2.6%。预测 2025 年中国碳化硅晶片占全球比将从 2020 年的 8.6%提升至 16%。推 荐 组 合：推 荐 组 合：科 锐（科 锐（Cree）、意 法 半 导 体（意 法 半 导 体（STMicro）、英 飞 凌）、英 飞 凌（Infineon）、）、斯达半导斯达半导、三安光电三安光电 风险提示风险提示 SiC成本居高不下，各领域应用不达预期，新能源车发展低于预期。2020 年年 12 月月 31 日日 创新技术与企业服务研究中心创新技术与企业服务研究中心 半导体行业研究 买入（维持评级）行业行业深度研究深度研究 证券研究报告 行业深度研究-2-敬请参阅最后一页特别声明 内容目录内容目录 一一、第三代半导体优势渐显，应用多点开花第三代半导体优势渐显，应用多点开花.4 1.1 性能优异，第三代半导体应运而生.4 1.2 碳化硅可降低能耗，缩小器件体积.5 1.3 碳化硅 6 英寸将成为主流，成本有望大幅下降.8 二二、多领域需求驱动，碳化硅高速成长多领域需求驱动，碳化硅高速成长.8 2.1 碳化硅市场成长动力主要来自新能源汽车、光伏等.8 2.2 预测 2027 年碳化硅 功率器件的市场规模将 超过 100 亿 美元.9 2.3 预测 2025 年光伏发电逆变器 SiC渗透率 50%.10 2.4 预测 2030 年轨道交通 SiC渗透率 30%.10 三、三、碳化硅在电动汽车领域有望大显身手碳化硅在电动汽车领域有望大显身手.11 3.1 Model 3 率先采用 SiC MOSFET，开启了电动汽车使用 SiC先河.12 3.2 电动汽车快速发展，碳化硅迎来发展良机.14 四、四、碳化硅市场被国际巨头占领，国内企业大力布局，奋起直追碳化硅市场被国际巨头占领，国内企业大力布局，奋起直追.16 4.1 美国 CREE一家独大，欧、美、日系企业优势明显.16 4.2 中国大力布局碳化硅，产业链逐步完善.18 五五、看好行业细分龙头看好行业细分龙头.19 5.1 投资建议.20 5.2 风险提示.20 图表目录图表目录 图表 1：SiC和 GaN 适用范围.4 图表 2：SiC MOSFET 应用范围.5 图表 3：SiC MOSFET 与 Si IGBT 对比.5 图表 4：碳化硅功率器件主要应用领域.5 图表 5：SiC和 IGBT 导通损耗优势对比.6 图表 6：IGBT 模块的 FRD 具有较大的反向恢复电流.6 图表 7：HPDrive 封装 a)750V IGBT 模块 b)1200VCoolSiCTM.6 图表 8：1200VCoolSiC 的节能效果.7 图表 9：SiC 器件在电动汽车中的应用.7 图表 10：SiC在电动汽车应用中的优势.7 图表 11：全球碳化硅晶片企业各尺寸发展情况.8 图表 12：2017-2025 年 SiC晶片价格趋势（4 英寸，元/片）.8 图表 13：2019 年中国 SiC、GaN 电力电子器件应用市场结构.9 图表 14：全球 SIC 和 GaN各应用领域预测.10 图表 15：光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测.10 图表 16：轨道交通中碳化硅功率器件占比预测.11 图表 17：SiC 在电动汽车中的应用.12 图表 18：Model 3 逆变器 PCB板.12 图表 19：Model 3 逆变器 SiC MOSFET.12 图表 20：比亚迪汉采用 SiC MOSFET 模块.13 图表 21：电装应用于燃料电池）Mira 车型的 SiC逆变器模块.14 图表 22：搭载 SiC功率模块的全新 MIRAI 与原 MIRAI 性能对比.14 图表 23：2020 年各种电动汽车半导体价值量.15 图表 24：2017-2020 年中国新能源汽车销量及同比变化情况.15 图表 25：2025 年全球新能源汽车预测（万辆）.16 图表 26：2025 年中国新能源汽车预测（万辆）.16 图表 27：全球碳化硅产业链主要公司.16 nMrOrRtOvMmNqPrQrMsPrP8O8Q9PmOnNoMrReRqRsQiNoNrQ6MmNoQuOsQtOxNmOqN 行业深度研究-3-敬请参阅最后一页特别声明 图表 28：近三年 Mouser 在售的 SiC、GaN 器件及模块产品数量（款）.17 图表 29：英飞凌 SiC业务增长趋势.17 图表 30：英飞凌沟槽式 SiC竞争优势.18 图表 31：2018 年导电型碳化硅厂商竞争格局.18 图表 32：2019-2020H1 全球半导体 SiC 晶片市场份额.18 图表 33：2019 年国内部分重点第三代半导体领域投资项目.19 图表 34：2025 年碳化硅晶片出货量预测（万片）.19 行业深度研究-4-敬请参阅最后一页特别声明 一一、第三代半导体优势渐显，应用多点开花第三代半导体优势渐显，应用多点开花 1.1 性能优异，第三代半导体应运而生性能优异，第三代半导体应运而生 半导体经过近百年的发展后，目前已经形成了三代半导体材料。第一代半 导体材料主要是指硅、锗元素等单质半导体材料；第二代半导体材料主要 是指化合物半导体材料，如砷化镓(GaAs)、锑化铟（InSb）；01 三元化合 物半导体，如 GaAsAl、GaAsP；第三代半导体材料主要以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带半 导体材料，其中最为重要的就是 SiC和 GaN。SiC 和和 GaN 基基 MOSFETs 突破性能极限突破性能极限，技术升级势在必行：，技术升级势在必行：和第一代、第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有宽的禁带宽度，高的击穿 电场、高的热导率、高的电子饱和速率及更高的抗辐射能力，因而更适合 于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。为了追求更小的器件体积以及 更好的性能，功率器件厂商逐渐推进下一代技术方案的 SiC 和 GaN 基 MOSFETs。举例来讲，1）SiC 基 MOSFETs 相较于硅基 MOSFETs 拥有高 度稳定的晶体结构，工作温度可达 600；2）SiC 的击穿场强是硅的十倍 多，因此 SiC 基 MOSFETs 阻断电压更高；3）SiC 的导通损耗比硅器件小 很多，而且随温度变化很小；4）SiC 的热导系数几乎是 Si 材料的 2.5 倍，饱和电子漂移率是 Si的 2 倍，所以 SiC器件能在更高的频率下工作。图图表表1：SiC和和GaN适用范围适用范围 来源：宽禁带半导体技术创新联盟、国金证券研究所 SiC MOSFET 在 600V 以上具有较强的优势，最高可应用于 6500V 高压。相对于传统的 Si 基 IGBT，SiC MOSFET 在电流密度、工作频率、可靠 性、漏电流等性能指标方面优势明显。行业深度研究-5-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表2：SiC MOSFET应用范围应用范围 图表图表3：SiC MOSFET与与Si IGBT对比对比 来源：Infineon、国金证券研究所 来源：旺材电动车、国金证券研究所 SiC 主要应用于白色家电、新能源（电动汽车、风电、光伏）、工业应用 等。图图表表4：碳化硅功率器件主要应用领域碳化硅功率器件主要应用领域 来源：旺材电动车、国金证券研究所 1.2 碳化硅可降低能耗，缩小器件体积碳化硅可降低能耗，缩小器件体积 碳化硅导通损耗和开关损耗优势明显。碳化硅导通损耗和开关损耗优势明显。就电动汽车逆变器而言，功率器件 是核心能量转换单元，其损耗包含两部分，导通损耗 Econ 和开关损耗 Esw。碳化硅在电流比较小也就是轻载的工况下导通损耗优势是比较明显 的，再结合轻载工况开关损耗占比更大（碳化硅开关损耗也低），这也印 证了为什么碳化硅更适合城市工况。因此逆变器应用碳化硅 MOS 体现在效 率 Map 上就是高效区面积比较大。另外，碳化硅 MOS 打开时双向导通，又规避了 IGBT 模块在续流时，FRD 的导通压降比 IGBT 大的问题，进一 步降低导通损耗。IGBT 模块的 FRD 在开关过程中存在反向恢复电流，反向恢复电流一方面 会给系统带来安全工作区、电磁兼容等负面影响，另外也额外增加了反向 恢复损耗；而碳化硅 MOS 则从材料及结构本身的特性上决定其非常小的反 向恢复电流；功率器件开关损耗很大程度上是由于其开关速度决定的，IGBT 本身由于开通时 FRD 的反向恢复过程，以及关断时存在拖尾电流，导致其开关速度受到限制，开关损耗相对较高；而碳化硅 MOS 更像是一个 刚性开关，极快的开关速度带来更低的开关损耗。行业深度研究-6-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表5：SiC和和IGBT导通损耗优势对比导通损耗优势对比 图表图表6：IGBT模块的模块的FRD具有较大的反向恢复电流具有较大的反向恢复电流 来源：NE时代、国金证券研究所 来源：NE时代、国金证券研究所 碳化硅可降低整车能耗。碳化硅可降低整车能耗。根据海外机构试验数据，按照 WLTC 工况（更接 近实际城市工况）续航能力的提升，基于 750V IGBT 模块及 1200V 碳化硅 模块仿真显示，400V 母线电压下，由 750V IGBT 模块替换为 1200V 碳化 硅模块，整车能耗降低 6.9%；如果电压提升至 800V，整车能耗将进一步 降低 7.6%。图图表表7：HPDrive封装封装a)750V IGBT模块模块 b)1200VCoolSiCTM 来源：NE 时代、国金证券研究所 碳化硅除了有效率优势外，还具有以下优势：相同电压、电流等级情况下，碳化硅 MOS 芯片面积比 IGBT 芯片要 小，设计出的功率模块功率密度更大，更小巧；碳化硅芯片耐更高的温度，理论上远超 175；高频电源设计能够缩小系统储能器件的体积，例如大电感及大容量电 容等。行业深度研究-7-敬请参阅最后一页特别声明 图图表表8：1200VCoolSiC的节能效果的节能效果 来源：旺材电动车、国金证券研究所 SiC 电力电子器件经历了与 Si 器件类似的发展历程，目前以 SBD 与 MOSFET 技术最为成熟。特斯拉 Model3 及比亚迪汉已采用 SiC 模块，SiC 模块优势明显，随着成本 的进一步下降，未来将越来越多的电动汽车采用 SiC 模块，车用将是 SiC 模块最大的增长动力。在车用方面，SiC MOSFET 在性能方面明显占优，可以降低损耗，减小模 块体积重量，IGBT 在可靠性鲁棒性方面占优。碳化硅器件应用于车载充电 系统和电源转换系统，能够有效降低开关损耗、提高极限工作温度、提升 系统效率。目前全球已有超过 20 家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅 功率器件；碳化硅器件应用于新能源汽车充电桩，可以减小充电桩体积，提高充电速度。图表图表9：SiC器件在电动汽车中的应用器件在电动汽车中的应用 图表图表10：SiC在电动汽车应用中的优势在电动汽车应用中的优势 来源：旺材电动车、国金证券研究所 来源：旺材电动车、国金证券研究所 SiC 虽好，但良率低、成本较高是制约发展因素。虽好，但良率低、成本较高是制约发展因素。虽然 SiC 是长期趋势，但是 SiCMOSFET 短期内难以取代 IGBT。SiC 在磊晶制作上有材料应力的 不一致性，造成晶圆尺寸在放大时磊晶层接合面应力会超出拉伸极限，导 致晶格损坏，降低了产品良率，故目前 SiC 芯片成品率低，晶圆尺寸主流 行业深度研究-8-敬请参阅最后一页特别声明 仍维持 4 寸或 6 寸，无法取得大尺寸晶圆成本优势，生产成本过高。当前 制约 SiC 器件发展的主要因素在于其高昂的价格，而成本的主要决定因素 是衬底和晶圆尺寸。随着未来 SiC 向大尺寸方向发展，良率有望进一步提 升，成本有望进一步下降，应用空间有望进一步打开。1.3 碳化硅碳化硅 6 英寸将成为主流，成本有望大幅下降英寸将成为主流，成本有望大幅下降 碳化硅晶片尺寸向大尺寸方向发展，碳化硅晶片尺寸向大尺寸方向发展，6 英寸晶片将成为主流。英寸晶片将成为主流。与硅片类 似，第三代半导体碳化硅晶片向大尺寸方向发展，以不断提高下游对碳化 硅晶片的利用率和生产效率。伴随 CREE、II VI 等企业 6 英寸碳化硅晶片 制造技术的成熟完善，6 英寸产品质量和稳定性逐渐提高，国外下游器件 制造厂商对碳化硅 晶片的采购需求逐渐由 4 英寸向 6 英寸转化。国内也正 在积极向 6 寸方向发展，在 8 英寸碳化硅晶片尚未实现产业化的情况下，6 英寸碳化硅晶片将成为市场主 流产品。图图表表11：全球碳化硅晶片企业各尺寸发展情况全球碳化硅晶片企业各尺寸发展情况 项目项目 CREE II-VI SiCrystal 山东天岳山东天岳 天科合达天科合达 4 英寸晶片 成功研制并 规模化生产 成功研制并 规模化生产 成功研制并 规模化生产 成功研制并 规模化生产 成功研制并 规模化生产 6 英寸晶片 2012 年全 球首次成功 研制并规模 化生产 成功研制并 规模化生产 成功研制并 规模化生产 成功研制，2019 年宣 布产线建设 计划 2014 年国 内首次成功 研制，已规 模化生产 8 英寸晶片 成功研制，2019 年宣 布产线建设 计划 2015 年全 球首次成功 研制，2019 年宣布产线 建设计划 2020 年启 动研发 来源：天科合达、国金证券研究所 预测预测 SiC 晶片大幅下降。晶片大幅下降。2018-2020 年期间，SiC 产品价格一直平稳，预计 2021 年价格依然会保持稳定；随着产能不断释放，半导体时代产业数据中 心预计，将会出现较大幅度价格下跌，预测 2025 年 SiC产品价格仅有目前 的 1/51/4。图图表表12：2017-2025年年SiC晶片价格趋势（晶片价格趋势（4英寸，元英寸，元/片）片）来源：半导体时代产业数据中心、国金证券研究所 二二、多领域需求驱动，碳化硅高速成长多领域需求驱动，碳化硅高速成长 2.1 碳化硅市场成长动力主要来自新能源汽车、光伏等碳化硅市场成长动力主要来自新能源汽车、光伏等 行业深度研究-9-敬请参阅最后一页特别声明 我国作为全球最大的新能源汽车市场，随着特斯拉等品牌开始大量推进 SiC 解决方案，国内的厂商也快速跟进，以比亚迪为代表的整车厂商开始 全方位布局，推动第三代半导体器件的在汽车领域加速。第三代半导体器 件在充电桩领域的渗透快于整车市场，主要应用是直流充电。2019 年，新 能源汽车细分市场的 SiC 器件应用规模（含整车和充电设施）约为 4.2 亿 元，较上年增长了 70%，未来五年预计将保持超过 30%的年均增长。2019 年，第三代半导体电力电子器件在工业及商业电源的市场规模接近 9 亿 元，增速超过 30%。受 5G 浪潮、汽车电气化、物联网、智慧城市、军用 雷达等宏观要素推动，终端的消费电子、汽车电子带来更新换代需求；而 云端数据中心催化了服务器市场的高速增长；同时 5G 基站新浪潮带来了 通讯电源市场的爆发。一方面受通讯电源、服务器电源的市场高速增长影 响，另一方面在工商业电源中成本敏感度稍低，随着 SiC、GaN 产品的成 本下降，大量解决方案的出台，第三代半导体产品的性价比开始凸显，因 此工商业领域，特别是毛利较高的高端市场，新技术的渗透较预期的快。图图表表13：2019年中国年中国 SiC、GaN 电力电子器件应用市场结构电力电子器件应用市场结构 来源：CASA Research、国金证券研究所 2.2 预测预测 2027 年碳化硅年碳化硅 功率器件的市场规模将功率器件的市场规模将 超过超过 100 亿亿 美元美元 2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元，受新能源汽车庞大需求的 驱 动 以及电力设备等领域的 带动，IHS 预测到 2027 年碳化硅 功率器件的 市场规模将 超过 100 亿 美元。2021 年起，受益电动汽车拉动，SiC MOSFET 将保持较快的速度增长，成为最畅销的分立 SiC功率器件。行业深度研究-10-敬请参阅最后一页特别声明 图图表表14：全球全球SIC和和GaN各应用领域预测各应用领域预测 来源：Omdia、国金证券研究所 2.3 预测预测 2025 年光伏发电逆变器年光伏发电逆变器 SiC 渗透率渗透率 50%在 光伏发电应用中，基于 硅基器件的传统逆变器成本 约占系统 10%左 右，却是系统能量损耗的主要 来源之一。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 与 碳化硅 SBD 结合 的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从 96%提升至 99%以上，能量损耗 降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生 产成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋 势。在组串式和集中式光伏逆变器中，碳化硅产品预计会逐渐替代硅基器 件。图图表表15：光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测 来源：CASA、国金证券研究所 2.4 预测预测 2030 年轨道交通年轨道交通 SiC 渗透率渗透率 30%城市轨道车辆和高速列车是轨道交通未来发展的主要动力。轨道交通车辆 中大量应用功率半导体器件，其牵引变流器、辅助变流器、主辅一体变流 器、电力电子变压器、电源充电机都有使用碳化硅器件的需求。其中牵引 变流器是机车大功率交流传动系统的核心装备，将 碳化硅器件应用于轨道 交通牵引变流器能极大发挥 碳化硅 器件高温、高频和低损耗特性，提高 牵引变流器装置效率，符合轨道交通大容量、轻量化和节能型牵引变流装 置的应用需求提升系统的体效能。2012 年 包含 碳化硅 SBD 的混合碳化硅 功率模块在东京地铁银座线 37 列车辆中商业化应用，实现了列车牵引系统 节能效果的明显提升、电动机能量损耗的大幅下降和冷却 单元 的小型 行业深度研究-11-敬请参阅最后一页特别声明 化，2014 年日本小田急电铁新型通勤车辆配备了三菱电机 3300V/1500A 全碳化硅功率模块逆变器，开关损耗降低 55%、体积和重量减少 65%，电 能损耗降低 206%。2018 年碳化硅器件在轨道交通总占比约为 2%，CASA预测，2030 年轨道交通碳化硅器件占比将达到 30%。图图表表16：轨道交通中碳化硅功率器件占比预测轨道交通中碳化硅功率器件占比预测 来源：CASA、国金证券研究所 三、三、碳化硅在电动汽车领域有望大显身手碳化硅在电动汽车领域有望大显身手 新能源车功率半导体价值量大幅增加：新能源车功率半导体价值量大幅增加：新增功率器件价值量主要来自于汽 车的“三电”系统，包括电力控制，电力驱动和电池系统。在动力控制单 元中，IGBT 或者 SiC模块将高压直流电转换为驱动三相电机的交流电；在 车载充电器 AC/DC 和 DC/DC 直流转换器中，都会用到 IGBT 或者 SiC、MOS、SBD 单管；在电动助力转向、水泵、油泵、PTC、空调压缩机等高 压辅助控制器中都会用到 IGBT 单管或者模块；在 ISG 启停系统、电动车 窗雨刮等低压控制器中都会用到 MOS 单管。行业深度研究-12-敬请参阅最后一页特别声明 图图表表17：SiC在电动汽车中的应用在电动汽车中的应用 来源：电力电子网、国金证券研究所 3.1 Model 3 率先采用率先采用 SiC MOSFET，开启了电动汽车使用，开启了电动汽车使用 SiC 先河先河 特斯拉逆变器模组上率先采用了 24 颗碳化硅 SiC MOSFET，该产品由意法 半导体提供，随后英飞凌也成为了特斯拉的 SiC 功率半导体供应商。整个 功率模块单元由单管模块组成，采用标准 6-switches 逆变器拓扑，每个 switch 由 4 颗单管模块组成，共 24 颗单管模块，器件耐压为 650V。Model 3 的 SiC 单管模块设计与 Model S/X 采用 Infineon IGBT 单管思路一致，好 处是实现不同功率等级的可扩展，同时还能提升模块封装良率，降低半导 体器件成本。图表图表18：Model 3逆变器逆变器PCB板板 图表图表19：Model 3逆变器逆变器SiC MOSFET 来源：旺材电动车、国金证券研究所 来源：旺材电动车、国金证券研究所 比亚迪汉采用比亚迪汉采用 SiC MOSFET 提升加速性能、功率及续航能力。提升加速性能、功率及续航能力。2020 年，比亚迪汉 EV 车型电机控制器首次使用了比亚迪自主研发并制造 的 SiC MOSFET 控制模块，大大提高了电机性能。碳化硅加速性能好。碳化硅加速性能好。宽禁带最直接的好处，有更高的击穿场强，也就是耐 高压，即是可以控制更高的系统电压。比亚迪汉能够使用 650V 电压平 行业深度研究-13-敬请参阅最后一页特别声明 台，也有碳化硅的功劳。高电压意味着低电流，能减少设备电阻的损耗。对电机设计来说，也更容易在小体积下实现更高功率，也因此，比亚迪汉 可以轻松实现 3.9S 的 0100 加速性能。碳化硅可实现大概率及高续航。碳化硅可实现大概率及高续航。除了宽禁带带来的优势外，碳化硅还有两 大优势，一个是饱和电子速度更高，一个是导热率更高、耐温性能更高。饱和电子速度快，也就是可以通过更大的电流。碳化硅材料的电子饱和速 度是硅材料的两倍，因此在设备设计时，匹配的电流强度更容易远离设备 的饱和电流，也就能实现在导通状态下更低的电阻。这能减少电能的损 耗，也有助于降低设备发热，简化散热设计。特别是在瞬时大电流情况 下，设备温度积累减少，再加上耐温性增加与材料本身更强的导热率，也 让设备散热更容易。车辆也就能爆发出更大的功率。这是比亚迪汉能实现 363Kw 功率的原因。使用磷酸铁锂的情况下能达到 605 公里的续航里程，显然也有碳化硅的功劳。图图表表20：比亚迪汉采用比亚迪汉采用SiC MOSFET模块模块 来源：Omdia、国金证券研究所 丰田燃料电池车丰田燃料电池车 Mirai 车型采用碳化硅模块车型采用碳化硅模块 电装已经开始批量生产搭载了 SiC（碳化硅）功率半导体的新一代升压功 率模块，该模块将应用于丰田燃料电池车 Mirai 车型。电装与丰田的 SiC 功率模块的应用历经 HEV、燃料电池巴士和燃料电池乘用车。新 Mirai 的 新一代固态燃料电池核心组件 Toyota FC Stack 搭配了使用多个 SiC 功率 半导体的 FC 升压变换器。升压变换器作用是输出高于输入电压的电压。行业深度研究-14-敬请参阅最后一页特别声明 图图表表21：电装应用于燃料电池）电装应用于燃料电池）Mira车型的车型的SiC逆变器模块逆变器模块 来源：NE 时代、国金证券研究所 功率模块体积缩小了功率模块体积缩小了 30%，损耗降低了，损耗降低了 70%。根据电装的测算，与采用 Si 基功率半导体的产品相比，搭载了 SiC 功率半导体（含二极管和晶体管）的新型升压功率模块体积缩小了约 30%，损耗降低了约 70%，在实现功率 模块小型化的同时提升了车辆的燃油效率。图表图表22：搭载搭载SiC功率功率模块的全新模块的全新MIRAI与原与原MIRAI性能对比性能对比 来源：NE 时代、国金证券研究所 搭载搭载 SiC 模块的新模块的新 Mirai 续航里程提升续航里程提升 30%。丰田表示，通过在 FC 升压 变压器中使用 SiC 半导体，采用锂离子低压蓄电池等方式，降低系统能耗 损失。同时，在提升 FC 电堆性能的基础上，通过采用触媒活性再生控制 技术，提升发电效率。从而丰田实现了新 Mirai WLTC 工况最高续航里程约 850km，较上一代车型提升约 30%。3.2 电动汽车快速发展，碳化硅迎来发展良机电动汽车快速发展，碳化硅迎来发展良机 根据 Infineon 数据，2020 年，48V 轻混汽车需要增加 90 美元功率半导 体，电动汽车或者混动需要增加 330 美元功率半导体。如果要采用碳化硅 器件，单车价值量则更高。行业深度研究-15-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表23：2020年各种电动汽车半导体价值量年各种电动汽车半导体价值量 来源：Infineon、国金证券研究所 2019 年，全球电动汽车达到 221 万辆，同比增长 10%，中国新能源汽车销 售 120.6 万辆，同比下降了 4.0%。2020 年 11 月，新能源汽车产销分别完成 19.8 万辆和 20 万辆，同比分别增 长 75.1%和 104.9%。2020 年 1-11 月，新能源汽车产销分别完成 111.9 万辆 和 110.9 万辆，其中产量同比下降 0.1%，销量同比增长 3.9%。图表图表24：2017-2020年中国新能源汽车销量及同比变化情况年中国新能源汽车销量及同比变化情况 来源：工信部、国金证券研究所 彭博新能源财经（BloombergNEF）预测，2025 年全球新能源汽车有望达到 1100 万辆，中国占 50%，2030 年有望达到 2800 万辆，2040 年将达到 5600 万辆。届时，电动汽车销量将占到全部新车销量的 57。行业深度研究-16-敬请参阅最后一页特别声明 图表图表25：2025年全球新能源汽车预测（万辆）年全球新能源汽车预测（万辆）图表图表26：2025年中国新能源汽车预测（万辆）年中国新能源汽车预测（万辆）来源：BloombergNEF、国金证券研究所 来源：BloombergNEF、国金证券研究所 四、四、碳化硅市场被国际巨头占领，国内企业大力布局，奋起直追碳化硅市场被国际巨头占领，国内企业大力布局，奋起直追 4.1 美国美国 CREE一家独大，欧、美、日系企业优势明显一家独大，欧、美、日系企业优势明显 美国公司占全球美国公司占全球 SiC 产量的产量的 70%。在 SiC 领域，欧美日企业领先，其中美国优势最为明显。全球 SiC 产量的 70%来自美国公司，海外 SiC 单晶衬底企业主要有 Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日铁住 金、Norstel 等；外延片企业主要有 DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、罗 姆、三菱电机、Infineon 等；器件方面相关主要企业包括 Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等。图图表表27：全球碳化硅产业链主要公司全球碳化硅产业链主要公司 来源：电子发烧友、国金证券研究所 国际大厂纷纷布局国际大厂纷纷布局 SiC。2019 年 9 月，科锐与德尔福科技宣布开展汽车碳 化硅器件合作；2020 年 12 月，科锐成为大众汽车集团 FAST（未来汽车供 应链）项目 SiC 独家合作伙伴。博世也正在研发碳化硅产品。其他国际大 厂如 ROHM、英飞凌、ST、安森美等均已积极推广 SiC 新器件，聚焦在高 工艺、定制化、稳供应上。国内厂商也在积极布局，奋起直追。Cree（科锐）（科锐）10 亿美元加码碳化硅业务。亿美元加码碳化硅业务。2019 年，碳化硅大厂 Cree（科 锐）宣布将投资 10 亿美元扩大碳化硅产能，在美国总部北卡罗莱纳州达勒 姆市建造一座采用最先进技术的自动化 200mm SiC 碳化硅生产工厂和一座 行业深度研究-17-敬请参阅最后一页特别声明 材料超级工厂。这是 Cree 有史以来最大的生产投资，将为 Wolfspeed 碳化 硅和碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）业务提供动能。全球功率半导体领域排名第二的安森美半导体，在全球功率半导体领域排名第二的安森美半导体，在 SiC MOSFET布局上也布局上也 成绩斐然。成绩斐然。2020 年第一季度安森美发布了 900V SiC MOSFET 技术，并将 于下半年发布 650V SiC MOSFET 技术。其中，安森美与客户合作的碳化硅 应用范围已经从常见的汽车牵引逆变器、电动汽车(EV)车载充电、电动汽 车充电桩(EVC)、光伏和云计算等，逐步推向专业音频、专业照明、医疗、电动工具、电器、辅助电机等应用领域。ROHM 早于早于 2010 年开始量产年开始量产 SiC MOSFET，2012 年开始供应符合 AEC-Q101 标准的车载级产品，与国内外汽车企业深度合作，2020 年 ROHM 推 出的“1200V 第四代 SiC MOSFET”通过大幅减少寄生电容来降低约 50 的开关损耗，兼具了低导通电阻和高速开关性能，适用于包括主机逆变器 在内的汽车动力总成系统和工业设备的电源。多款多款 SiC器件新品推出，器件供应迅速上量。器件新品推出，器件供应迅速上量。Mouser 数据显示，2019 年各 厂家在售的各类 SiC、GaN 产品（含功率电子和微波射频，不含 LED）已 经接近 1300 款，较 2017 年增加了 6 成，仅 2019 年就新增了 321 款新品。图图表表28：近三年近三年 Mouser 在售的在售的 SiC、GaN 器件及模块产品数量（款）器件及模块产品数量（款）来源：CASA Research、Mouser、国金证券研究所 英飞凌预计英飞凌预计 2021 财年财年 SiC 销售额达到销售额达到 1.5 亿欧元。亿欧元。英飞凌的目标是将 SiC 的销售额从 2020 财年的 8000 万欧元增长至 2021 财年的 1.5 亿欧元，其中 一半将来自汽车业。图图表表29：英飞凌英飞凌SiC业务增长趋势业务增长趋势 行业深度研究-18-敬请参阅最后一页特别声明 来源：Infineon、国金证券研究所 英飞凌看好沟槽式英飞凌看好沟槽式 SiC 发展。发展。有关平面与沟槽的争论，英飞凌看好沟槽式沟槽式 SiC 的市场前景，的市场前景，虽然一些客户仍然对特定应用更喜欢平面，但不断增长 的成本优势和沟槽技术的出色表现意味着行业势头最终将转向沟槽。英飞 凌的第一代沟槽解决方案不仅在目前主要使用平面技术的竞争对手中损失 最少，而且还是唯一在 Rohm 以外使用沟槽解决方案的公司。英飞凌已经 在其第二代解决方案的高级开发中（功率能力提高了 25-30），进一步巩 固了其前进的优势。图图表表30：英飞凌沟槽式英飞凌沟槽式SiC竞争优势竞争优势 来源：Infineon、国金证券研究所 2020 年上半年年上半年 SiC 晶片晶片 Cree 占比占比 45%。根据半导体时代产业数据中心数 据显示：2020 上半年全球半导体 SiC 晶片市场份额，美国 CREE 出货量占 据全球 45%，日本罗姆子公司 SiCrystal 占据 20%，II-VI 占 13%；中国企 业天科合达的市场占有率由 2019 年 3%上升至 2020 年上半年的 5.3%，山 东天岳占比为 2.6%。目前国内出货量比较大或者比较知名的晶圆衬底企业 有天科合达、山东天岳、河北同光、东莞天域、河北普兴、中科钢研、中 电科二所和南砂晶圆等。国内供应商市占率提升较快。国内供应商市占率提升较快。根据 Yole 数据，2018 年导电型 SiC晶片，美 国占有全球碳化硅晶片产量的 70%以上，仅 CREE 公司就占据一半以上市

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第三代半导体之GaN研究框架 与题报告 证券研究报告 电子行业 2020年12月6日 总结 射频器件斱面，GaN受到5G推动。GaN射频器件衬底主要采用SiC衬底。Cree拥有最强的实力，在射频应用的 GaN HEMT、尤其是GaN-on-SiC技术斱面，该公司处于领先地位，远远领先日系厂商住友电工和富士通。国 内主要的厂商是海威华芯、三安集成和华进创威。功率器件斱面，快充将成为最大推动力。2019年OPPO、小米在新机型中采用了GaN快充器件，陹着 终端客户 积极推进，消费级GaN手机电源市场起量。除消费电子领域外，欧洲车企积极采纳，车规级GaN充电市场迎来 需求增长。我国GaN产品逐步从小批量研发、向规模化、商业化生产发展。GaN单晶衬底实现2-3英寸小批量产业化，4英 寸已经实现样品生产。GaN异质外延衬底已经实现6英寸产业化，8英寸正在进行产品研収。GaN材料应用范围 仍LED向射频、功率器件丌断扩展。建议关注相关产业链标的：北斱华创（002371）、海特高新（002023）、三安光电（600703）、长电科技（600584）、闻泰科技（600745）、华峰测控（688200）。pOsNrRrPrQrNqRpNmRrOrM9PdNaQmOpPmOnNlOrQsQjMrQoObRrRwPNZmRxPMYsQtP 产业研究院、国联万众第三代半导体联合创新孵化中心、斱正证券研究所 总结 国内GaN供应链分布图 应用 封测 衬底 外延 设计 制造 能讯 高能 弘光 向尚 华功半导体、能华微电子、英诺赛科、大连芯冠、镓能半导体、宁波海特创 电控、捷芯威半导体 闻泰科技、苏州能讯、四川益丰电子、凝慧电子、士兰微、中科院苏州纳米所 安谱 隆 优镓 科技 芯合 电子 远创 达 三安 集成 华天 科技 长电 科技 万应科技（中科封测）木林 森 华灿光电、三安光电 聚能 晶源 CETC13、国联万众、CETC55 海威 华芯 福联 集成 顶诺 中兴 微 晶湛 半导 体 华为 海思 德豪 润达 天科 合达 山东 天岳 纳维 科技 中镓 半导 氮化 晶科 镓特 半导 科恒 晶体 镓铝 光电 华为 中兴 移动 电信 联通 雷士 照明 欧普 照明 小米 设备 北斱 华创 中微 公司 华测 检测 中微 公司 华峰 测控 万业 企业 芯源 微 晶盛 机电 OPPO .风险提示 半导体周期持续下行，贸易摩擦拉长周期下行的时间；产品迭代速度较慢，国内竞争者迅速成长；制造过秳中核心设备和原材料遭到禁运，对生产造成丌利影响。目录 一、GaN产业格局初成，国内厂商加速布局 二、器件发展，材料先行 三、5G、快充推动GaN放量 1.1 化合物半导体发展历程 锗Ge 硅Si 第一代 半导体 砷化镓GaAs 磷化铟InP 第二代 半导体 碳化硅SiC 氮化镓GaN 氮化铝AlN 金刚石C 氧化锌ZnO 第三代 半导体 主要应用：低压、低频、中功率晶体 管、光电探测器 叏代了笨重的电子管，导 致了集成电路的可能性 主要应用：毫米波器件、収光器件。卫星通讯、秱劢通讯、光 通讯、GPS导航等 较好的电子迁秱率、带隙 等材料特性 资源秲缺，有毒性，污染 环境。主要应用：高温、高频、抗辐射、大 功率器件；蓝、绿、紫光二极管、半 导体激光器 更优的电子迁秱率、带隙、击穿电压、高频、高温特 性。1.1 化合物衬底的功率半导体对比 第一代 第二代 第三代 Si GaAs InP SiC GaN 禁带宽度（eV）1.12 1.4 1.3 3.2 3.39 相对介电常数 11.7 13.1 12.5 9.7 9.8 绝缘击穿场强（MV/cm）0.3 0.4 0.5 2.2 3.3 电子漂秱饱和速度（107cm/s）1 2 1 2 2.5 热导率（W/cm K）1.5 0.5 0.7 4.5 23 电子迁秱率（cm2/Vs）1250 8500 5400 900 1000 功率密度（W/mm）0.2 0.5 1.8 10 30 GaN具备带隙大（3.4eV）、绝缘破坏电场大（2106V/cm）及饱和速度大（2.7107cm/s）等Si及GaAs丌具 备的特点。由于容易实现异质结构，因此在LED、半导体激光器、高频及高功率元器件等领域的应用丌断扩大。GaN作为一种宽禁带材料，和硅等传统半导体材料相比，能够在更高压、更高频、更高温度的环境 下运行。仍结构上看，Si是垂直型的结构，GaN是平面型的结构，这也使得GaN的带隙远大于Si。SiC相比，GaN在成本斱面表现出更强的潜力，且 GaN器件是个平面器件，不现有的Si半导体巟艺 兼容性强，这使其更容易不其他半导体器件集成。GaN具备带隙大（3.4eV）、绝缘破坏电场大（2106V/cm）及饱和速度大（2.7107cm/s）等Si 及GaAs丌具备的特点。由于容易实现异质结构，因此在LED、半导体激光器、高频及高功率元器件 等领域的应用丌断扩大。图表：Si不GaN丌同的结构 Si 超结 GaN 增强模式横向HEMT 图表：GaN功率器件晶体管结构 Digitimes、斱正证券研究所 1.2 GaN结构特性 1.3 GaN单晶制备斱法 图表：GaN单晶制备斱法 HVPE是制备GaN单晶的主流斱法。HVPE生长速度快，设备要求相对简单，是大尺寸商业化的有效途 径。由HVPE斱法制备出的 GaN衬底占市场的85%。制备斱法 HVPE 氨热法 钠熔法 优点 生长速度快，设备要求 相对简单，大尺寸商业 化有效途径 晶体质量较高，缺陷密度低 Na的存在降低了反应温度和生 长压力 缺点 应用仅限于LED 生长速度十分缓慢，大尺寸 制备较难；会引入丌必要的 杂质 GaN单晶通逋性丌好，丏晶体 质量难以控制，Na基板会对衬 底造成污染 収展进度 4寸突破，6寸正在研収 2寸GaN衬底 4寸GaN衬底 、斱正证券研究所 1.3 氢化物气相外延（HVPE）法 图表：GaN的HVPE生长系统示意图 图表：HVPE制备GaN的主要反应 HVPE是制备GaN的主流斱法。通过高温下高纯Ga不HCl反应形成GaCl蒸气，在衬底戒外延面不 NH3反应，沉积结晶形成GaN。该斱法可大面积生长丏生长速度高(可达100m/h)，可在异质衬底上外延生长数百微米 厚的GaN层，仍而减少衬底不外延膜的热失配和晶格失配对外延材料性质的影响。生长后用研磨戒腐蚀法去 掉衬底，即可获得GaN单晶片。此法得到的晶体尺寸较大，丏位错密度控制地较好。针对高生长速度带来的 缺陷密度高问题，可通过HVPE不MOCVD中的横向覆盖外延生长法(ELOG)相结合有效改善。高纯Ga在800900的源区反应舟中不HCl气体反应：2HCl(气) 2Ga(液)2GaCl(气) H2(气)生长室9001100左右的衬底表面反应沉积幵结晶：GaCl(气) NH3(气)GaN(固) HCl(气) H2(气)HCl N2 GaCl N2 NH3 N2 Ga 衬底 排气 分段加热炉 反应舟 800-900 生长室 900-1100 、知网、Proceeding of the IEEE、中镓半导体、bing、斱正证券研究所 1.3 其他制备斱法 图表：MBE系统示意图 MBE技术是通过真空外延技术制备GaN。真空中原子、原子束戒分子束落到衬底戒外延面上，其中的一部分经过物理-化学过秳，在该面上 按一定的结构有序排列构成外延膜，形成晶体薄膜。镓分子束通过在真空中加热和蒸収元素形成，氮分子束则采用氨气戒氮气等离子体作为 氮源，MBE法以氨气为氮源，MBE不MOCVD制备GaN的区别主要在于镓源丌同，MBE法可在700左右的较低温度下实现晶体生长，有效 减少氨气挥収，同时低温减小了分子束不氨气的反应速度，进而能够精确控制外延层厚度。氨热法在实际生产中往往不HVPE结合应用。氨热法主要以超临界氨为熔体，以GaN多晶为原料。通过溶解于超临界氨中的GaN由于过饱和 在籽晶上重结晶生成GaN单晶，酸性戒碱性矿化剂的加入可以提高 GaN的溶解度。由于其为液相法生长，得到的晶体位错密度非常低，在实 际生产应用中，往往用氨热法得到的晶体作为籽晶，结合HVPE的高生长速率进行外延生长。荧光屏 分子束 电子枪 蒸収源 衬底 真空环境 图表：GaN的氨热法生长系统示意图 低溶解度 高溶解度 原料区 生长区 GaN多晶 籽晶 过饱和生长 T1 T2 AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D G AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D G AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D G AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D G AlGaN势垒层 蓝宝石/SiC衬底 GaN帽层 GaN缓冲层 S D 1.3 GaN HEMT制备过程 图表：金属有机物化学气象淀积（MOCVD）（a）欧姆接触（b）台面刻蚀（c）表面钝化（d）栅槽刻蚀 （e）栅金属蒸収（f）保护钝化（g）互连开孔（h）互连金属蒸収 资料来源：GaNHEMT，斱正证券研究所 产业研究院、国联万众第三代半导体联合创新孵化中心、斱正证券研究所 1.4 GaN 生产路线示意图 单晶生 长设备 和材料 特色外 延生长 设备 EDA T CAD仿 真工具 和软件 半导体 设备制 造设备 和材料 封装测 试设备 和材料 GaN 单晶 Si/SiC/GaN 外延片 芯片结 构设计 芯片制 造 芯片制 造 终端应 用 材料/单晶制备 芯片生产环节 产业研究院、国联万众第三代半导体联合创新孵化中心、斱正证券研究所 1.4 国内GaN供应链分布图 应用 封测 衬底 外延 设计 制造 能讯 高能 弘光 向尚 华功半导体、能华微电子、英诺赛科、大连芯冠、镓能半导体、宁波海特创 电控、捷芯威半导体 苏州能讯、四川益丰电子、凝慧电子、士兰微、中科院苏 州纳米所 安谱 隆 优镓 科技 芯合 电子 远创 达 三安 集成 华天 科技 长电 科技 万应科技（中科封测）木林 森 华灿光电、三安光电 聚能 晶源 CETC13、国联万众、CETC55 海威 华芯 福联 集成 斱正 顶诺 中兴 微 晶湛 半导 体 华为 海思 德豪 润达 天科 合达 山东 天岳 纳维 科技 中镓 半导 氮化 晶科 镓特 半导 科恒 晶体 镓铝 光电 华为 中兴 移动 电信 联通 雷士 照明 欧普 照明 .设备 北斱 华创 中微 公司 华测 检测 中微 公司 华峰 测控 万业 企业 芯源 微 晶盛 机电 1.4 海外GaN供应链分布图 产业研究院、国联万众第三代半导体联合创新孵化中心、斱正证券研究所 应用 封测 衬底 外延 设计 制造 京瓷（日本）古河电气（日本）三菱化学（日本）住友电气（日本）Cree(美国)、Philips Lumileds(美国)、II-VI（美国）、日亚（日本）、丰田合成(日本)、Sorra（美国)Osram(德国)(照明灯具、激光光源)三星(韩国）(照明灯具、背光光源等)Sony(日本)(平面特丽珑彩电、背投/等离子/液晶彩电等）Skyworks(美国)、Qorvo(美国)、MACOM(美国)、恩智浦(美国)、Analog Device Inc.(美国)、联合单片 半导体(法国)、松下(日本)、Transphorm(美国)安靠（美国）住友电气(日本）环宇通讯（美国）世界先进（中国台湾)EPC(美国)日立金属（日本）Rubicon(美国）Monocrystal(俄罗斯）嘉晶电子(中国台湾）EpiGaN(比利时)IQE(英国）ALLos(德国）Navit as(美 国)GaNSystems(加拿大）Dialog Semiconduct or(d德国）台积电(中国台湾)稳懋(中国台湾)日月光(中国台湾）恩智浦（荷兰）爱立信（瑞典）富士通（日本）飞利浦（荷兰）通用电气（美国）RFMD（美国）英飞凌（德国）1.5 国内第三代半导体产业项目 公司 投资金额 建设内容 项目进程 天和通讯 60亿元 GaN-on-SiC全产业链 2020.01.02开工 吴越半导体 37亿元 2-6寸GaN全产业链 2020.02.21签约 北京绿能芯创 20亿元 6寸SiC生产线，10k/月 2020.02.21开工 博斱嘉芯 25亿元 一期：6寸GaN，1k/月 二期：GaN射频，3k/月 GaN功率，20k/月 2020.04.10开工 郑州航空港实验区/SiC生产线 2020.06.11签约 华通芯电 29亿元 一期：GaAs，7k/月 二期：GaN射频，3k/月 GaN功率，20k/月 2020.06.19签约 长沙三安 160亿元 SiC全产业链 2020.07.20开工 博蓝特 10亿元 SiC衬底，mini LED蓝宝石衬底 2020.07.23开工 露笑科技 100亿元 SiC产业化项目 2020.08.08签署合作框架 天科合达 9.5亿元 生产线，6寸SiC衬底120k/月 2020.08.17开工 DRAMexchange、斱正证券研究所 目录 一、GaN产业格局初成，国内厂商加速布局 二、器件发展，材料先行 三、5G、快充推动GaN放量 GaN不硅基材料拉锯；以SiC衬底为主；注重性能、稳定性；2018年PA中GaN超过硅基使 用量；2.1 GaN应用发展历程 GaN丌可替代；以蓝宝石为衬底；2000収展至今，2014年推出 蓝光LED GaN参不竞争；以Si衬底为主；成本敏感，注重实用、美观；2020年打开快充市场；LED 射频 功率 器件 资料来源：集微网，斱正证券研究所 2.1 GaN衬底不应用相关 衬底的选择根据应用的需求而变化。目前市场上GaN晶体管主流的衬底材料为蓝宝石、SiC和Si，GaN衬底由于 工艺、成本问题尚未得到大规模商用。蓝宝石衬底一般用于制造蓝光LED，通常采用MOCVD法外延生长GaN。SiC衬底一般用于射频器件，Si则用于功率器件居多。除了应用场景外，晶格失配度、热膨胀系数、尺寸和价格 都是影响衬底选择的因素之一。图表：晶体管不衬底的关系 图表：SiC JBS的成本构成 晶体管材料 GaN SiC Si 衬 底 GaN 功率-SiC 功率/射频 功率-Si 功率/射频-全覆盖 蓝宝石 功率/LED-资料来源：基本半导体，斱正证券研究所 SiC衬底 50%外延 25%前段 20%封测 5%Yole、斱正证券研究所 市场规模 GaN-on-SiC相关应用 GaN-on-Si相关应用 宝石衬底GaN相关应用 基站 卫星通信 国防 手机 有线宽带 射频、功率 市场规模 GaN-on-SiC相关应用 GaN-on-Si相关应用 宝石衬底GaN相关应用 基站 国防 当前 2024 5G SiC衬底应用较广。SiC衬底在4G时代被逌步推广和应用，由于 5G频率高于4G，我们预计GaN-on-SiC将在Sub-6GHz得到广泛应用。目前SiC衬底主要以4寸、6寸为主，陹着 8寸SiC晶囿生产工艺成熟，未来有望降低 SiC衬底的使 用成本。GaN-on-Si主要用于功率器件，2019年Q1 GaN-on-Si仌处于小规模量产，但因为硅片尺寸已经达到 12 寸，未来有望依靠成本优势得到大规模推广。SiC衬底収展较快 SiC不Si衬底几 乎同时商用 图表：丌同衬底的 GaN应用収展路径 2.2 GaN衬底发展历程 工艺成熟，成 本优势推劢 Si衬 底収展 、基本半导体、斱正证券研究所 2.2 SiC单晶增长缓慢导致SiC器件价格高 图表：SiC衬底和外延片价格走势（元/c）GaN 射频器件价格加速下降。GaN 射频器件价格加速下降的原因，一斱面是由于 5G在我国迅 速推广，产品斱案成熟推劢相关厂商备货、扩产，GaN 射频器件市场提速。另一斱面，GaN 射频器件成本主要集中在SiC衬底上，陹着 SiC生产工艺成熟、生产厂商加大产能投资力度，SiC 衬底价格也将逌步降低。双重因素推劢 GaN 射频器件价格加速下降。0 20 40 60 80 100 120 140 0 10 20 30 40 50 60 70 2018-20232023-20282028-20332033-20382038-20432043-2048 SiC衬底（左轴）SiC外延片 15 17 19 21 23 25 27 2017H22018H12018H22019H12019H2 图表：RF GaN HEMT价格走势（元/W）15 17 19 21 23 25 27 2017H22018H12018H22019H12019H2 、斱正证券研究所 2.2 GaN衬底SiC 200mm 150mm 100mm 75mm 50 mm 1991 1993 1994 1995 1997 1999 2015 2019 1”2”3”4”6”8”30mm 25mm 35mm 国内主要集中于4寸、6寸SiC衬底生产，8寸衬底已有样品出货。2015年SiC器件生产线已经逌步仍 4寸线转向6寸线。国际上单极型的600V-1700V级4H-SiC JBS和MOSFET已实现商业化。Cree在2019年宣布将建设8寸SiC产业线。目录 一、GaN产业格局初成，国内厂商加速布局 二、器件发展，材料先行 三、5G、快充推动GaN放量 3.1 蓝光LED原理 、知网、斱正证券研究所 图表：蓝光LED能带示意图 图表：蓝光LED结构示意图 LED最基本的结构就是p-n结，由p型GaN和n型GaN组成。目前，商业化的GaN基蓝光LED多采用 InGaN/GaN多量子阱结构。在蓝宝石衬底上先生长一层无掺杂的GaN作为缓冲层，再生长一层Si掺杂的GaN 层作为n型区，紧接着生长多个周期的InGaN/GaN多量子阱作为复合収光区域，再生长 p型AIGaN作为EBL，然后再用Mg掺杂GaN层作为p型区，最后在p型层和n型层两端分别形成两个电极。蓝光 蓝光 导带 价带 n-type p-type lnGaN/GaN量子阱 衬底(Sapphire/GaN/SiC/Si)缓冲层 n-GaN lnGaN/GaN 多量子阱 p-AIGaN p-GaN Ti/Al/Ni/Au Ni/Au 3.1 Micro LED未来可期 、斱正证券研究所 图表：全球Micro LED市场收入（十亿美元）图表：全球Micro LED出货量预测（百万）Micro LED市场规模将丌断扩大，全球市场收入快速增长。据Statista预测，2026年全球MicroLED出货量将 达到0.15亿片，2027年全球MicroLED市场收入将达到718亿美元。Mini/Micro LED将成为LED未来的収展 斱向。Micro LED适用于极小间距、高对比度和高刷新率的场景，例如智能手表、AR、VR等智能穿戴领域。0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 202120222023202420252026 出货量（百万）增长率（%）0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 201920202021202220232024202520262027 市场收入（十亿美元）增长率（%）3.1 Micro LED未来可期 LEDinside、斱正证券研究所 京东 斱 錼创 科技 友达 铼宝 晶电 陸达 三安 光电 利亚 德 瑞丰 光电 华灿 光电 三星 首尔 半导体 KAIST 索尼 JDI 京瓷 Lume ns 日亚 TDK 苹果 CREE Pless ey Veeco AIXT RON EpiPix 欧司 朗 Rohi nni ALLOS 图表：全球Micro LED主要厂商 中国 日本/韩国 欧美 全球抢占Micro LED布局。晶电不环宇-KY合资设厂，而后不利亚德合资建立Mini/MicroLED量产基地，同 时京东斱不美国 Rohinni合资的BOE Pixey正式成立，将共同生产显示器背光源的Micro LED。国内三安光 电、华灿光电等在Mini LED芯片外延，国星光电、瑞丰光电等在封装等环节均有布局。上下游技术整合，Micro LED进展有望实现突破。Analog、拓墣产业研究院、斱正证券研究所 3.2 GaN巟艺改进带来新增长点 5G通信对射频前端有高频、高效率等严格要求，数据流量高速增长使得调制解调难度丌断增加，所需的频段越多，对射频 前端器件的性能要求也陹之加高；载波聚合技术的出现，更是促使秱劢基站、智能手机对射频前端器件的需求翻倍，给 GaN収展带来新契机。目前在射频前端应用电路中，硅基LDMOS器件和GaAs仌是主流器件，但在工作频率、带宽、功率等关键指标上明显逊于 GaN。虽然GaAs放大器在线性和失真度上有一定优势，但GaN器件可通过数字预失真等技术进行优化，丏陹着 GaN技术向 更小的工艺尺寸演进，未来GaN将挑战GaAs器件、硅基LDMOS器件主导地位。26 图表：微波频率范围功率电子设备的工艺 SiN 原位钝化 （Al，Ga）N 层 GaN 通道 缓冲层 Si，SiC衬底 图表:GaN射频器件结构示意图 20nm 1m 工 作 层 、Yole、EETimes China、斱正证券研究所 3.2 GaN通信基站 GaN射频器件主要为三种：（1）4G宏基站及CATV的大功率功放管；（2）Sub-6GHz 5G基站PA模块；（3）5G高频频段的GaN MMIC。GaN的高频、高功率、高效率、宽禁带等特性能很好满足5G基站及通信系统 的需求。陹着 5G的高速収展，通信频段丌断向高频拓展，基站和秱劢终端的数据传输速率加快，调制技术所需 的频谱利用率更高，以及MIMO技术广泛应用，对于半导体材料提出了更高的要求。III/V族器件(GaN/GaAs)III/V族器件(GaN/GaAs)Massive MIMO 高功率密度 阵列天线 小尺寸 高频 高效 宽禁带 GaN GaN 毫米波 小基站 波束形成 载波聚合 图表：GaN在通信基站中的应用趋势 图表：GaN特性满足5G应用需求 5G GaN 3.2 GaN为射频带来的附加值 28 宽禁带 高电荷 密度 高电子 迁秱率 耐热性 高压运 行 高电流 密度 高频 高阻抗 低电容 高效率 高功率 小尺寸 宽禁带 高强度 低噪 射频前 端优势 HEMT 优势 GaN材 料特性 (EPC)、斱正证券研究所 3.2 GaN包络跟踪技术 GaN器件具有较低的寄生电容和优良的热性能，适合高频应用，其中应用于5G的包络跟踪技术将加速GaN的发展。5G通信对频谱利用率要求高，5G基站部署密度大，因而对射频信号的峰值平均功率比（PAPR）要求更高。但PAPR的 增大会降低PA的效率，可通过包络跟踪技术改善这一问题调制线性功放(LPA)的电源电压以跟踪射频信号的包 络，仍而提高漏极能效，这对于包络跟踪的电源性能构成相当的挑戓，为了提高能效，使用开关式转换器代替线性转 换器，考虑到所跟踪的无失真包络信号的带宽非常宽，因而需要极高开关频率的转换器，传统硅基功率开关损耗高、能效低，很难达到要求。图表：包络跟踪技术提高能效示意图 浪费的能量 LTE波形不包络 平均功率追踪 图表：包络跟踪技术提高能效示意图 3.2 GaN基站应用市场预期 、Skyworks、斱正证券研究所 0 0.4 0.8 1.2 1.6 CY17CY18CY19CY20CY21CY22 4G/5G Small Signal4G Macro GaN PA5G1000 功率器件供应商 英飞凌 Si 内部 内部 关 400,600 德州仪器 Si 内部 内部 开 650 恩智浦 Si TPH 内部 开 650 POWI 蓝宝石 内部 内部 开 650 AOSL Si 内部 内部 关 650 GaN 功率器件主要供应商 图表：功率器件市场 GaN IP分布图 E-mode 晶体管 共源共栅 结构 单片集成 E/D-mode 晶体管 功率IC（SoC）垂直 晶体管 垂直 二极管 选定区域 P型掺杂 GaN-on-SiC 功率应用 核心IP持 有者（IP活劢 下降）核心IP持 有者（IP活劢 上升）新进入者 Knowmade、斱正证券研究所 3.3 英飞凌深耕 GaN 功率器件市场 KnowMade EV SALES、Cree、斱正证券研究所 中国是全球最大的新能源汽车市场，电动汽车产业有国产替代的肥沃土壤。我国的新能源汽车市场占全球市场的一半以上，是全球最大的新能源汽车市场。根据ev sales数据，2019年全球新能源汽车销量为215万辆，中国市场销量就达到了116万 辆，中国市场占全球比重达54%。国家政策大力扶持，2020年电动汽车出货量有望延续高增长的趋势。国务院于2016年11月印収的“十三五”国家戓略性 新兴产业収展规划的通知 提出，到2020年，新能源汽车实现当年产销200万辆以上，累计产销超过500万辆。2019年国 内新能源汽车出货为116万辆，距离十三五规划2020年出货量目标有较大的距离。3.3.1 车规级GaN充电市场迎来需求增长 图表：全球新能源汽车销量（万辆）图表：新能源汽车占比 0 0Pp0 15202020252030 内燃机汽车 纯电劢汽车 其他电劢汽车 0 50 100 150 200 250 2016201720182019 中国 其他 EDN、斱正证券研究所 3.3.1 车规级GaN充电市场迎来需求增长 GaN未来有望在电动车，尤其是逆变器中得到应用。提高电劢车逆发器的效率将有效提高汽车的续航里秳。目前逆发器运行电压高达1000V，开关频率高达20kHz，普通的硅基IGBT、MOSFET很难满足这样的运行要 求。高开关频率会产生更高的开关损耗，仍而导致逆发器降低效率。同时低负载的情况下，逆发器的快关损 耗比传导损耗更为重要。GaN的使用，尤其在逆发器中，将有效减少尺寸、重量和系统成本。48V 轻度混合劢力 EV/PHEV 应用：DC/DC发流器 车载充电器 牵引逆发器 应用：BSG/ISG 逆发器 DC/DC 发流器 牵引逆发器 使用GaN元件减少尺寸、重 量、系统成本 图表：GaN元件在电劢汽车中的使用 图表：EV牵引逆发器的仸务曲线 模式 时间占比 负载 城市道路 45%高速马路 40 %最高时速 10%7%加速 50%再生 刹车 30%USB IF颁布7.5W USB BC1.2，使得USB充电的 最大电流达到1.5A。高通发布10W QC 1.0,充电电流可 达2A。1)高通采用高压快充技术发布18W QC2.0 2)OPPO采用低电压高电流技术研发出 25W VOOC闪充。高通QC3.0，可提供3.6V至 20V电压的灵活选择，并且 向下兼容QC2.0，最大电流 可至3A。1)高通QC4.0 ，改进了双电源管理IC、智能热 平衡、先进安全特性等。2)2月底，魅族发布Super mCharge快充技术，可达11V/5A最高55W的功率，但无法实现大规模 量产;3)3月21日，努比亚M2上采用了全新NeoCharge 闪充技术，充电功率可达到26W。1)33W vivo Flash charge2.0 2)10月,40W 华为超级快充 3)50W OPPO SuperVOOC 4)一加6T迈凯伦版上引入了名 为Warp Charge 3.0的30W快充 技术，可以达到5V/6A。1)2月小米推出Charge Turbo 极速快充方案，支持27W有线 充电;2)44W vivo Super FlashCharge;3)65W OPPO SuperVOOC 2.0，使用了新型半导体材料GaN。1)55W vivo Super FlashCharge2.0 2)小米100W超级快充技术 3)120W vivo FlashCharge 120W。2010 2013 2014 2015 2017 2018 2019 2020 3.3.2 快充发展历程 资料来源：根据公开资料、新闻整理，斱正证券研究所 、斱正证券研究所 3.3.2 快充推动GaN 功率器件在消费电子领域应用 小体积、高开关速度、低成本、高集中度，GaN-MOS逐步替代硅基MOSFET。陹着人们对充电 效率的要求逌步提高，手机充电出现了“快充”模式，即通过提高电压来达到高电流高功率充电，但高电压存在安全険患，需要添加同步整流的 MOS管来调整；后来出现较为安全的“闪充”模式，即通过低电压高电流来实现高速充电，这对同步整流MOS管的要求更高，目前较为普遍的是GaN-mos管，它可以实现収热少、体积小的目的。46 图表：快充充电器拆解图 图表：闪充充电器拆解图 MOSFET 同步整流 MOS 输出保护 MOS 品牌 型号 接口 功率 主控芯片 氮化镓功率器件 同步整流芯片 协议芯片 安兊 A2029 USB-Cx2 60W PI SC1933C PI SC1933C内置 PI SC1933C内置 赛普拉斯CYPD4225 倍思 BS-C915 1A2C 65W 安森美NCP1342 纳微NV6115 MPS MP6908 智融SW3516 SW3510 毕亚兹 FC83C 1A2C 65W PI SC1936C PI SC1936C内置 PI SC1936C内置 智融SW3516x2 电友 X21 1A2C 65W 安森美NCP1342 纳微NV6115 MPS MP6908 智融SW3516 SW3518S 京造 TC-028 1A1C 65W PI SC1933C PI SC1933C内置 PI SC1933C内置 智融SW3516 Lapo WT-565C USB-C 65W 安森美NCP1342 英诺赛科INN650D02 MPS MP6908A 精拓F75183A 小米 AD65G USB-C 65W TI UCC28780 纳微NV6115 NV6117 MPS MP6908 赛普拉斯CYPD3174 魅族 GN01 1A2C 65W 安森美NCP1342 英诺赛科INN650D02 安森美NCP4306 伟诠WT6636Fx3 摩米士 UM20CN 1A2C 65W 安森美NCP1342 纳微NV6115 MPS MP6908A 智融智融SW3516 SW3510 努比亚 FC83C 1A2C 65W PI SC1336C PI SC1936C内置 PI SC1936C内置 智融SW5516x2 OPPO VCA7GACH USB-A 65W PI SC1923C PI SC1933C内置 PI SC1933C内置 瑞芯微RK7258 洛兊 RH-PD65W 2C1A 65W 安森美NCP1342 英诺赛科 INN650D02 安森美NCP4306 智融SW3516x2 PAVPOWER RP-PC112 USB-C 61W PI SC1933C PI SC1933C内置 PI SC1933C内置 伟诠WT6636F PAVPOWER RP-CPCN002 1A1C 65W 安森美NCP1342 纳微 NV6115 MPS MP6908A 智融智融SW3516 SW3515S ROxANNE 168 1A1C 65W TI UCC28270 纳微 NV6115 NV6117 TI UCC24612 精拓F75183A SlimQ SLIMQ-GaN65AC 1A1C 65W 安森美NCP1342 纳微NV6115 MPS MP6908 慧能泰HUSB339 资料来源：第三代半导体产业収展报告（2019年）、斱正证券研究所 3.3.2 快充推动GaN 功率器件在消费电子领域应用 总结 射频器件斱面，GaN受到5G推动。GaN射频器件衬底主要采用SiC衬底。Cree拥有最强的实力，在射频应用的 GaN HEMT、尤其是GaN-on-SiC技术斱面，该公司处于领先地位，远远领先日系厂商住友电工和富士通。国 内主要的厂商是海威华芯、三安集成和华进创威。功率器件斱面，快充将成为最大推动力。2019年OPPO、小米在新机型中采用了GaN快充器件，陹着 终端客户 积极推进，消费级GaN手机电源市场起量。除消费电子领域外，欧洲车企积极采纳，车规级GaN充电市场迎来 需求增长。我国GaN产品逐步从小批量研发、向规模化、商业化生产发展。GaN单晶衬底实现2-3英寸小批量产业化，4英 寸已经实现样品生产。GaN异质外延衬底已经实现6英寸产业化，8英寸正在进行产品研収。GaN材料应用范围 仍LED向射频、功率器件丌断扩展。建议关注相关产业链标的：北斱华创（002371）、海特高新（002023）、三安光电（600703）、长电科技（600584）、闻泰科技（600745）、华峰测控（688200）。风险提示 半导体周期持续下行，贸易摩擦拉长周期下行的时间；产品迭代速度较慢，国内竞争者迅速成长；制造过秳中核心设备和原材料遭到禁运，对生产造成丌利影响。

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本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2 三安光电（三安光电（600703）目录目录 一、一、盈利逐步改善，业务稳固中有创新盈利逐步改善，业务稳固中有创新.3 3 （一）盈利逐步改善，行业周期触底有望回升.3（二）员工持股计划完成，彰显公司发展信心.4 二、二、MINI/MICRO LED 蓄势待发，芯片龙头抢占高地蓄势待发，芯片龙头抢占高地.5 5 （一）新兴领域发展进行中.5 1、Mini LED 作为 LCD 显示器的背光.6 2、Mini/Micro LED 显示器.7 3、产业链持续加码，大量终端陆续亮相.8（二）LED 芯片产能集中，新领域将进一步提高壁垒.10（三）公司光电 MINI/MICRO LED 研发超前，产能逐步积累.11 三、三、第三代化合物半导体加速布局，公司稳步前行第三代化合物半导体加速布局，公司稳步前行.1212 （一）第三代化合物在射频、快充等领域成长可期.12（二）海外企业领先，国内企业正在布局.14（三）公司化合物半导体四领域稳定发展.15 四、投资建议四、投资建议.1616 五、风险提示五、风险提示.1616 插图目录插图目录.1818 表格目录表格目录.1818 oPqPqQsMpOqMoPnPqNpQnQ7N9RaQmOmMnPqQkPnMpNeRmMnP6MnMnOxNrMrOxNmQmQ 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 三安光电（三安光电（600703）一、一、盈利逐步改善盈利逐步改善，业务稳固中有创新，业务稳固中有创新 （一）（一）盈利逐步改善，行业周期触底有望回升盈利逐步改善，行业周期触底有望回升 公司主营公司主营全色系超高亮度全色系超高亮度 LED 外延片、芯片、外延片、芯片、-族化合物半导体材料、微波通讯集族化合物半导体材料、微波通讯集 成电路与功率器件、光通讯元器件等成电路与功率器件、光通讯元器件等业务业务。（1）公司核心主业是 LED 芯片制造，作为龙头公 司积极布局新兴领域。三安光电作为国内产销规模首位的 LED 外延片及芯片的生产企业，在 国内产业集中度逐步提高、芯片国产替代进程中，将进一步巩固龙头地位，营收和市场占比 稳固提升。同时三安光电还积极布局 Mini/Micro LED 等新兴领域，并处于国内外领先地位，大幅打开长期增长空间。（2）公司的化合物半导体材料业务，涵盖了微波射频、电力电子、光通讯、滤波器四个领域。公司对-族半导体材料的研究包括 GaAs、GaN、SiC 等化合 物。是制造射频前端、激光发射器、逆变器等电子器件的主要材料。图图 1：三安光电五大核心业务三安光电五大核心业务 资料来源：公司官网，民生证券研究院 2020Q3 公司营收创历史新高公司营收创历史新高，同比、环比利润均呈现增长，同比、环比利润均呈现增长。2020 年第三季度，公司营 收达到 23 亿元，创季度历史新高，同比增长 20%，环比增长 24%。归母净利润达到 3.0 亿 元，同比增长 13%，环比增长 25%；扣非归母净利润达 2.2 亿元，同比增长 6%，环比增长 23%。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 4 三安光电（三安光电（600703）图图 2：单季单季营业收入（亿元）营业收入（亿元）与同比增长率与同比增长率 图图 3：单季归母净利润单季归母净利润（亿元）（亿元）与同比增长率与同比增长率 资料来源：公司年报，民生证券研究院 资料来源：公司年报，民生证券研究院 行业周期行业周期逐渐逐渐触底，新领域产品渗透率逐步提高触底，新领域产品渗透率逐步提高。2018 年中美贸易摩擦、产能扩张等因 素造成了传统 LED 芯片供需结构失调，芯片价格和各公司毛利率普遍下降，LED 行业进入 下行周期。降幅已收敛，价格底部逐渐显现。到 2020 年，历了两年周期下行的 LED 行业逐 渐触底，芯片价格和毛利率逐渐企稳。三安光电作为行业龙头，具有较强的议价能力；并积 极布局 Mini/Micro LED、GaN 等新兴领域，高端产品市场渗透率逐步提升。毛利率一直维持 在同业领先地位。图图 4：2019 年营收年营收 top5 LED 芯片厂商芯片厂商 2016 年至今的毛利率（年至今的毛利率（%）资料来源：公司公告，民生证券研究院 注：华灿光电、三安光电、聚灿光电、乾照光电 2019 年 LED 芯片营收占比为分别为 62%、77%、68%、99%（二）（二）员工持股计划完成，彰显公司发展信心员工持股计划完成，彰显公司发展信心 三安光电第三期员工持股计划实施完毕，合计持有公司股票三安光电第三期员工持股计划实施完毕，合计持有公司股票 7600 万股。万股。三安光电于 2020 年 10 月发布公告推行员工持股计划，参与员工共 3184 人，总金额不超过 16 亿元，股票来 源包括通过二级市场回购（不超过 12.5 亿元）和受让公司回购账户中的股票（2449 万股）。截至 11 月 11 日，第三期员工持股计划已实施完毕，合计持有公司共股本的 1.7%。进行员工 持股计划，表现了公司对未来经营、发展的信心，同时激励了员工动力，对营收和利润提升 有望产生正面影响。-30%-20%-10%0 0%0 5 10 15 20 25 营业总收入YOY-80%-60%-40%-20%0 %0 2 4 6 8 10 12 归属母公司股东的净利润(亿）YOY-20-10 0 10 20 30 40 50 60 2016Q1 2016Q2 2016Q3 2016Q4 2017Q1 2017Q2 2017Q3 2017Q4 2018Q1 2018Q2 2018Q3 2018Q4 2019Q1 2019Q2 2019Q3 2019Q4 2020Q1 2020Q2 2020Q3 三安光电乾照光电 聚灿光电华灿光电 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 5 三安光电（三安光电（600703）二、二、Mini/Micro LED 蓄势待发蓄势待发，芯片龙头抢占高地，芯片龙头抢占高地 （一）（一）新兴领域新兴领域发展发展进行中进行中 LED 相对于其他电光转化手段具有多重优势。相对于其他电光转化手段具有多重优势。与白炽灯、荧光灯不同，LED 的发光不需要 使某种金属材料维持在高能状态（高温、电离），而是利用了通电情况下电场中某些半导体材料中 空穴和光子结合，以光的形式放出能量的特性。这使得它具备：（1）高能效，由于不需要将金属 材料维持在高能状态，因此散热更少、能量转化率更高；（2）单色性强，每种半导体材料发出的 光都集中在某个特定的波长，拓宽了其应用领域；（3）体积小，单个 LED 芯片可以小至微米级；（4）反应时间短，使用寿命长，LED 可以达到极高的闪烁频率，并且维持极长的寿命。LED 的 优越性能，将有力地推动其在显示器领域更大规模的应用。目前，目前，LCD 和和 OLED 显示器占据了重要的市场份额。显示器占据了重要的市场份额。LCD（液晶显示器，Liquid-Crystal Display）通过背光源发光，利用液晶分子控制光的通过量，借助红绿蓝三种不同的滤色片实现彩色显示。现有的大部分 LCD 采用的背光源是普通的白光 LED。OLED（有机发光二极管，Organic Light-Emitting Diode）显示器中三种颜色 RGB 的微小 LED 组成一个发光单元，在不同的电压下可以独 立地发出不同颜色的光，大量发光单元直接组成屏幕。OLED 与普通 LED 的不同在于，其二极管 中使用的是有机半导体。图图 5：LCD、OLED 显示器发光单元示意图显示器发光单元示意图 资料来源：EDNAsia，民生证券研究院 Mini/Micro LED 作为作为 LCD 背光、直显是显示屏领域发展新方向。背光、直显是显示屏领域发展新方向。关于 Mini LED 和 Micro LED 的划分，并没有权威机构给出十分严格的定义，业界一般将 75m 尺寸作为两者的划分界限，75m 以上到 300m 为 Mini LED，更小的为 Micro LED。Micro LED 一般直接用于 LED 直显，而 Mini LED 除了用于 LED 直显之外主要作为 LCD 的背光源以提高显示质量。不同的尺寸下，适用不同的应用方式。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 6 三安光电（三安光电（600703）图图 6：不同尺寸下：不同尺寸下 Mini LED 和和 Micro LED 的应用的应用 资料来源：国星光电，民生证券研究院 1、Mini LED 作为作为 LCD 显示器的背光显示器的背光 侧入式和直下式侧入式和直下式 LCD 都存在不足。都存在不足。LCD 背光方案包括两种：侧入式和直下式。直下式 LCD 中背光单元直接向 LCD 屏幕发光，通过扩散板将光均匀分配到 LCD 屏幕。侧入式 LCD 中背光 单元置于导光板截面边缘，导光板均匀的将光导入。传统 LED 直下式背光无法实现轻薄化，而侧 入式背光需要将发光源安装在导光板侧面，即使实现轻薄化也需要占用一定的侧面空间。此外，两种背光方式的 LCD 在显示质量方面都远不如 OLED 显示器。图图 7：液晶电视侧入式背光方案：液晶电视侧入式背光方案 图图 8：液晶电视直下式背光方案：液晶电视直下式背光方案 资料来源：鸿奕博科技，民生证券研究院 资料来源：鸿奕博科技，民生证券研究院 Mini LED 背光提升了背光提升了 LCD 的性能。的性能。LCD mini LED 的方式将传统 LED 芯片尺寸缩小，把 侧边背光源几十颗 LED 灯珠变成直下式背光源数千颗、数万颗。Mini LED 背光相对于普通的 LCD 具有多方面的优势：（1）色彩完整性更好，液晶面板一般采用白色背光面板，而 Mini LED 背光 直接采用 RGB 三色的 LED 模组，色彩完整性、色域范围好，色彩鲜艳度接近 OLED；（2）更高 的对比度和像素密度，Mini LED 比传统 LED 更小，能够实现 LCD 面板光源更加精细化控制，实 现更高的像素密度，结合更加精细的区域调光 Local Dimming 技术，具备超高对比度能力；（3）轻薄，因为 Mini LED 尺寸更小，且不需要光学混光距离，显示屏厚度更接近 OLED，从而可以在 手机、笔记本电脑等便携式消费电子中得到广泛应用；（4）高亮度（1000nit）与散热均匀，传统 分立 LED 仅能做好其一；（5）目前，mini LED 背光用的是蓝光 LED 荧光膜或 QD 膜，RGB 背 光成本太高短期不会起来 Mini LED 背光背光 LCD 与与 OLED 性能接近，且具备成本和寿命优势。性能接近，且具备成本和寿命优势。使用 Mini LED 作为背光 改进 LCD 由于 OLED 中采用的是有机材料作为发光半导体，因此使用寿命比普通 LED 低，容易 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 7 三安光电（三安光电（600703）出现“烧屏”的问题。LED 和 LCD 具备成熟产业链，Mini LED 背光成本仅为 OLED 的大约 60%，而且随着渗透率提升，成本将持续下降。表表 1：侧入式背光：侧入式背光 LCD、Mini LED 背光背光 LCD、OLED 对比对比 显示技术 侧入光背光 LCD Mini LED 背光 LCD OLED 光源颜色 白色混合光 白色混合光/三基色光 三基色光 光照形式 导出间接光 扩散直接光 直接光 12000-15000nit 挖空避让 X 可实现 可实现 光源边框 占屏比150 160 使用过程功耗 0.91.2w 0.51.5w 0.31.5w 背光成本预估 20USD 2060USD 80100USD 资料来源：高工产研 LED 研究所，民生证券研究院 2、Mini/Micro LED 显示器显示器 Mini/Micro LED 显示器的发光依赖独立的发光单元。显示器的发光依赖独立的发光单元。Micro LED/Mini LED 显示器（Mini LED 显示器又称 Mini LED 直显）和 OLED 显示器的原理类似，由 RGB 三种颜色的 LED 组成一 个发光单元，可以独立地发出不同颜色的光，再由无数个发光单元直接组成显示屏。图图 9：Micro LED 显示器发光单元示意图显示器发光单元示意图 资料来源：EDNAsia，民生证券研究院 Mini/Micro LED 直显是直显是 LED 显示器、小间距显示器、小间距 LED 显示器的发展。显示器的发展。在 Mini LED/Micro LED 推出之前，普通的、小间距 LED 已经用于生产显示器。但是由于技术原因，现有主要的普通 LED 显示屏和小间距 LED 显示屏中，LED 芯片的尺寸和点间距较大，像素密度低，因此常用于室内 外大屏显示领域。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 8 三安光电（三安光电（600703）表表 2：Mini/Micro LED 显示器和普通显示器和普通 LED 显示器对比显示器对比 产品类型 点间距（mm)像素密度（PPI)可分辨极限距离（m)适用场合或观看距离 Micro-LED 300(视网膜屏）人眼不可分辨 消费电子（手机、穿戴产品）0.1 254 0.3 Mini-LED 0.2 130 0.7 LED 电视 0.5 50 1.7 小间距 LED 0.7 36 2.4 1 25 3.4 室内，观看距离 3-6 米 1.2 21 4.1 1.5 17 5.2 2 13 6.9 室内或者室外，观看距离 5-15 米 普通 LED 3 8.5 10.3 4 6 13.7 10 34.3 户外 30 米以上观看 资料来源：利亚德，民生证券研究院 Mini/Micro LED 显示器由于极高的像素密度、低能耗、可无缝拼装，将会先在大屏显示器由于极高的像素密度、低能耗、可无缝拼装，将会先在大屏 TV 和小和小 屏可穿戴设备领域进行渗透。屏可穿戴设备领域进行渗透。Micro LED/Mini LED 显示器由大量 LED 组成，密度大、间距小，因此可以实现更高的像素密度。相对于其他类型的显示器，Micro LED/Mini LED 显示结构简单遮 光部分少，暗部亮度可以更低，能够实现更低的能耗。高像素和低能耗，正是 VR、智能手表等可 穿戴设备需要的。同样，由于 Micro LED/Mini LED 显示器本身就是密集 LED 组成，因此可以支 持多个较小的显示器无缝拼装为大的显示器，有利于其在大屏 TV 方面的应用。小尺寸穿戴设备 和大尺寸的 TV 设备，将会是 Micro LED/Mini LED 显示器最先渗透的领域。表表 3：LCD、OLED、Mini LED、Micro LED 对比对比 显示技术 LCD OLED Mini LED Micro LED 对比度 5000:1 寿命 中等 中等 长 长 反应时间 毫秒级 微秒级 纳秒级 纳秒级 运作温度 -40-100-30-85-100-120 -100-120 成本 低 中 中 高 制程 成熟 成熟 可实现 不成熟 芯片尺寸 X X 100 10 功耗 高 中 低 低 厚度 厚 薄 薄 薄 柔性 不可挠 可绕可卷 可绕可卷 可绕可卷 资料来源：高工产研 LED 研究所，民生证券研究院 Mini/Micro LED 显示屏技术难度更大。显示屏技术难度更大。Micro LED/Mini LED 显示屏技术的难点和关键在于 微缩制程和巨量转移技术，简单地讲就是生产出微米级的 LED 芯片，并将它们转移到驱动背板 上。Mini LED 作为背光时，只是作为光源使用，因此只会用到几千或上万个 LED 芯片（以电视 为例），而 Micro LED/Mini LED 直显用到的 LED 芯片数目则以十万、百万计。更多的芯片数目对 芯片的生产和转移工艺提出了更高的要求，也会产生更高的成本。3、产业链持续加码产业链持续加码，大量终端陆续亮相大量终端陆续亮相 三季度以来大量三季度以来大量 Mini/Micro LED 终端产品亮相。终端产品亮相。随着 Micro LED/Mini LED 全产业链生产技 术的成熟，各大终端厂 Mini LED 背光或 Micro LED/Mini LED 的显示器生产和发布的脚步加快。据不完全统计，仅三季度以来就有超过十款 Micro LED/Mini LED 产品亮相（目前大部分厂商发 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 9 三安光电（三安光电（600703）布的直显产品都称为 Micro LED 显示器）。今年 8 月份，TCL 在海外上市的 Roku 6 系列电视，搭 载 Mini LED 背光显示器，55 英寸的起售价仅为 650 美元，折合人民币约 4500 元，被称为“史上 最便宜”Mini LED 背光电视。群创科技在今年 8 月份和 10 月份连续发布了 Mini LED 背光和 Micro LED 显示器，据 LEDinside 报道，预计 Mini LED 背光显示器明年可以实现商品化。另据 LEDinside 报道，京东方在已推出的 75 英寸 8K、27 英寸玻璃基 4K Mini LED 背光显示屏基础上，将在 Q4 量产出货玻璃基 Mini LED 背光产品。表表 4：2020 年三季度以来发布的年三季度以来发布的 Mini/Micro LED 终端产品终端产品 时间 厂商 产品类型 产品 2020.7 强力巨彩 直显 S0.8 超高清小间距 LED 显示屏，1.6 可实现 2K 显 示，也可实现 4K、8K 显示 2020.7 利亚德 直显 40 英寸 2k（P0.4）、54 英寸 2k（P0.6）、67 英寸 2k（P0.7）、81 英寸 2k（P0.9）四款量产 Micro LED 商显 产品 2020.8 TCL Mini LED 背光 Roku 6 系列电视，支持 120Hz 刷新率，55 英寸的起售 价为 650 美元 2020.8 群创 Mini LED 背光 55 英寸 AM Mini LED 可卷曲公众显示器。该产品搭载 软性基板，具备高曲率、高亮度、高对比、高清晰动态 画质等特性，对标可卷曲 OLED 技术。2020.9 LG 直显 LG Magnit 的 163 吋 Micro LED 电视，由多个 640 x360 的显示模块无缝拼接而成，像素点间距为 0.93mm，亮 度为 600 尼特，峰值为 1200 尼特，对比度为 150000：1 2020.9 小米 Mini LED 背光 “至尊纪念版”82 英寸 Mini LED 电视。这是小米首款 Mini LED 电视，搭载了 15360 个 Mini LED 灯珠、960 分区背光系统和 60 颗独立控光芯片。7680 x4320 的 8K 分辨率、120Hz 的刷新率、2000nits 的峰值亮度、400000：1 的高对比度、量子点和 98%P3 广色域，支 持 HDR10、杜比视界及 HLG 等 2020.10 康佳 Mini LED 背光 75 英寸 8K Mini LED 电视，采用 20000 多颗 Mini LED 芯片，背光分区达 5184，直接采用芯片 2020.10 群创 直显 视网膜光转换 AM Micro LED 拼接显示器，具备超高对 比、超广角、无色偏、高色彩饱和度、视网膜画质、无 缝拼接等特性 2020.10 洲明科技 Mini LED 背光 第四代 UMini 显示屏，涵盖 P0.7、0.9、1.2、1.5 四种 点间距产品 2020.10 TCL 华星 Mini LED 背光 四款 Mini LED 新产品：142 英寸 IGZO 玻璃基主动式 MLED 显示屏、48 英寸 8K In-cell Touch AM Mini LED 背光曲面车载屏、65 英寸 8K 0.3mm 极窄边框 LCD、27 英寸 480Hz R800 Gaming MNT，覆盖直显、车载、电视机、显示器 资料来源：高工产研 LED 研究所，民生证券研究院 全产业链加码全产业链加码 Mini/Micro LED，苹果新产品或将搭载，苹果新产品或将搭载 Mini LED 背光。背光。Micro LED/Mini LED 领域广阔的市场空间吸引了从设备到终端、下游科技巨头加大该领域的投资。据高工新型显示不 完全统计，截止 10 月底，2020 年投向 Mini/Micro LED 领域的资金已经接近 380 亿元，其中 LED 产业链企业的投资约为 288 亿元，LED 芯片企业投向 Mini/Micro LED 领域的资金已经超过了 165 亿元，占该领域投资规模的 43.42%。据 LEDinside 预测，明年发布的 12.9 英寸 iPad pro、16 英寸 MacBook 和 27 英寸 iMac 将会搭载 Mini LED 背光 LCD。鉴于 OLED 屏幕的推广历程，苹果新产 品采用 Mini LED 作为背光，有望进一步加速 Mini LED 的应用。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 10 三安光电（三安光电（600703）表表 5：2020 年年 Mini/Micro LED 相关投资项目相关投资项目 立项时间 投资主体 投资项目 投资金额 2020.1 奥拓电子 Mini LED 智能制造基地建设项目 7000 万 2020.3 东贝光电 6 条智能化产线 约 4.4 亿 2020.4 华灿光电 Mini/Micro LED 的研发与制造项目 14 亿 2020.4 晶电 Mini LED 产能规划与建设 约 12.5 亿 2020.4 洲明科技 洲明科技大亚湾 LED 显示屏智能化产线建设项目 9.6 亿 2020.4 芯瑞达 新型平板显示背光器件扩建项目 2.68 亿 2020.5 聚灿光电 高光效 LED 芯片扩产升级项目 9.5 亿 2020.5 兆驰光元 新增 2000 条 LED 封装生产线 20 亿 2020.5 苹果 Mini/Micro LED 生产基地 约 23 亿 2020.5 瑞丰光电 Mini LED 背光封装生产项目 4.1 亿 2020.7 惠特 智慧化工厂 约 12 亿 2020.7 隆利科技 Mini LED 显示模组新建项目 2.56 亿 2020.8 国星光电 国星光电吉利产业园项目 19 亿 2020.9 聚灿光电 聚灿光电扩产项目 35 亿 2020.9 深德彩 Mini LED 智能屏产线项目 10 亿 2020.10 精测电子 Micro LED 显示全制程检测设备的研发及产业化项目 3.65 亿 资料来源：LEDinsede，高工产研 LED 研究所，民生证券研究院 （二）（二）LED 芯片产能集中，新领域将进一步提高壁垒芯片产能集中，新领域将进一步提高壁垒 LED 芯片产业链向中国转移，芯片产业链向中国转移，2018 年中国年中国 LED 芯片产能占世界比例超过芯片产能占世界比例超过 70%。2016 年下 半年开始，LED 芯片供不应求，产业迎来上行周期，以三安光电、华灿光电、乾照光电为代表的 大企业大量扩产。根据高工 LED 的数据，到 2017 年，中国大陆 LED 芯片行业产值规模达到 188 亿元，同比增长近 30%。2018 年底，经历了长时间的扩产周期，LED 芯片产能都已陆续释放，中 国大陆产能占世界比例达到 72%，营收占比达到 67%。图图 10：中国：中国 LED 芯片产值、增速（单位：亿元，芯片产值、增速（单位：亿元，%）资料来源：高工 LED，民生证券研究院 LED 芯片产业形成了更高的规模、技术门槛。芯片产业形成了更高的规模、技术门槛。在 2016、2017 年的大规模扩产之后，照明领 域接近饱和，LED 芯片价格持续下降，这也导致主要 LED 厂商的毛利率下降。低端 LED 芯片饱 和的产能和较低的利润水平，要求有竞争力的厂商要有更强的规模效应，阻止新厂商投产。在高 0 0%0 50 100 150 200 250 20142015201620172018 中国LED芯片产值增速 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 11 三安光电（三安光电（600703）端 Mini LED/Micro LED 领域，生产技术要求高，关键的微缩制程和巨量转移技术都考验厂商的 技术积累。另外，相比于普通 LED 芯片的生产，生产 Mini LED/Micro LED 的投入更高，进一步 提高了行业的规模门槛。图图 11：中国：中国 LED 芯片产值、增速（单位：亿元，芯片产值、增速（单位：亿元，%）资料来源：高工 LED，民生证券研究院 （三）（三）公司公司光电光电 Mini/Micro LED 研发超前，产能逐步积累研发超前，产能逐步积累 与与三星三星进行进行战略战略合作，合作，Mini/Micro LED 芯片率先批量进入市场。芯片率先批量进入市场。三安光电是最早进入 Mini LED 和 Micro LED 的公司，早在 2017 年公司 Mini LED 芯片即实现量产销售，比友商提前一年 左右。三星在 2018 年便与三安光电签署长期协议，购买厦门三安的 LED 芯片，并考虑在大客户 量产时将厦门三安作为 Micro LED 芯片首要供应商。公司的 Mini LED 芯片也有望批量供货国际 大客户，用于平板与笔记本电脑。签约签约 TCL 华星成立联合实验室，推进华星成立联合实验室，推进 Micro LED 进程。进程。Micro LED 芯片和转移技术开发需 要后端面板配合。2020 年 6 月三安宣布出资 45%与 TCL 建立联合实验室，实现 Micro LED 显示 器件端到端技术研发与规模量产，包括 Micro-LED 芯片、转移、Bonding、彩色化、检测、修复、驱动、补偿、模组等技术。泉州三安泉州三安定增定增 70 亿亿、湖北三安、湖北三安建设中，建设中，助力助力 Mini/Micro LED 产能释放和研发产能释放和研发。2018 年三 安光电在福建泉州投资 333 亿元，进行包括高端氮化镓、砷化镓 LED 衬底、外延、芯片的研发 与制造产业化项目在内的七大产业化项目。目前泉州三安部分设备调试完成，正逐步释放产能。2019 年向泉州三安定增 70 亿，总投资 138 亿进行半导体研发与产业化项目（一期）的建设。募 投主要投向 LED 中高端产品，包括高端氮化镓 LED 外延芯片、高端砷化镓 LED 外延芯片、Mini/Micro LED、大功率三基色激光器、车用 LED 照明等。2019 年成立湖北三安光电有限公司，主要从事 Mini/Micro LED 外延和芯片产品及相关应用的研发、生产及销售，预计 36 个月投产，48 个月达产。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 12 三安光电（三安光电（600703）三、三、第三代化合物半导体第三代化合物半导体加速布局，加速布局，公司公司稳步前行稳步前行 （一）（一）第三代化合物第三代化合物在射频、快充等领域成长可期在射频、快充等领域成长可期 第三代化合物半导体更适宜高功率、高频率领域，应用领域广阔。第三代化合物半导体更适宜高功率、高频率领域，应用领域广阔。因其禁带宽度2.3（e），因此又称为宽禁带半导体材料。第三代半导体材料的禁带宽度、热导率、饱和电子漂移速率和击 穿场强等方面均有更好的表现。SiC 的禁带宽度是 Si 的 3 倍，热导率约为 Si 的 4-5 倍，击穿电压 为 Si 的 8 倍，电子饱和漂移速率为 Si 的 2 倍，相比于传统的 Si 材料更适合制造耐高温、耐高压 以及耐大电流的大功率器件。第三代半导体由于具有更优的禁带宽度、热导率、饱和电子

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pOrOqQoQqRmQpOtRnQqPmRaQ8Q7NsQoOoMmMfQqRqRfQtQrR8OpOsOxNsPpQvPrQnO 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 3 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 目录目录 一、下游需求旺盛驱动功率半导体市场规模增一、下游需求旺盛驱动功率半导体市场规模增长长.4 （一）功率半导体用途广泛，市场空间广阔.4（二）新能源汽车产业发展提振功率半导体需求.6（三）新能源发电装机量持续增长，带动功率半导体需求提升.10（四）5G 时代四大场景，驱动功率半导体需求提升.11（五）消费电子为功率半导体带来巨大增量.12 二、晶圆代工产能紧张，有望带动功率半导体二、晶圆代工产能紧张，有望带动功率半导体价格上涨价格上涨.14 三、性能优势三、性能优势加速发展集成电路制造业;提升先进封装测试业发展水 平;突破集成电路关键装备和材料;并从成立国家集成电路产业发展领导小组、设立国 家产业投资基金、加大金融支持力度、落实税收支持政策、加强安全可靠软硬件的推 广应用、强化企业创新能力建设、加大人才培养和引进力度、继续扩大对外开放等八 个方面配备了相应的保障措施。2015.05 国务院 中国制造 2025 着力提升集成电路设计水平，不断丰富知识产权(IP)和设计工具，突破关系国家信 息与网络安全 及电子整机产业发展的核心通用芯片，提升国产芯 片的应用适配能 力。掌握高密度封装及三维(3D)微组装技术，提升封装产业和测试的自主发展能 力。形成关键制造装备供货能力。2017.01 财政部、科技部、国家发改委、工信 部 战略性新兴产业重点 产品和服务指导目录 2016 版）明确电力电子功率器件的战略性新兴行业地位，包括 MOSFET，IGBT 及模块，12 英寸 以上大功率晶闸管，中小功率智能模块等 2017.09 国务院办公厅 国务院办公厅关于进 一步激发民间有效投资 活力促进经济持续健康 发展的指导意见 提出发挥财政性资金带动作用，通过投资补助、资本金注入、设立基金等多种方式，广泛吸纳各类社会资本，支持企业加大技术改造力度，加大对集成电路等关键领域和 薄弱环节重点项目的投入。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 23 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 2020.08 国务院 国务院关于印发新时 期促进集成电路产业和 软件产业高质量发展若 干政策的通知 （国发20208 号）规定了不同纳米级别、经营期限的集成电路生产企业或项目的企业所得税的优惠政 策，免除了进口自用生产设备、原材料及零配件的关税，从税收政策上支持集成电路 生产企业的发展。规定了集成电路的设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业 的税收优惠。另外从投融资政策、研究开发政策、进出口政策、人才政策等八方面全 面支持集成电路产业的发展。资料来源：国务院、国家发改委、工信部，民生证券研究院 （三）技术进步产能扩张，国产替代未来可期（三）技术进步产能扩张，国产替代未来可期 国内功率半导体厂商研发支出国内功率半导体厂商研发支出/人员不断扩大。人员不断扩大。近年来国内厂商加大研发投入，研发 支出快速增长，多家厂商 2020 年度前三季度的研发支出已接近 2019 年全年水平，研发人 员数量也呈快速增加趋势。图图34:国内功率半导体厂商研发支出国内功率半导体厂商研发支出（万元）（万元）图图35:国内功率半导体厂商研发人员数量国内功率半导体厂商研发人员数量（人）（人）资料来源：公司公告，民生证券研究院 资料来源：公司公告，民生证券研究院 部分产品技术水平已达到国外主流水准。部分产品技术水平已达到国外主流水准。持续的研发投入带来了国内功率半导体厂 商的技术进步。部分功率半导体产品已达到与国外主流竞品的同等技术水平。比如，华润 微已建立国内领先的 Trench-FS 工艺平台，具备 600V-6500V IGBT 工艺能力，在 MOSFET 方面可提供-100V 至 1500V 的全系列产品。斯达半导拥有基于第六代 Trench Field Stop 技 术的 1700V IGBT 芯片及配套的快恢复二极管芯片技术。新洁能 MOSFET 国内领先，可 提供 12-250V 沟槽型/500-900V 超结/30-300V 屏蔽栅 MOSFET 产品，性能接近英飞凌主 流产品。表表4:国内主要功率半导体厂商概况国内主要功率半导体厂商概况 公司名称公司名称 产业链环节产业链环节 市场地位市场地位 主要产品及技术储备主要产品及技术储备 MOSFETMOSFET 工艺工艺 IGBTIGBT 工艺工艺 新洁能 设计&封测 名列“中国半导体功率器件 十强企业”，2019 排名第 6 MOSFET，IGBT 等，储备 SiC 肖特基二极管工艺、氮化镓 功率 HEMT 工艺等 超结功率 MOSFET，对标 英飞凌 cool-MOSTM 产品 斯达半导 设计&封装 2018 年 IGBT 领域全球排名 第 8，国内排名第 1 IGBT 模块（IGBT 芯片，快恢 复二极管芯片）第六代 Trench Field Stop 技术的 1700V IGBT 3841 4904 5400 5241 2162 3284 3450 2910 2095 2604 3718 4879 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 斯达半导新洁能捷捷微电 145 22 31 65 81 100 120 0 20 40 60 80 100 120 140 160 斯达半导新洁能捷捷微电 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 24 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 闻泰科技 IDM 安世在多品种功率半导体细 分市场中排名全球前三，中 国 2020 年度最佳 IDM MOSFET 等，旗下安世半导体 的 GaN、SiC 器件（其中 GaN FET 已通过车规级认证，开 始向客户供货）RDS（on）最低的超微型 MOSFET,对标 NXP 相应产 品。华润微 IDM 国内空间最大、品线最全的 功率半导体厂商，MOSFET 领域龙头 MOSFET、功率 IC、IGBT、二 极管等 中低压功率 SGT MOSFET 对标国际先进水平 最新的第六代 捷捷微电 IDM 消费电子晶闸管龙头,2019 年晶闸管全球市占率约 6%，国内市占率 45%以上 晶闸管、MOSFET、IGBT 等，储备氮化镓技术、大功率半 导体器件 SGT 技术等 扬杰科技 IDM 功率器件产品线齐全，中国 半导体功率器件十强企业，2016/2017 年都位列第二名 二极管、整流桥、MOSFET、IGBT、硅片等，储备 SiC 功 率器件、MOS 系列产品等 推出 SGT NMOS 和 SGT PMOS N/P 30V150V 等系 列产品；英飞凌对应产 品电压规格为 12V-300V。槽场终止 1200V IGBT 芯片系列对应 英飞凌目前主流产 品 士兰微 IDM 国内唯一的 8 英寸功率半导 体 IDM IGBT、Mini LED，高压、高 功率器件等产品 MOSFET、LED 芯片等 超薄片槽栅 IGBT（第六代技术）立昂微 材料&制造 全球硅片排名第 7；国内硅 片市占率 30%，排名前列；车载电源开关资格认证的肖 特基二极管芯片供应商 肖特基二极管芯片及 MOSFET 芯片、半导体硅片，射频芯 片，储备 GaN 器件 引进日本三洋半导体 MOSFETT 的完整知识产权 及工艺技术 派瑞股份 设计&制造 高压直流阀用晶闸管在国内 超高压和特高压直流输电工 程中拥有较高的市场份额 晶闸管系列产品 资料来源：各公司公告，民生证券研究院 国内厂商国内厂商产能扩张产能扩张助力份额提升助力份额提升。在技术进步的同时，国内功率半导体厂商也不断加 大投资建厂步伐，扩大产能以提升市场份额。如：斯达半导投资 2.5 和 2.2 亿元用于新能 源汽车用 IGBT 模块扩产项目和 IPM 模块项目，士兰微投资 15 亿元用于 8 英寸生产线，新洁能投资 3.2 亿元用于半导体功率器件封装测试产线。表表5:国内主要功率半导体厂商概况国内主要功率半导体厂商概况 公司名称公司名称 项目名称项目名称 预计完工时间预计完工时间/建建 设周期设周期 预计年产量预计年产量 计划投资计划投资 总额（万总额（万 元元 派瑞股份 大功率电力半导体器件及新型功率器件产业 化项目 2024 年 57,031 新洁能 半导体功率器件封装测试生产线建设 32,015 斯达半导 新能源汽车用 IGBT 模块扩产项目 IPM 模块项目 700 万个 25,000 22,000 士兰微 8 英寸生产线 2024 年 12 月 150,000 华微电子 8 英寸生产线 2020 年 96 万片 闻泰科技 12 英寸功率半导体自动化晶圆制造中心 2-3 年 1,200,000 资料来源：公司公告，民生证券研究院 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 25 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 通过以上分析，我们认为通过以上分析，我们认为国内厂商有望凭借技术进步、成本优势和快速响应能力实现国内厂商有望凭借技术进步、成本优势和快速响应能力实现 国产替代国产替代、份额提升份额提升。当前功率半导体国产化率较低主要集中在高端产品领域。但功率半 导体行业因为技术迭代较慢、产品生命周期较长、投资强度相对较小的特点，有望成为国 产替代的最佳赛道。当前国内功率半导体厂商凭借持续的研发投入，部分产品的性能已达 到国际主流水平，在国内政策积极支持的有利条件下，有望凭借技术进步、快速响应能力 和成本优势完成国产替代，实现市场份额的大幅提升。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 26 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 五五、投资建议投资建议 下游需求旺盛，带动功率半导体市场空间持续增长，叠加 8 英寸晶圆代工产能紧张，功率 半导体价格有望上涨，迎来量价齐升。国内厂商有望凭借技术进步、产能扩张、成本优势和快 速响应能力实现份额提升。建议关注：立昂微、斯达半导、华润微、新洁能、闻泰科技、扬杰 科技、捷捷微电。立昂微：国内硅片龙头企业，布局肖特基二极管、立昂微：国内硅片龙头企业，布局肖特基二极管、MOSFET 功率芯片功率芯片。立昂微为国内硅 片龙头，深耕硅材料领域 20 年，掌握从拉单晶到外延片的完整硅片生产工艺，产品覆盖 6/8/12 英寸硅片，其中“12 英寸集成电路用硅片项目”建成后产能将达到 15 万片/月。公司同时切入 中游功率器件和砷化镓射频芯片制造领域，打造从硅片到芯片的一站式制造平台。功率半导体 产品包括肖特基二极管和 MOSFET 芯片，其中肖特基二极管的产能达到 10 万片/月。公司肖 特基芯片已经获得国际一流汽车电子企业博世和大陆集团的体系认证，竞争优势显著。射频芯 片方面，现有砷化镓射频芯片产能 3 万片/年，预计 2021 年 6 月底扩产至 7 万片/年。随着下 游需求旺盛，带动公司产能利用率提升，叠加明年新产能扩产，有望迎来业绩高增。斯达半导：专注于斯达半导：专注于 IGBT 模块产品，市占率国内第一、全球第模块产品，市占率国内第一、全球第八八。公司自主研发设计 IGBT 芯片和快恢复二极管芯片，并封装成 IGBT 模块对外销售，产品主要应用于工业控制、电源、新能源汽车、变频白色家电等行业。2018 年公司在 IGBT 市场的份额位居国内第一、全球第 八，与上海华虹、上海先进等代工厂商合作多年，主要客户均为国内外大型企业。公司针对不 同客户的需求，开发出多种系列的 IGBT 模块产品，已经成为国内多家知名变频器企业的 IGBT 模块主要供应商，并成功跻身于国内汽车级 IGBT 模块的主要供应商之列，与国际企业 同台竞争，不断扩大市场份额。此外，在新能源汽车和家电行业蓬勃发展的背景下，公司顺应 市场需求扩充产能提高市场竞争力，募集资金投入新能源汽车用 IGBT 模块扩产项目和 IPM 模块项目，完全达产后 IGBT 模块产能将达到 120 万个/年，年均利润增厚 0.64 亿元；IPM 模 块产能达到 700 万个/年，年均利润增厚 0.50 亿元。华润微：国内功率华润微：国内功率 IDM 龙头，龙头，MOSFET 市占率国内第一市占率国内第一。公司是国内最大的功率器件 IDM 厂商，主要提供 MOSFET、IGBT、FRD、SBD 等功率器件产品。其中在 MOSFET 领域，目前公司是国内少数能够提供-100V 至 1500V 范围内低、中、高压全系列 MOSFET 产品的 企业，包括沟槽栅 MOS、平面栅 VDMOS 及超结 MOS 等，可以满足不同客户和不同应用场 景的需要。新洁能：新洁能：MOSFET 产品系列齐全，对标国际一流厂商产品系列齐全，对标国际一流厂商。公司专注于 MOSFET、IGBT 等 半导体芯片和功率器件的研发设计，按产品平台分为沟槽型 MOS、超结 MOS、屏蔽栅 MOS、IGBT，产品覆盖 12V-1350V 电压范围、0.1A-350A 电流范围的多系列细分型号，产品性能已 接近国外主流厂商水平。公司未来将逐步加大超结、屏蔽栅、IGBT 产品的占比，达到 50%以 上，同时预计 2021 年推出第三代半导体产品，丰富公司的产品系列和提升产品竞争力。此外，公司通过与代工厂商华虹合作，成为国内第一个量产 12 英寸平台芯片产品的功率半导体厂商，预计未来 12 寸产能将进一步增加。闻泰闻泰科技：收购安世切入功率半导体，与科技：收购安世切入功率半导体，与 ODM 业务协同发展业务协同发展。公司是全球手机 ODM 龙 本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 27 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 头企业，市占率稳居全球第一，同时积极拓展业务类型，目前已新增笔电、IoT 模块、CPE、工业网关、TWS 耳机等新产品线，加上对供应链的精细化管理，大幅提升盈利能力和市场竞 争力。此外，公司 2019 年顺利完成对安世集团的收购，纳入安世的半导体业务与传统的 ODM 业务形成互补。安世是全球领先的功率半导体厂商，在各细分产品领域的市占率均排在全球前 列，产品广泛应用于汽车电子、消费电子、计算机等领域，服务于博世、华为、苹果、三星等 国内外主流客户。在 5G 应用需求旺盛、汽车电子化程度不断加深的推动下，稳健增长、稳定 客户、稳定现金流的安世半导体将充分发挥与 ODM 业务的协同作用。扬杰科技：不断优化晶圆线产品结构，持续向高端转型扬杰科技：不断优化晶圆线产品结构，持续向高端转型。公司采用 IDM 的经营模式，主 要提供功率二极管、整流桥、三极管、MOSFET 和 IGBT 等功率器件，产品广泛应用于 5G、电力电子、消费类电子、安防、工控、汽车电子等诸多领域。公司持续建设中高端二极管、MOSFET、IGBT 等产品线，并同步推进碳化硅基同类晶圆和封装产线的建设，目前 PSBD、TSBD 芯片已实现全系列量产并持续扩充新规格，LBD、TMBD、ESD 防护芯片、LOW VF 等 新产品已实现小批量多规格量产。捷捷微电：国内晶闸管龙头，逐步拓宽功率器件产品种类捷捷微电：国内晶闸管龙头，逐步拓宽功率器件产品种类。公司以晶闸管业务起家，至今 已有 25 年研发历史，2019 年晶闸管业务营收超过 3.3 亿元，以 2019 年全球晶闸管 7.78 亿美 元的市场空间计算，公司的全球市占率约为 6.06%，是国内晶闸管行业的龙头企业。此外，公 司积极拓宽产品系列，向功率器件全领域延伸，目前主要产品包括晶闸管器件和芯片、防护类 器件和芯片、二极管器件和芯片、MOSFET 器件和芯片、碳化硅器件等。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 28 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 六六、风险提示风险提示 下游下游需求不及预期需求不及预期。功率半导体是新能源汽车领域、工业电子领域和消费电子领域使用的 核心元器件。若未来新能源汽车渗透率不及预期，家电销售不及预期，5G 基础建设不及预期，功率半导体出货都会受到影响。客户认证不及预期客户认证不及预期。高端功率半导体器件中，国外厂商市占率较高。若国内终端厂商对功 率器件认证进度缓慢，实现期间国产化的进程将受影响。国产替代国产替代不及预期不及预期。目前功率半导体器件中，只有二极管可做到全面替代，MOSFET，IGBT 等中高端器件替代率较低。若国内厂商研发进度不及预期，将会对国内厂商经营业绩产生影响。本公司具备证券投资咨询业务资格，请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 29 Table_Page 深度研究深度研究/电子电子 插图目录插图目录 图 1:功率半导体的应用领域.4 图 2:功率半导体按类型分类.4 图 3:全球功率半导体市场空间（亿美元）.5 图 4:中国功率半导体市场空间（亿美元）.5 图 5:2019 年全球功率半导体下游应用领域占比.5 图 6:2019 年中国功率半导体下游应用领域占比.5 图 7:全球主要国家二氧化碳排放管理与发展.6 图 8:纯电动汽车结构图.7 图 9:中国汽车、新能源汽车销量测算（万辆）.7 图 10:新能源电动汽车直流充电桩控制电路图.8 图 11:新能源电动汽车交流充电桩控制电路图.8 图 12:中国充电桩保有量与测算（万辆）.9 图 13:采用全桥拓扑架构的光伏逆变器电路.10 图 14:光伏逆变器成本结构占比.10 图 15:带动功率半导体增长的四个 5G 场景.11 图 16:不同通信制式下基站耗电量对比图.11 图 17:4G、5G MIMO 功率半导体用量对比.11 图 18:快速充电器电路示意图.12 图 19:单机家电平均功率半导体使用量（欧元）.13 图 20:全球家电出货量（百万台）.13 图 21:部分 8 英寸晶圆代工厂产能利用率.14 图 22:全球 8 英寸厂和 12 英寸厂数量变化.15 图 23:SiC 器件的主要应用领域.16 图 24:SiC，GaN，Si 在功率半导体器件中的渗透率.17 图 25:SiC 功率元件市场发展与应用趋势（亿美元）.18 图 26:GaN 功率元件市场发展与应用趋势（亿美元）.18 图 27:2017 年功率半导体各器件国产化率.19 图 28:2018 年全球功率半导体分立器件及模组的竞争格局.19 图 29:中国二极管及类似半导体器件进出口情况.20 图 30:2018 年全球 IGBT 分立器件市场格局.20 图 31:2018 年全球 MOSFET 分立器件市场格局.20 图 32:2019 年国内功率半导体厂商营收（亿人民币）.21 图 33:英飞凌各代 IGBT 产品进入市场后收入变化情况.21 图 34:国内功率半导体厂商研发支出（万元）.23 图 35:国内功率半导体厂商研发人员数量（人）.23 表格表格目录目录 表 1:中国新能源汽车功率半导体市场空间测算.8 表 2:中国充电桩 IGBT 市场空间测算.9 表 3:功率半导体行业政策梳理.22 表 4:国内主要功率半导体厂商概况.23 表 5:国内主要功率半导体厂商概况.24

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华润微公司作为特色工艺超级平台，目前已实现国内首条 6 英寸 SiC 生产线的量产，有望全 面布局包括 SiC 和 GaN 在内的第三代半导体产业链，构筑第二增长曲线。特色工艺平台持续加深布局，驱动 SiC 等第三代半导体领域全面发展。公司目前已构建出一个强大特色工艺平台并且持续加深布局，拥 有极强的技术与产品拓展性，有助于公司进一步深化在第三代半导体 领域的优势，并更快速突破到新产品和新市场中，公司业绩将进一步 迎来多轮驱动。公司第三代半导体业务不断取得突破性进展，驶入发展快车道，有望 构筑第二增长曲线。目前，公司国内首条 6 英寸商用 SiC 晶圆生产线 开始量产，第二代 SiC JBS 产品已经产出样品，GaN 器件也取得进一 步突破。公司凭借国内少有的 IDM 模式以及在功率器件领域雄厚的 技术积累，未来将在第三代半导体业务上进一步取得新的突破。公司通过增资扩股协议，持有 SiC 外延晶片企业瀚天天成 3.24%的 股权，通过资本合作和业务合作积极带动 SiC 业务的发展和布局。瀚天天成是一家集研发、生产、销售 SiC 外延晶片的高新技术企业。公司通过增资扩股，积极布局和拓展 SiC 业务及供应链的上游,有利 于加强产业链的延伸布局，为长期发展打下坚实的基础。

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v1.0 How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors Whitepaper 07-2020 How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 2 07-2020 Table of contents 1 Introduction 3 2 Why do SiC based devices require some additional and different reliability tests compared to Si based devices?4 3 Gate-oxide reliability of industrial SiC MOSFETs FIT rates and lifetime 5 3.1 Introduction to gate oxide reliability for SiC MOSFETs 5 3.2 Basic aspects of SiC MOSFET gate-oxide reliability screening 5 3.3 Stress tests for extrinsic gate-oxide reliability evaluation 7 3.3.1 Marathon stress test 7 3.3.2 Gate voltage step-stress test 9 3.4 Conclusions 10 4 Gate-oxide reliability of industrial SiC MOSFETs Bias Temperature Instabilities(BTI)11 4.1 Parameter variations of SiC MOSFETs under constant gate bias conditions(DC BTI)11 4.1.1 Introduction to DC BTI 11 4.1.2 Measuring DC BTI in SiC power devices 12 4.1.3 Comparison of DC BTI in SiC and Si power MOSFETs 13 4.2 Parameter variations of SiC MOSFETs under real world application gate switching operating conditions(AC BTI)16 4.2.1 Introduction 16 4.2.2 AC BTI modelling 17 4.2.3 Basic characteristics of AC BTI 18 5 Silicon carbide cosmic ray robustness 22 6 Short circuit ruggedness of CoolSiC MOSFETs 26 7 SiC body diode bipolar degradation 28 7.1 Mechanism 28 7.2 Effects in the application 29 7.3 CoolSiC MOSFET strategy to eliminate the risk 29 8 Qualification at the product level 30 8.1 Testing beyond todays standards according to real world mission profiles 30 8.2 AC-HTC test procedure 33 8.3 Power cycling seconds 34 8.4 Long-term application tests 35 9 Automotive qualification:an approach beyond the standard 36 9.1 Higher field reliability for automotive SiC customers 38 9.2 No compromises on robustness against humidity for automotive parts 39 10 Industry standards for SiC device reliability and qualification 41 How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 3 07-2020 1 Introduction Infineons CoolSiC trench based silicon carbide power MOSFETs represent a dramatic improvement in power conversion switching device Figure Of Merit(FOM)values with outstanding system performance.This enables higher efficiency,power density and reduced system cost in many applications.This technology can also be considered as being an enabler for new applications and topologies.However,as with all new technologies,it is essential that a thorough technology development and product qualification procedure is followed.Only in this way can design lifetime and quality requirements for power conversion systems be achieved.Despite the similarities to silicon,e.g.the vertical device structures,the presence of a native oxide like SiO2 or the majority of processing steps,there are still important differences related to the material properties itself and the operating modes of these new power devices.As these differences are substantial,their impact on the operation in the final application and on the required development and reliability qualification processes must be carefully considered.This paper describes the major steps in the release process that Infineon has used to successfully qualify CoolSiC technology and products.Key failure mechanisms are described,and the means to ensure safe and reliable operation in a wide variety of applications are provided.Through this approach,many risks our customers would otherwise encounter are avoided and a safe path to the reliable use of Infineon CoolSiC technology is provided.This publication also holds tutorial value to engineers with an interest in better understanding silicon carbide related reliability.How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 4 07-2020 2 Why do SiC based devices require some additional and different reliability tests compared to Si based devices?One of the success factors of implementing SiC as a power device material is the chance to adopt many of the well known device concepts and processing technologies from silicon.Among those are the basic device designs like vertical Schottky diodes or vertical power MOSFETs(after some detours via JFETs and BJTs as alternative structures).Thus,many of the procedures used to verify the long term stability of silicon devices could be transferred to SiC.Nevertheless a deeper analysis has shown that SiC based devices require some additional and different reliability tests compared to Si based devices.The major items which turned out to be relevant are the following:The material itself with its specific defect structures,anisotropies,mechanical and thermal properties etc.The larger bandgap with its implications on the density and dynamics of interface traps in MOS based devices Up to about 10 x higher electrical fields in operation within the material itself and at the outside interfaces,e.g.device edges(including new edge termination designs),plus its impact on oxide lifetime New operating modes where high voltage operation(VDS 1000 V)and fast switching(50 V/ns)are combined The listed items may have an influence on nearly all established qualification tests.Power cycling second tests will lead to different results due to different mechanical properties.Contrary to silicon based power devices the setup of oxide reliability tests for SiC have to also cover stability in blocking mode.Furthermore,for many existing qualification standards that specify accelerated tests,models are used to extrapolate the test data and correlate it to real world application conditions.These model parameters need to be verified for their application and accuracy with respect to SiC.Infineon has intensely analyzed all of these items over the last 25 years during the development and production of SiC based power devices.New tests have been developed to address different operating modes not seen by silicon power semiconductors and other tests have been modified to take into account SiC specific requirements.It is important to emphasize,that key parts of the characterization and validation scheme are based on a mission profile based stress analysis.This was done in order to assess the critical operating conditions for SiC devices and to understand new potential failure mechanisms.The details are described in the following chapters.How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 5 07-2020 3 Gate-oxide reliability of industrial SiC MOSFETs FIT rates and lifetime 3.1 Introduction to gate oxide reliability for SiC MOSFETs High numbers of early gate-oxide failures have hampered the commercialization of SiC MOSFETs for many years,and provoked skepticism whether SiC MOS switches would ever be as reliable as their Si counterparts.During the last decade,SiC technology has substantially matured and SiC MOS devices have exhibited gradual improvements in gate-oxide reliability.This has opened the door for their successful introduction into the mass market.In the field of gate-oxide reliability,there is a lot of expertise that can be reused from Si technology.For instance,it was shown that the physical breakdown strength of SiO2 on SiC is similar,if not identical,to SiO2 on Si 1.This means that the overall breakdown stability of SiO2 fabricated on SiC is as good as SiO2 fabricated on Si.The shortcoming in gate-oxide reliability of SiC MOSFETs with respect to Si MOSFETs is due to“extrinsic”defects.Extrinsic defects are tiny distortions in the gate-oxide,which act as local oxide thinning,cf.Figure 1.Figure 1 Schematic representation of extrinsic defects in SiO2.Extrinsic defects can be physical oxide thinning due to,for instance,a distorted oxide on top of an EPI/substrate defect or electrical oxide thinning caused by a degraded dielectric field strength due to inclusions of metallic impurities,particles or porosity 2.Such distortions may originate from EPI or substrate defects 2,metallic impurities,particles or other extrinsic inclusions in the gate-oxide incorporated during device fabrication.3.2 Basic aspects of SiC MOSFET gate-oxide reliability screening At the end of processing,gate-oxides fabricated on SiC have typically a much higher early failure probability because they exhibit higher numbers of extrinsic defects,cf.Figure 2.How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 6 07-2020 Figure 2 Schematic representation of the extrinsic and intrinsic Weibull distributions for SiC MOSFETs and Si MOSFETs having the same oxide thickness and area.F depicts the cumulative failure probability,t the time.Due to a higher electrical defect density,SiC MOSFETs exhibit 3-4 orders of magnitude higher extrinsic defect densities in the gate-oxide.The chip lifetime is the time the device has to survive in the application under normal use conditions.To make SiC MOSFETs as reliable as their Si counterparts,the gate-oxide defect density has to be minimized during processing.Additionally,innovative screening techniques,to identify and eliminate potentially weak devices,e.g.in the electrical end test,have to be developed.The screening of weak devices in the end test is typically done by subjecting each device to a high gate-voltage stress pulse with defined amplitude and time 3 4.The stress pulse is designed to identify devices with critical extrinsic defects while devices without extrinsic defects or with only non-critical extrinsic defects survive.The remaining surviving,screened,population shows a significantly improved gate-oxide reliability 5.The enabler for a fast and efficient gate-voltage screening is a much thicker bulk-oxide layer than what is typically needed to fulfill intrinsic lifetime-targets.The thicker bulk-oxide layer allows the use of screening voltages much higher than the typical device use-voltage without degradation of non-defective devices which are passing the screening test.The higher the screening voltage to the use-voltage ratio,the more efficient the electrical screening 6.By eliminating defective devices in the end test a potential reliability issue for the customer is converted to a minor yield loss for the device manufacturer.SiC MOSFETs that pass our screening test show the same excellent level of gate-oxide reliability as Si MOSFETs or IGBTs 7.The downside of a thicker bulk-oxide layer is a slightly higher MOS channel resistance.The MOS channel resistance is directly proportional to the gate-oxide thickness and can be a major portion of the total on-resistance,in particular,for devices of lower voltage classes that provide a comparatively small drift-zone resistance.Ultimately,high screening efficiency,and hence excellent gate-oxide reliability of SiC MOSFETs,is not entirely for free,but comes at the cost of a slightly increased on-resistance.This design trade-off between reliability and performance is inevitable,however,it is possible to take advantage of the fact that on-resistance and gate oxide reliability show a different dependence on bulk oxide thickness.SiC MOSFET ()Si MOSFET -6 -2 intrinsic branch extrinsic branch chip lifetime uncritical critical (1 )How Infineon controls and assures the reliability of SiC based power semiconductors 7 07-2020 While gate oxide reliability improves exponentially with oxide thickness,the on-resistance increase is only linear.At elevated temperatures,where the drift-zone resistance is more pronounced,the performance penalty is even smaller in relative numbers.To summarize,by sacrificing just a little performance by using a thicker bulk-oxide layer leads to a strong gain in reliability.Infineon decided,from the beginning,to use a Trench based MOSFET technology.The reason for this is that trench based devices,compared to planar devices,have significantly higher channel conductivities at low electric fields across the gate oxide during on-state of a MOSFET as the penalty of a thick oxide layer.A not very attractive alternative to gate voltage screening at high screening voltages and room temperature is the classic burn-in test.During burn-in devices are typically stressed at somewhat lower gate voltages and elevated temperatures for much longer times.This approach has several disadvantages.A burn-in is time-consuming,costly,and may cause severe drift of threshold voltage and on-resistance due to long-lasting gate stress at high bias and high temperature,which is known to trigger bias temperature instabilities 8.3.3 Stress tests for extrinsic gate-oxide reliability evaluation To make reliable predictions about failure probabilities under normal device operation conditions,it is mandatory to perform stress tests that explore the early breakdown regime of device failure 9.Stress tests aiming to explore the oxide wear-out regime,such as highly accelerated Time-Dependent-Dielectric-Breakdown(TDDB)tests which are typically performed only on a small number of samples,are not appropriate to study failures that may happen during normal device operation(voltage,temperature)within typical chip lifetimes.To overcome this problem,Infineon developed two different stress test approaches to verify the screening and thereby the gate oxide reliability for all devices.3.3.1 Marathon stress test A common approach to study extrinsic failures is to stress devices as close as possible to the real world application conditions and at the same time test large numbers of samples.Large sample sizes are required because extrinsic failures are usually rare,in particular,after electrical screening.For this purpose,we have developed a new kind of test procedure,which we call the“marathon stress test”5.In this test,thousands of devices are stressed in parallel in a parameter range close to operating conditions and comparable to typical burn-in conditions.However,contrary to burn-in,we use much longer stress times(100 days)in order to increase the probability to find extrinsic failures.To manage the large sample quantities required for the marathon stress test,we have developed a special test setup in which we put multiple devices in one package,many packages on one stress board and several stress boards into one furnace.Multiple furnaces are can be operated in parallel.In a case study,we have performed three independent marathon test runs on three sample groups of electrically screened devices with different extrinsic defect densities.The three groups roughly align with the progress made during the device development phase,namely group 1 corresponds to the initial stage of oxide process development while group 3 represents the technology status shortly before How Infineon controls and assu

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电子设备行业专题研究 第三代半导体大有可为 2020 年 10 月 09 日 【投资要点投资要点】第三代半导体走向舞台中央。第三代半导体走向舞台中央。半导体材料作为产业发展的基础，经历 了数代的更迭，以碳化硅及氮化镓为代表的第三代半导体，由于其优 异的性能表现，逐步受到市场的关注，成为未来超越摩尔定律的倚赖。我国为了把握住第三代半导体发展的战略机遇，持续推出产业支持政 策，在国家层面加大了产业的战略指导，在财税政策方面提供各种优 惠扶持政策。国内针对第三代半导体产业的投资金额也日益增长，已 经初步形成了第三代半导体完善的产业链布局。全球第三代半导体市场正蓬勃发展。全球第三代半导体市场正蓬勃发展。SiC 及 GaN 在材料性能上各有优 劣，因此在应用领域上各有侧重及互补。GaN 由于其优异的高频性能，未来在射频领域具备良好的发展空间，预计到 2024 年，全球 GaN 市 场规模将达到 20 亿美元，复合增长率为 21%；SiC 在高功率领域具备 较好的表现，因此在电动汽车将是主要发展领域，整体市场规模在 2025 年将达到 32 亿美元左右，复合增长率将保持在 30%以上。我国第三代半导体有望在技术发展上我国第三代半导体有望在技术发展上实现追赶实现追赶。在第一代及第二代半 导体材料的发展上，我国起步时间远远慢于其他国家，导致在材料上 处处受制于人，但是在第三代半导体材料领域国内厂商起步与国外厂 商相差不多，有希望实现技术上的追赶，完成国产替代。从国内应用 领域来看，消费电子依旧是主要应用市场，占据了 28%的份额，其次 是工业及新能源汽车领域，市场份额分别为 26%和 11%，在电力电子 及微波通讯领域市场规模均保持稳步的增长。【配置建议】【配置建议】建议关注华润微（688396），公司是国内领先的功率半导体制造商，公司瞄准第三代半导体发展机遇，建立了国内首条 6 英寸 SiC 产线，规划产能可以达到 1000 片/月。公司还积极拓展碳化硅产业链，入股 国内排名第一的硅外延片供应商瀚天天成，完善产业链布局。建议关注三安光电（600703），公司设立子公司三安集成，定位于化 合物半导体研发制造公司，先后推出了 GaN 及 SiC 的晶圆代工服务，主要代工产品包括碳化硅肖特基二极管，氮化镓场效应晶体管等，未 来随着技术的研发，还将拓展更多的产品种类。【风险提示】【风险提示】国内厂商技术研发不及预期；国家支持政策力度不及预期；国外领先厂商市场竞争加剧。强于大市强于大市（维持）东方财富证券研究所东方财富证券研究所 证券分析师：危鹏华 证书编号：S1160520070001 联系人：马建华 电话：021-23586480 相对指数表现相对指数表现 相关研究相关研究 集成电路板块再迎政策支持，全产 业链或将受益 2020.08.06 解决电量焦虑，快充无线充关注度 提升 2020.07.02 新技术及新应用出现，CIS 市场有 望持续成长 2020.06.22 生物识别技术发展前景广阔 2020.06.11 潜望式镜头，带你看更远的风景 2020.05.14 -7.45%9.42&.29C.16.03v.89%9/3011/301/313/315/317/31 电子设备沪深300 行 业 研 究 /电 子 设 备 /证 券 研 究 报 告 挖掘价值挖掘价值 投资成长投资成长 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 2 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 正文目录正文目录 1.半导体材料是产业发展的基石.4 1.1.第一代半导体材料.4 1.2.第二代半导体材料.5 1.3.第三代半导体材料性能优势明显.5 1.4.国家持续推出政策支持第三代半导体产业发展.7 1.5.国内外第三代半导体产业链日益完善.10 2.全球第三代半导体市场蓬勃发展.12 2.1.SiC 及 GaN 在应用领域上优势互补.12 2.2.GaN 在射频及快充领域表现亮眼.13 2.3.SiC 重点应用于电动汽车领域.17 2.4.我国第三代半导体市场趋势持续向上.20 3.重点关注公司.22 3.1.华润微.22 3.2.三安光电.24 4.风险提示.26 图表目录图表目录 图表 1：绝缘体、半导体以及导体常见电导率范围.4 图表 2：硅晶圆.5 图表 3：锗晶圆.5 图表 4：砷化镓应用领域.5 图表 5：第三代半导体性能比较.6 图表 6：GaN、Si、SiC 性能比较.6 图表 7：第三代半导体应用领域.7 图表 8：第三代半导体国家级支持政策.8 图表 9：第三代半导体地方支持政策.8 图表 10：部分“十三五”重点研发技术.9 图表 11：我国第三代半导体产业投资金额.10 图表 12：第三代半导体产业链.10 图表 13：GaN 产业链国内外厂商.11 图表 14：SiC 产业链国内外厂商.12 图表 15：SiC 及 GaN 应用优势领域.12 图表 16：全球 GaN 市场规模快速增长.13 图表 17：5G 基站潜在市场机会.13 图表 18：GaN 在 5G 射频系统中优势明显.14 图表 19：GaN 制造工艺发展趋势.14 图表 20：快速充电器发展.15 图表 21：快充功率及重点厂商.15 图表 22：小米 65W GaN 快充.16 图表 23：全球可提供快充 GaN 芯片公司.16 图表 24：市售热门 GaN 快充价格.17 图表 25：全球 SiC 市场规模增长.17 图表 26：SiC 器件市场规模预测（分应用领域）.18 pOrOoRmQpRnRrNnQmOoQoRaQcM6MmOoOtRrRjMnMmMjMmMqM7NnNrOxNqNnQMYmRpO 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 3 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 图表 27：特斯拉 SiC 模块.19 图表 28：比亚迪高性能碳化硅控制模块.19 图表 29：2018-2024 年车用 SiC 市场规模增长.19 图表 30：SiC vs GaN vs Si 渗透率情况.20 图表 31：我国第三代半导体下游应用领域（2018 年）.20 图表 32：我国第三代半导体在各领域增速.21 图表 33：我国第三代半导体电力电子器件规模预测（单位：亿元）.21 图表 34：我国第三代半导体微波射频器件规模预测（单位：亿元）.22 图表 35：华润微 SiC 商用产线.22 图表 36：华润微 SiC 产品列表.23 图表 37：瀚天天成业务范围.23 图表 38：瀚天天成 3-6 英寸碳化硅晶圆.24 图表 39：三安集成定位.24 图表 40：三安集成 GaN 代工业务.25 图表 41：三安集成 SiC 代工业务.25 图表 42：三安集成第三代半导体代工产品.25 图表 43：重点关注公司估值（2020-09-28）.26 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 4 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 1.1.半导体材料半导体材料是产业发展的基石是产业发展的基石 半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料，也是整个半导体产 业的基础，其具备半导体性，导电能力介于导体与绝缘体之间。图表图表 1 1：绝缘体、半导体以及导体常见电导率范围绝缘体、半导体以及导体常见电导率范围 资料来源：中国存储网，东方财富证券研究所 1.1.1.1.第一代半导体第一代半导体材料材料 第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）半导体材料，兴起于二十 世纪五十年代，带动了以集成电路为核心的微电子产业的快速发展，被广泛的 应用于消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等多个领域。在上世纪 90 年代之前，硅材料占据了绝对主导地位，目前大多数的半导体器件及集成电路 产品还是使用硅晶圆来制造，硅器件占到了全球销售的半导体产品的 95%以上。而世界上第一只晶体管是由锗生产出来的，相对于硅，锗最外层电子能级 较高，所以具备更好的导电性能，但是相对会产生更多不必要的热量，此外硅 产品具备更低的价格以及更多的储量，因此最终硅取代了锗。20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 5 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 图表图表 2 2：硅晶圆硅晶圆 图表图表 3 3：锗锗晶圆晶圆 资料来源：搜狐，东方财富证券研究所 资料来源：原晶电子，东方财富证券研究所 1.1.2 2.第二代半导体材料第二代半导体材料 第二代半导体材料是以砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）为主的化合物半 导体，其主要被用于制作高频、高速以及大功率电子器件，在卫星通讯、移动 通讯以及光通讯等领域有较为广泛的应用。砷化镓和磷化铟半导体激光器成为 光通信系统中的关键器件，同时砷化镓高速器件也开拓了光纤及移动通信的新 产业。图表图表 4 4：砷化镓应用领域砷化镓应用领域 资料来源：中时新闻网，东方财富证券研究所 1.1.3 3.第第三三代半导体材料代半导体材料性能优势明显性能优势明显 第三代半导体材料包括了以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的宽禁 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 6 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 带化合物半导体。第一二代半导体材料工艺已经逐渐接近物理极限，在微电子 领域的摩尔定律开始逐步失效，而第三代半导体是可以超越摩尔定律的。相比于第一代及第二代半导体材料，第三代半导体材料在高温、高耐压以 及承受大电流等多个方面具备明显的优势，因而更适合于制作高温、高频、抗 辐射及大功率器件。图表图表 5 5：第三代半导体性能比较第三代半导体性能比较 资料来源：搜狐，东方财富证券研究所 在器件的性能对比上，GaN 材料以及 SiC 材料在通态电阻以及击穿电压方 面都具备较大的优势。图表图表 6 6：GaNGaN、SiSi、SiCSiC 性能比较性能比较 资料来源：中国存储网，东方财富证券研究所 第三代半导体材料应用可以分为微电子以及光电子领域，具体可以细分为 电力电子器件、微波射频、可见光通信、太阳能、半导体照明、紫外光存储、激光显示以及紫外探测器等领域，有望突破传统半导体技术的瓶颈，与第一代、第二代半导体技术互补，对节能减排、产业转型升级、催生新的经济增长点将 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 7 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 发挥重要作用。图表图表 7 7：第三代半导体第三代半导体应用领域应用领域 资料来源：GASA，东方财富证券研究所 1.1.4 4.国家持续推出政策支持国家持续推出政策支持第三代半导体第三代半导体产业发展产业发展 国家对于第三代半导体产业发展提供了持续不断的政策方面的支持，2016 年，国务院推出了国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知，其中首次提到要加快第三代半导体芯片技术与器件的研发；2019 年 6 月商务部 及发改委在鼓励外商投资名单中增加了支持引进 SiC 超细粉体外商企业；2019 年 11 月工信部印发重点新材料首批次应用示范指导目录，其中 GaN 单晶衬 底、功率器件用 GaN 外延片、SiC 外延片，SiC 单晶衬底等第三代半导体产品 进入目录；2019 年 12 月国务院在长江三角洲区域体化发展规划纲要中 明确要求加快培育布局第三代半导体产业，推动制造业高质量发展。除了行业政策推动，在财税政策方面，第三代半导体同属于集成电路产业，同样享受国家对集成电路企业所得税优惠政策，先后包括 2019 年 5 月财政部 及税务总局印发的关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告，针对依法成立且符合条件的集成电路设计企业和软件企业，在 2018 年 12 月 31 日前自获利年度起计算优惠期，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第 五年按照 25%的法定税率减半征收企业所得税，并享受至期满为止；并在 2020 年 7 月再次推出 新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策，对于国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，自 获利年度起，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照 25%的法 定税率减半征收企业所得税。20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 8 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 图表图表 8 8：第三代半导体国家级支持政策第三代半导体国家级支持政策 发布时间发布时间 发布机关发布机关 配套政策配套政策 政策内容政策内容 2020-07 国务院 新时期促进集成电路产业和软 件产业高质量发展的若干政策 国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业，自获利年 度起，第一年至第二年免征企业所得税，第三年至第五年按照 25%的法定税率或 减半征收企业所得税。2019-12 国务院 长江三角洲区域一体化发展规 划纲要 加快培育布局第三代半导体产业，推动 制造业高质量发展。2019-06 发改委、商务部 鼓励外商投资产业目录（2019 年版）支持引进 SiC 超细粉体，高纯超细氧化 铝微粉，高纯氮化铝(AlN)粉体等精密高 性能陶瓷原料外资生产企业。2019-05 财政部、税务总局 关于集成电路设计和软件产业 企业所得税政策的公告 依法成立且符合条件的集成电路设计企 业和软件企业，在 2018 年 12 月 31 日前 自获利年度起计算优惠期，第一年至第 二年免征企业所得税，第三年至第五年 按照 25%的法定税率减半征收企业所得 税，并享受至期满为止。2016-08 国务院 关于印发“十三五”国家科技 创新规划的通知 发展微电子和光电子技术，重点加强极 低功耗芯片、新型传感器、第三代半导 体芯片和硅基光电子、混合光电子、微 波光电子等技术与器件的研发。资料来源：前瞻产业研究院、GASA，东方财富证券研究所 除了国家层面的支持政策外，据 CASA 统计显示，2019 年我国地方各级政 府共计出台 32 项政策，进一步支持第三代半导体产业的发展，支持的方面包 括集群培育、科研奖励、人才培育以及项目招商等，2019 年各地通过政策将实 质性的人、财、物资源注入，推动着各地产业集聚加速。图表图表 9 9：第三代半导体地方支持政策第三代半导体地方支持政策 地区地区 政府机构政府机构 政策政策 主要内容主要内容 北京 中关村科技 园区 关于促进中关村顺义 园第三代半导体等前沿 半导体产业创新发展的 若干措施 一是支持第三代半导体等先进半导体企业开展新型器件设计以及衬 底、外延、器件、模组、工艺线等制造环节辅助材料和关键核心设 备的研发及成果转化，进一步提升关键环节核心器件、材料和制造 装备的自主可控能力；二是支持企业投资新建大尺寸半导体工艺、材料、设备生产线，提高产品良率，降低工艺成本，不断提升产能。上海 中国（上海）自由贸易试 验区 中国（上海）自由贸易 试验区临港新片区促进 产业发展若干政策和集 聚发展集成电路、人工智 能、生物医药、航空航天 产业若干措施 对集成电路装备及材料类企业，年度销售收入首次突破 5000 万元、1 亿元、5 亿元、10 亿元的，经认定后分别给予最高不超过 200 万 元、800 万元、1200 万元、1500 万元的一次性奖励，每上一个台阶 奖励一次、实施晋档补差。广州 广州市工业 与信息化委 员会 广州市加快发展集成 电路产业发展的若干措 施 组织实施“强芯”工程，注重内培外引、自主创新、人才集聚、融 合发展，到 2022 年，争取纳入国家集成电路重大生产力布局规划，建设国内先进的晶圆生产线，引进一批、培育一批、壮大一批集成 20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 9 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 电路设计、封装、测试、分析以及深耕智能传感器系统方案的企业，建成全国集成电路产业集聚区、人才汇聚地、创新示范区。深圳 深圳市人民 政府 深圳市进一步推动集 成电路产业发展行动计 划 提升技术水平。制造能力初步具备全球竞争力，设计水平整体进入 全球领军阵营，第三代半导体技术能力对关键应用领域形成有力支 撑。到 2023 年，突破一批关键核心技术，实现一批关键技术转化和 批量应用。完善产业链条。先进工艺和特色工艺制造生产线完成布 局，装备、材料、先进封测等上下游环节配套完善，第三代半导体 中试研发和器件生产线建成，带动衬底、外延等环节加速发展，本 地产业链配套和协作能力明显提升，产业链竞争力显著增强。济南 济南市人民 政府 济南支持宽禁带半导 体产业加快发展的若干 政策 支持济南高新区发展宽禁带半导体产业。充分发挥济南高新区在电 子信息、智能制造等方面的综合创新和产业优势，聚焦发展金刚石 等宽禁带半导体材料，加强规划策划，加快引进一批宽禁带半导体 芯片和功率器件等重大项目。长沙 长沙市人民 政府 长沙市加快新一代半 导体和集成电路产业发 展若干政策 结合长沙产业发展实际，本政策主要支持集成电路设计和设备、第 三代半导体、功率半导体器件及集成电路的行业融合应用；明确产 业专项资金和基金，计划每年列支 3 亿元专项用于产业发展，基金 规模可根据产业需求增至 100 亿元；成都 成都市人民 政府 成都市人民政府办公 厅关于促进电子信息产 业高质量发展的实施意 见 打造国内领先的化合物半导体产业链。构建基于射频微波、功率等 特色领域的化合物半导体产业链。优化 GaAs/GaN 生产工艺制程，培 育一批骨干设计企业，积极引进配套封测企业和设计企业，研发量 产 5G 中高频芯片、器件，超前布局太赫兹芯片。加快第二、三代半 导体材料生产项目建设。资料来源：CASA，东方财富证券研究所 在十三五期间，科技部通过“国家重点研发技术”支持了超过 30 项第三 代半导体相关的研发项目，通过对基础前沿技术的研究，对产业发展起到了持 续助推的作用。图表图表 1010：部分部分“十三五”重点研发技术“十三五”重点研发技术 实施单位实施单位 项目名称项目名称 中国科学院电工研究所 高温车用 SiC 器件及系统的基础理论与测评方法研究 北京大学 大失配、强极化第三代半导体材料体系外延生长动力学和载流子调控规律 中兴通讯 面向下一代移动通信的 GaN 基射频器件关键技术及系统应用 中国科学院半导体研究所 第三代半导体固态紫外光源材料及器件关键技术 南京大学 第三代半导体紫外探测材料及器件关键技术 苏州大学 高效大面积 OLED 照明器件制备的关键技术及生产示范 西安电子科技大学 GaN 基新型电力电子器件关键技术 中车时代 宽禁带半导体电机控制器开发和产业化 上海电驱 基于 SiC 技术的车用电机驱动系统技术开发 许继电源 基于新型电力电子器件的高性能充电系统关键技术 资料来源：CASA，东方财富证券研究所 2019 年针对第三代半导体的产业投资金额逐年提升，根据 CASA 统计，2019 年投资金额共计 265.8 亿元，整体相比 2018 年投资金额上升 54.53%，其中 SiC 项目金额 220.8 亿元，占比 83.07%，GaN 项目金额 45 亿元。20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 10 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 图表图表 1111：我国第三代半导体产业投资金额我国第三代半导体产业投资金额 资料来源：CASA，东方财富证券研究所 1.1.5 5.国内外第三代半导体产业链日益完善国内外第三代半导体产业链日益完善 第三代半导体产业链与一般半导体产业链模式相类似，一般分为衬底、外 延生长、设计、制造以及封装这五个流程，同样也存在 IDM 模式，实现了设计 制造的一体化。图表图表 1212：第三代半导体产业链第三代半导体产业链 资料来源：CASA，东方财富证券研究所 从氮化镓产业链公司来看，国外公司在技术实力以及产能上保持较大的领 先。GaN 龙头企业以 IDM 模式为主，其中 Qorvo 拥有自身的晶圆代工厂以及封 测厂，在国防以及 5G 射频芯片领域具备较大优势，在 2017 年 Qorvo 最早推出 39Ghz 双通道 GaNFET，并在 2018 年推出业内最强 GaN-on-SiC 晶体管；Infineon 则是专注于功率半导体领域，主要产品集中在 6 英寸 GaN 产线上，8 英寸产线 也在准备当中，公司是市场上唯一可以提供氮化镓等全系列功率产品的公司。国内厂商包括苏州能华、华功半导体以及英诺赛科等，其中英诺赛科建成中国 首条 8 英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线，公司产品在氮化镓快充 0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 201720182019 SiC投资金额（亿元）GaN投资金额（亿元）20172017 敬请阅读本报告正文后各项声明敬请阅读本报告正文后各项声明 11 电子设备行业专题研究电子设备行业专题研究 领域具备国际领先的技术实力。GaN 衬底市场主要由日本住友电工、三菱化学也以及新越化学主导，其市 场份额占到 90%以上，可以成熟提供 4 英寸以及 6 英寸 GaN 衬底，国内厂商包 括苏州纳维以及东莞中镓，目前已经实现 2 英寸氮化镓衬底产品量产，对于 4 英寸氮化镓仍处于研发及试生产阶段，与国际领先厂商技术还存在一定差距。市场上主流的 GaN 外延片供应商包括日本 NTTAT，其可以提供用于大功率 集成电路及高频率通信领域的高品质氮化镓外延片；比利时公司 EpiGaN 可提 供 4、6 英寸氮化镓外延晶圆，广泛用于 5G 通讯、高效电力电子、射频功率、传感器等领域，目前公司已经率先实现了 8 英寸硅基氮化镓晶圆量产，生产工 艺处于行业先进水平。国内厂商包括晶湛半导体、苏州能华以及华功半导体等，其中晶湛已经建成了年产 1 万片 6 英寸氮化镓外延片生产线，在全球拥有超过 150 家著名半导体客户，技术实力已经向国际领先水平靠近。从事 GaN 芯片设计厂商包括 EPC、GaN Sys 以及 Navitas 等公司，其主要 是面向功率器件设计，安谱隆以及 RFHIC 主要面向射频相关领域，其中安谱隆 在 2018 年被中国资本以 18 亿欧元收购，极大提升了我国在 GaN 器件设计领域 的实力。为设计公司提供晶圆代工的厂商包括稳懋、TSMC、富士通、世界先进、Cree 等，国内海威华芯、三安集成等新兴代工厂也具备 GaN 晶圆代工能力。图表图表 1313：GaNGaN 产业链产业链国内外厂商国内外厂商 资料来源：材料深一度，东方财富证券研究所 SiC 产业链同样以 IDM 模式为主，主要的市场份额被 Infineon、Cree、罗 姆以及意法半导体占据。Cree子公司Wolfspeed覆盖了SiC全产业链生产能力，在市场上占据了主导地位，在 SiC 器件领域市场份额达到了 62%；Infineon 在 SiC领域的功率器件同样也具备较多的技术积

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2020 年深度行业分析研究报告目录一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用11.1 5G 时代，第三代半导体优势明显11.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景2二、射频：5G 基站、雷达GaN 射频器件大有可为32.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势32.2 GaN 射频市场规模到 2024 年约为 20 亿美元，CAGR 达 21b.3 GaN 射频市场：美日统治，欧洲次之，中国新进8三、电力电子：GaN 推动快充、汽车电子进入小体积、高效率时代103.1 GaN 在汽车电子上拥有多样的应用场景103.2 GaN 可为下一代充电器市场提供更优选择113.3 GaN 电源市场到 2024 年约 3.5 亿美元，CAGR 达 85123.4 Infineon 和 Transphorm 是功率 GaN 专利领域的领导者13四、光电子：GaN 低功耗、高发光效率为 LED、紫外激光器助力154.1 GaN 是蓝光 LED 的基础材料，在 Micro LED、紫外激光器中有重要应用154.2 GaN 光电子市场成长快速，市场规模增量可期17五、重要 GaN 企业及产业链梳理185.1 CREE：全球最大的 SiC 和 GaN 器件制造商185.2 Infineon：世界领先的半导体与系统解决方案提供商195.3 住友电工：全球 GaN 射频器件第一大供应商205.4 Navitas：世界领先的 GaN 功率 ICGaNFast 技术的创造者215.5 三安光电：全面布局 GaN 射频、功率器件、光电的国产龙头215.6 海威华芯：中国纯晶圆代工（Foundry）厂商的新生力量225.7 全球 GaN 产业链七大版块及代表厂商一览23图目录图 1：GaN 晶体结构2图 2：GaN 的下游应用2图 3：5G 时代 GaN 的应用场景2图 4：三代半导体工艺覆盖情况3图 5：不同尺寸无线电最合适的技术3图 6：4G LTE 远程无线电前端架构(a)与包含 192 个天线单元的 mMIMO 无线电前端（b）4图 7：典型的 mMIMO 无线电设备功能模块图4图 8：GaN 赋能 5G 单片前端解决方案5图 9：高功率放大器技术的性能对比5图 10：GaN 在射频市场更关注高功率、高频率市场6图 11：GaN RF 器件市场规模预测6图 12：2018-2024 GaN RF 器件市场规模预测7图 13：Doherty PA 在 8dB 的效率7图 14：GaN 在基站中大量使用7图 15：GaN-on-SiC、GaN-on-Si、GaN-on-Diamond 发展预测7图 16：GaN RF 玩家全球市场格局8图 17：GaN RF 市场重要玩家的专利实力8图 18：与 GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 有关的专利出版的时间演变9图 19：GaN MMIC 的专利领导者9图 20：电源开关的分类10图 21：GaN 在汽车电子中的应用10图 22：智能手机屏幕尺寸与电池容量11图 23：27w GaN 充电器 VS Apple30W 充电器11图 24：GaN 增加了功率和效率11图 25：Navitas 的 GaNFast 技术12图 26：长期 GaN 功率市场演变12图 27：2018-2024 年，受大功率快充应用推动的功率 GaN 器件市场预测13图 28：GaN 行业格局演变，拥有大量市场机会13图 29：各领域主要专利受让人14图 30：功率 GaN 的 IP 领导地位的演变（2015-2019）14图 31：基于 GaN-on-Si 技术的 Micro LED16图 32：紫外激光器照到复印纸上形成的蓝色光斑16图 33：GermFalcon 系统16图 34：Micro LED 产业链情况17图 35：CREE 营收持续减少，面临较大经营压力18图 36：Infineon 2019 财年分产品收入情况19图 37：Infineon 2015-2019 财年营业收入情况19图 38：2017 年前十功率半导体器件企业市场占有率19图 39：Infineon 各业务市场地位19图 40：2018 年 Security IC 前五大厂商19图 41：2018 年汽车半导体前十大厂商（总规模：$37.7B）19图 42：公司中期经营计划20图 43：住友电工 2014-2018 财年营业收入情况20图 44：Navitas 的 GaN 功率 IC 效果图21图 45：三安光电 2014-2019 年 Q3 营业收入情况22图 46：母公司海特高新 2015-2019 年 Q3 营业收入情况（亿元）23图 47：海威华芯在产业链中的位置23表目录表 1：三代半导体材料概览1表 2：主要半导体材料的性质1表 3：高功率射频技术对比5表 4：产生 LED 白光的几种方法及比较15表 5：CREE 主要业务概览18表 6：三安集成技术平台介绍22表 7：硅衬底供应商23表 8：硅基 GaN 外延片供应商24表 9：功率 GaN 器件代工厂（外延 器件制造）24表 10：器件设计 GaN 外延制造24表 11：器件和外延设计25表 12：纯代工厂25表 13：IDM26一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用1.1 5G 时代，第三代半导体优势明显第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和 集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用。第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三 元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物 半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功 率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为 代表的宽禁带（禁带宽度 Eg2.3eV）的半导体材料。表 1：三代半导体材料概览半导体类型代表性材料第一代元素半导体硅（Si）、锗（Ge）等第二代普通化合物半导体砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP）、铝砷化 镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等第三代宽禁带半导体碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等资料来源：中国知网，证券研究发展部宽禁带半导体是高温、高频、抗辐射及大功率器件的适合材料。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。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟 的第三代半导体材料是 SiC 和 GaN，而 ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。表 2：主要半导体材料的性质材质SiGaAsGaNSiC禁带结构间接带隙直接带隙间接带隙直接带隙禁带宽度（eV）1.11.43.43.3击穿场强（kV/cm）0.30.43.32.8热导率（W/cmK）1.50.51.34.9电子迁移率（cm/Vs）1350850020001000电子饱和漂移速率（107cm/s）112.72.2介电常数11.913.1910.1器件理论最高工作温度（）175350800600资料来源：中国知网，证券研究发展部261.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为 1700。GaN 具有高的电离度，在 三五族化合物中是最高的（0.5 或 0.43）。在大气压下，GaN 晶体一般是六方纤锌矿结构，因为其硬度大，所以 它又是一种良好的涂层保护材料。GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。图 1：GaN 晶体结构资料来源：IEEE，证券研究发展部GaN 是一种 III/V 直接带隙半导体，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频 方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽 车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。图 2：GaN 的下游应用图 3：5G 时代 GaN 的应用场景资料来源：集微网，证券研究发展部资料来源：Qorvo，证券研究发展部二、射频：5G 基站、雷达GaN 射频器件大有可为2.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能 和可靠性不断提高且成本不断降低。第一批 GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 器件几乎同时出现，但 GaN-on-SiC 技术 更加成熟。目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在 5G 的 Sub-6GHz 实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。在常用半导体工艺中，CMOS 低功耗、高集成度、低成本等优势显著。SiGe 工艺兼容性优势突出，几乎能 与硅半导体超大规模集成电路行业中的所有新工艺技术兼容。GaAs 在高功率传输领域具有优异的物理性能。GaN 在高温、高频、大功率射频组件应用独具优势。基于功耗和成本等因素，消费终端产品明显更多采用 CMOS 技术；CPE 采用 CMOS 和 SiGe BiCMOS；低功耗接入点则采用 CMOS、SiGe BiCMOS 和 GaAs；而高功率基站 领域则是 GaAs 和 GaN 的天下。图 4：三代半导体工艺覆盖情况资料来源：微波杂志，证券研究发展部图 5：不同尺寸无线电最合适的技术资料来源：微波杂志，证券研究发展部与 4G 系统相比，5G mMIMO 具有更多收发器和天线单元，使用波束赋形信号处理将射频能量传递给用户。mMIMO 系统可将 192 个天线单元连接到 64 个发送/接收（TRx）FEM，这些 TRx FEM 具有 16 个收发器 RFIC 和 4 个数字前端（DFE)，与典型的 LTE 4T MIMO 中的 4 个收发器相比，数字信号处理性能可提高 16 倍。5G mMIMO 设计下，急剧增加的信号处理硬件极大影响了系统尺寸，信号处理的功耗也在逼近板载功率放大器的 功耗，在某些情况下，甚至已经超过了板载功率放大器的功耗。图 6：4G LTE 远程无线电前端架构(a)与包含 192 个天线单元的 mMIMO 无线电前端（b）资料来源：微波杂志，证券研究发展部mMIMO 设计有助于减少传统收发器架构中模数、数模转换所需的步骤，从而缩小 5G 天线的尺寸和重量。与 LDMOS 器件相比，硅基 GaN 提供了良好的宽带性能和卓越的功率密度和效率，能满足严格的热规范，同 时为紧密集成的 mMIMO 天线阵列节省了宝贵的 PCB 空间。图 7：典型的 mMIMO 无线电设备功能模块图资料来源：微波杂志，证券研究发展部GaN 非常适合毫米波领域所需的高频和宽带宽，可满足性能和小尺寸要求。使用 mmWave 频段的应用将 需要高度定向的波束成形技术，这意味着射频子系统将需要大量有源元件来驱动相对紧凑的孔径。GaN 非常适 合这些应用，因为小尺寸封装的强大性能是 GaN 最显著的特征之一。图 8：GaN 赋能 5G 单片前端解决方案资料来源：Qorvo，证券研究发展部在高功率放大器方面，LDMOS 技术由于其低频限制只在高射频功率方面取得了很小进展。GaAs 技术能够 在 100GHz 以上工作，但其低导热率和工作电压限制了其输出功率水平。50V GaN/SiC 技术在高频下可提供数 百瓦的输出功率，并能提供雷达系统所需的坚固性和可靠性。HV GaN/SiC 能够实现更高的功率，同时可显著 降低射频功率晶体管的数量、系统复杂性和总成本。图 9：高功率放大器技术的性能对比资料来源：微波杂志，证券研究发展部表 3：高功率射频技术对比技术TWTA50V GaN/SiCHV GaN/SiCGaN/Diamond性能高中高高可靠性低高高高成本$是否量产量产量产样品样品资料来源：微波杂志，证券研究发展部2.2 GaN 射频市场规模到 2024 年约为 20 亿美元，CAGR 达 21%GaN 在射频市场更关注高功率、高频率场景。由于 GaN 在高频下具有较高的功率输出和较小的面积，GaN 已被射频行业广泛采用。随着 5G 到来，GaN 在 Sub-6GHz 宏基站和毫米波（24GHz 以上）小基站中找到一席 之地。GaN 射频市场将从 2018 年的 6.45 亿美元增长到 2024 年的约 20 亿美元，这主要受电信基础设施和国防 两个方向应用推动，卫星通信、有线宽带和射频功率也做出了一定贡献。图 10：GaN 在射频市场更关注高功率、高频率市场资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部随着新的基于 GaN 的有源电子扫描阵列（AESA）雷达系统的实施，基于 GaN 的军用雷达预计将主导 GaN军事市场，从 2018 年的 2.7 亿美元增长至 2024 年的 9.77 亿美元，CAGR 达 23.91，具有很大的增长潜力。GaN 无线基础设施的市场规模将从 2018 年的 3.04 亿美元增长至 2024 年的 7.52 亿美元，CAGR 达 16.3%。GaN有线宽带市场规模从 2018 年的 1,550 万美元增长至 2024 年的 6,500 万美元，CAGR 达 26.99%。GaN 射频功率市场规模从 2018 年的 200 万美元增长至 2024 年的 10,460 万美元，CAGR 达 93.38%，具有很大的成长空间。图 11：GaN RF 器件市场规模预测资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部图 12：2018-2024 GaN RF 器件市场规模预测资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部在基站收发器（BTS）生态系统中引入 GaN 可大幅提高前端效率，使其成为适用于高功率和低功耗应用的 新技术，GaN-on-Si 有望挑战基站收发器（BTS）和射频功率市场中现有的 LDMOS 方案。为了满足多样化的 5G 要求，GaN 制造商需要提供涵盖多种频率和功率水平的选择。图 13：Doherty PA 在 8dB 的效率图 14：GaN 在基站中大量使用资料来源：Qorvo，证券研究发展部资料来源：Qorvo，证券研究发展部在要求高频高功率输出的卫星通信中，预计 GaN 将逐渐取代 GaAs 解决方案。在有线电视（CATV）和民用雷达市场，与 LDMOS 或 GaAs 相比 GaN 的成本仍然较高，但其附加值显而易见。对于代表 GaN 巨大的消 费级射频功率传输市场，GaN-on-Si 可提供更具成本效益的解决方案。图 15：GaN-on-SiC、GaN-on-Si、GaN-on-Diamond 发展预测资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部2.3 GaN 射频市场：美日统治，欧洲次之，中国新进据 Yole 统计，2019 年全球 3750 多项专利一共可分为 1700 多个专利家族。这些专利涉及 RF GaN 外延、RF 半导体器件、集成电路和封装等。Cree（Wolfspeed）拥有最强的专利实力，在 RF 应用的 GaN HEMT 专利竞争 中，尤其在 GaN-on-SiC 技术方面处于领先地位，远远领先于其主要专利竞争对手住友电工和富士通。英特尔和 MACOM 是目前最活跃的 RF GaN 专利申请者，主要聚焦在 GaN-on-Si 技术领域。GaN RF HEMT 相关专利领 域的新进入者主要是中国厂商，例如 HiWafer（海威华芯），三安集成、华进创威。图 16：GaN RF 玩家全球市场格局资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部图 17：GaN RF 市场重要玩家的专利实力资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部与 RF GaN-on-Si 相关的专利自 2011 年以来一直稳定增长，与 GaN-onSiC 相关的专利则一直在波动。RF GaN-on-Si 专利中，17%的 RF GaN 专利明确声明用于 GaN 衬底。主要专利受让人是英特尔和 MACOM，其次 是住友电工、英飞凌、松下、HiWafer、CETC、富士通和三菱电机。图 18：与 GaN-on-SiC 和 GaN-on-Si 有关的专利出版的时间演变资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部GaN MMIC 领域，Toshiba 和 Cree（Wolfspeed）拥有最重要的专利组合。Cree 在该领域的 IP 地位最强，但 是东芝目前是最活跃的专利申请人，在未来几年中将进一步巩固其 IP 地位。主要新进入者是 Tiger Microwave（泰格微波）和华进创威。在 RF GaN PA 领域，Cree（Wolfspeed）处于领先地位。其他主要的 IP 厂商是东芝、富士通、三菱电机、Qorvo、雷神公司和住友电机，新进者有 MACOM。GaN RF 开关领域，英特尔表现最活跃，新进者有 Tagore Technology。Intel 是 GaN RF 滤波器的主要专利请人。图 19：GaN MMIC 的专利领导者资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部三、电力电子：GaN 推动快充、汽车电子进入小体积、高效率时代3.1 GaN 在汽车电子上拥有多样的应用场景GaN 技术有望大幅改进电源管理、发电和功率输出等应用。2005 年电力电子领域管理了约 30的能源，预 计到 2030 年，这一数字将达到 80%。这相当于节约了 30 亿千瓦时以上的电能，这些电能可支持 30 多万个家 庭使用一年。从智能手机充电器到数据中心，所有直接从电网获得电力的设备均可受益于 GaN 技术，从而提高 电源管理系统的效率和规模。硅电源开关成功解决了低电压（100 伏）或高电压容差（IGBT 和超结器件）中的效率和开关频率问题。然 而，由于硅的限制，单个硅功率 FET 中无法提供全部功能。宽带隙功率晶体管（如 GaN 和 SiC）可以在高压和 高开关频率条件下提供高功率效率，从而远远超过硅 MOSFET 产品。由于材料特性的差异，SiC 在高于 1200V 的高电压、大功率应用具有优势，而 GaN 器件更适合 40-1200V 的高频应用，尤其是在 600V/3KW 以下的应用场合。因此，在微型逆变器、伺服器、马达驱动、UPS 等领域，GaN 可以挑战传统 MOSFET 或 IGBT 器件的地位。GaN 让电源产品更为轻薄、高效。图 20：电源开关的分类图 21：GaN 在汽车电子中的应用资料来源：Infineon，证券研究发展部资料来源：EPC，证券研究发展部现行汽车的特点和功能是耗电和电子驱动，给传统的 12V 配电总线带来了额外负担。对于 48V 总线系统，GaN 技术可提高效率、缩小尺寸并降低系统成本。而光线式距离保持和测量功能（激光雷达）使用脉冲激光快 速提供车辆周围环境的高分辨率 360三维图像，GaN 技术可使激光信号发送速度远高于同类硅 MOSFET 器 件。基于 GaN 的激光雷达使自主驾驶车辆能够看得更远、更快、更好，从而成为车辆眼睛。此外，GaN FET 工 作效率高，能以低成本实现最大的无线电源系统效率。用于高强度 LED 前照灯时，GaN 技术可提高效率，改善 热管理并降低系统成本。而更高的开关频率允许在 AM 波段以上工作并降低 EMI。综合来看，GaN 在汽车电子 方面拥有丰富的应用场景。3.2 GaN 可为下一代充电器市场提供更优选择GaN 在未来几年将在许多应用中取代硅，其中，快充是第一个可以大规模生产的应用。在 600 伏特左右的 电压下，GaN 在芯片面积、电路效率和开关频率方面的表现明显好于硅，因此在壁式充电器中可以用 GaN 来 替代硅。5G 智能手机的屏幕越来越大，与之对应的是手机续航的需求越来越高，这意味着电池容量的增加。GaN 快充技术可以很好地解决大电池带来的充电时长问题。图 22：智能手机屏幕尺寸与电池容量资料来源：eetimes，证券研究发展部硅正在逐渐达到其物理极限，特别是在功率密度方面。这反过来限制了配备硅功率组件的设备的紧凑程度。在非常高的电压、温度和开关频率下，GaN 与硅相比具有优越的性能，可显着提高能源效率。功率 GaN 于 2018 年中后期在售后市场中出现，主要是 Anker、Aukey 和 RAVpower 的 24 至 65 瓦充电器。图 23：27w GaN 充电器 VS Apple30W 充电器图 24：GaN 增加了功率和效率资料来源：充电头网，证券研究发展部资料来源：半导体行业观察，证券研究发展部在 1990 年代对分立 GaN 及 2000 年代对集成 GaN 进行了多年学术研究之后，Navitas 的 GaNFast 源集成电 路现已成为业界公认的，具有商业吸引力的下一代解决方案。它可以用来设计更小、更轻、更快的充电器和电 源适配器。单桥和半桥的 GaNFast 电源 IC 是由驱动器和逻辑单片集成的 650V 硅基 GaN FET，采用四方扁平无 引线（QFN）封装。GaNFast 技术允许高达 10 MHz 的开关频率，从而允许使用更小、更轻的无源元件。此外，寄生电感限制了 Si 和较早的分立 GaN 电路的开关速度，而集成可以最大限度地减少延迟和消除寄生电感。图 25：Navitas 的 GaNFast 技术资料来源：Navitas，证券研究发展部3.3 GaN 电源市场到 2024 年约 3.5 亿美元，CAGR 达 852019 年 9 月，OPPO 宣布在其 65W 内置快速充电器中采 GaN HEMT 器件，GaN 在 2019 年首次进入主流消 费应用。2020 年 2 月，小米公司在小米 10 发布会上也宣布使用 65W 的 GaN 快充，引起了市场极大的关注，GaN 功率器件在 2020 年预计将会加速普及。由于 GaN 充电器具有体积小、发热低、功率高、支持 PD 协议的 特点，GaN 充电器有望在未来统一笔记本电脑和手机的充电器市场。据 Yole 预测，受消费者快速充电器应用推动，到 2024 年 GaN 电源市场规模将超过 3.5 亿美元，CAGR 为 85，有极大增长空间。此外，GaN 还有望进入汽车及工业和电信电源应用中。从生产端看，GaN 功率半导体 已开始批量出货，但其价格仍然昂贵。制造成本是阻碍市场增长的主要障碍，因为到今天 GaN 仍主要使用 6 英寸及以下晶圆生产。一旦成本可降低到一定门槛，市场就会爆发。图 26：长期 GaN 功率市场演变资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部基于手机快充的激烈竞争，OPPO、vivo、小米等中国手机厂商将带动 GaN 功率市场快速增长。GaN 功率 器件领域一直由 EPC，GaN Systems，Transphorm 和 Navitas 等纯 GaN 初创公司主导，他们的产品主要是 TSMC，Episil 或 X-FAB 代工生产。国内新兴代工厂中，三安集成和海威华芯具有量产 GaN 功率器件的能力。图 27：2018-2024 年，受大功率快充应用推动的功率 GaN 器件市场预测资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部图 28：GaN 行业格局演变，拥有大量市场机会资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部3.4 Infineon 和 Transphorm 是功率 GaN 专利领域的领导者随着中国 OEM 厂商 OPPO 在其 65W 快速充电器中采用 GaN HEMT，功率 GaN 正在进入主流消费应用。到 2024 年，GaN 电源市场的价值将超过 3.5 亿美元，CAGR 为 85。在近几年的激烈竞争中，Infineon 和 Transphorm 掌握了最顶级的功率 GaN 专利。Infineon 的专利最全面，可在各个 GaN 应用场景进行商业活动。而 Transphorm 则主攻功率 GaN，暂时领先其他竞争厂商。图 29：各领域主要专利受让人资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部图 30：功率 GaN 的 IP 领导地位的演变（2015-2019）资料来源：Yole Dveloppement，证券研究发展部英飞凌凭借其在 2014 年获得的国际整流器（International Rectifier）专利引领串叠组态（cascode topology）相关领域。富士通和 Transphorm 则拥有与 E 型 GaN 晶体管相关的重要专利。英飞凌，EPC 和瑞萨目前在积极 地进行功率 GaN 专利的研发和申请。并且，英飞凌和英特尔都在研发将 GaN 功率器件与其他类型的器件（例 如射频电路和 LED 和/或 Si CMOS 技术）进行单片集成的技术。四、光电子：GaN 低功耗、高发光效率为 LED、紫外激光器助力4.1 GaN 是蓝光 LED 的基础材料，在 Micro LED、紫外激光器中有重要应用1993 年，Nichia 公司中村修二推出了第一只高亮度 GaN 蓝光 LED，解决了自 1962 年 LED 问世以来高效 蓝光缺失的问题，1996 年又首次在蓝光 LED 上涂覆黄色荧光粉从而实现白光发射，开启了 LED 白光照明的新 时代。目前实现白光 LED 有三种主要方法：（1）采用蓝色 LED 激发黄光荧光粉，实现二元混色白光；（2）利 用紫外 LED 激发三基色荧光粉，由荧光粉发出的光合成白光；（3）基于三基色原理，利用红、绿、蓝三基色 LED 芯片合成白光。这几种获得白光 LED 照明的方法各有自己的优缺点。表 4：产生 LED 白光的几种方法及比较产生白光的方式发光原理优点缺点蓝光 LED 激发黄光 荧光粉以功率 GaN 基蓝光 LED 芯片为泵浦 源，激发黄色荧光粉，发岀黄光与原 有蓝光混合产生视觉效果的白光结构简芝,成本相对 较低，荧光粉工艺成 熟存在能量损耗,显色指数不高（70-80），色温偏高且漂 移，空间色度均匀性不理想紫外 LED 激发三基 色荧光粉在高亮度紫外 LED 芯片上涂敷三基 色荧光粉，利用紫外线激发荧光粉产 生三基色光，调整三色配比形成白光颜色均匀性好.显色 指数高（90）较难获得高效功率型紫外 LED,封装材料在紫外线照射 下易老化，寿命缩短，效率低红、绿、蓝三基色LED 合成白光将 R、G、B 三色功率型芯片封装在 单个器件内，调节三基色配比可获得 宽频带白光颜色可任意调整，发 光效率高，显色指数 高（95）驱动电路复杂，顔色不均匀，成本较高，色稳定性差，岀现 色漂移资料来源：中国知网，证券研究发展部Micro LED 是新一代显示技术，比现有的 OLED 技术亮度更高、发光效率更好，但功耗更低。2017 年 5 月，苹果已经开始新一代显示技术的开发。2018 年 2 月，三星在 CES 2018 上推出了 Micro LED 电视。Micro LED 显示技术可以将 LED 结构设计薄膜化、微小化与阵列化，尺寸仅约 1100m 等级，但精准度可达传统 LED 的 1 万倍。此外，Micro LED 在显示特性上与 OLED 类似，无需背光源且能自发光，唯一区别是 OLED 为有机材 料自发光。目前 OLED 受各大厂商青睐，是因为在反应时间、视角、可挠性、显色性与能耗等方面均优于 TFT-LCD，但 Micro LED 更容易准确调校色彩，且有更长发光寿命和更高亮度。Micro LED 有望继 OLED 之后，成为另一项推动显示品质的技术。晶能光电目前硅衬底 GaN 基 LED 实现了 8 英寸量产，并且在单片 MOCVD 腔体中取得了 8 英寸外延片内 波长离散度小于 1nm 的优异均匀性，这对于 Micro LED 来说至关重要。商用的 12 英寸及以上的硅圆晶已经完 全成熟，随着高均匀度 MOCVD 外延大腔体的推出，硅衬底 LED 外延升级到更大圆晶尺寸不存在本质困难。因此，硅衬底 GaN 基技术的特性是制造 Micro LED 芯片的天然选择。图 31：基于 GaN-on-Si 技术的 Micro LED资料来源：Plessey 官网，证券研究发展部氮化镓（GaN）因其材料的高频特性是制备紫外光器件的良好材料，紫外光电芯片具备广泛的军民两用前 景。在军事领域，典型的军事应用有：灭火抑爆系统（地面坦克装甲车辆、舰船和飞机）、紫外制导、紫外告 警、紫外通信、紫外搜救定位、飞机着舰（陆）导引、空间探测、核辐射和生物战剂监测、爆炸物检测等。在民 用领域，典型的应用有：火焰探测、电晕放电检测、医学监测诊断、水质监测、大气监测、刑事生物检测等。由 此可见，GaN 在光电子学和微电子学领域有广泛的应用，其中 GaN 基紫外激光器在紫外固化、紫外杀菌等领域有重要的应用价值，也是国际上的研究热点。图 32：紫外激光器照到复印纸上形成的蓝色光斑图 33：GermFalcon 系统资料来源：中科院之声，证券研究发展部资料来源：Dimer UVC Innovations 官网，证券研究发展部根据美国航空权威媒体Airport-technology报道，为遏制新型冠状病毒（2019-nCov）的快速传播，美国 洛杉矶国际机场（LAX）、旧金山国际机场（SFO）和纽约约翰肯尼迪国际机场（JFK）已经启用了美国 Dimer UVC Innovations 公司的 UVC 紫外线杀菌机器人对所有进出港的飞机内舱进行全面杀菌消毒，以有效预防新型 冠状病毒（2019-nCov）传播。其 GermFalcon 系统使用 UVC 紫外线消灭飞机内舱表面上和空气中的病毒、细菌 和超级细菌，该系统的整体设计使飞机机舱的所有表面暴露在杀菌的 UVC 下。其核心光源采用了 GaN 紫外 LED 技术，使得机器人具备整体重量轻、功耗低、发光波段可控可调（对人体无害）的优点。4.2 GaN 光电子市场成长快速，市场规模增量可期根据 LEDinside 分析，LED 照明市场规模 2018-2023 年的 CAGR 为 6%。在物联网和 5G 新时代，智慧化 产品渗透率更加迅速提升，智能家居照明的商机即将爆发。此外，2022 年 Micro LED 以及 Mini LED 的市场产 值预计将会达到 13.8 亿美元。下一代 Mini LED 背光技术将是各家厂商的开发重点，至 2023 年 Mini LED 市场 规模预计会达到 10 亿美元。其中显示屏应用成长速度最快，2018 年至 2023 年 CAGR 预计超过 50%。Micro LED 产业链大致分为 LED 芯片、转移、面板与终端应用四大环节，目前以芯片和应用端推动力度最 大，中端环节较为薄弱。已布局的上游厂商分别有 Osram、Nichia、晶电、錼创(PlayNitride)与三安等；中游有 LuxVue、mLED 与工研院；下游有 Apple、Sony 与 Lumiode 等。从区域来看，欧美厂商偏重下游终端应用开发，亚太厂商聚焦关键零组件的发展。图 34：Micro LED 产业链情况资料来源：拓墣产业研究院，证券研究发展部根据 LEDinside 发布的2019 深紫外线 LED 应用市场报告显示，2018 年全球 UV LED 市场规模达 2.99 亿美金，预计到 2023 年市场规模将达 9.91 亿美金，2018-2023 年 CAGR 达到 27%。UV LED 广阔的发展前景 正吸引越来越多的厂商进入。基于氮化镓半导体的深紫外发光二极管（LED）是紫外消毒光源的主流发展方向，其光源体积小、效率高、寿命长，仅仅是拇指盖大小的芯片模组，就可以发出比汞灯还要强的紫外光。由于其具备 LED 冷光源的全部潜 在优势，深紫外 LED 是公认的未来替代紫外汞灯的绿色节能环保产品。但深紫外 LED 技术门槛很高，目前还 是处于发展阶段，在光功率、光效、寿命、成本等方面还有待提升。近年来，深紫外 LED 的技术水平和芯片性能进步很快，在一些高端领域已经得到批量应用，未来预计会得到更加广泛的应用。目前市场上高端的深紫外 LED 产品仍主要以日本、韩国厂商为主，不过越来越多的国内半导体公司开始 关注深紫外行业，进行了深度布局

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2020 年深度行业分析研究报告目 录一、为什么推荐投资第三代半导体材料41、功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长，将带动第三代半导体材料应用42、贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下，底层材料提供了弯道超车的可能性43、新基建与消费电子为国内需求打开空间5二、功率半导体受益于下游新兴领域快速发展51、功率半导体是电路控制的核心元器件52、市场规模平稳增长，未来增量空间来自于新兴领域73、国内是最大的消费市场，自给率不足 20%9三、第三代半导体材料是功率半导体跃进的基石111、第三代半导体材料对性能提升有明显优势112、产业应用集中在衬底、射频器件，2025 年渗透率将达到 50%以上123、底层材料突破是摩尔定律延续的关键14四、新基建视角：5G 射频端需求带动 GaN 爆发式增长171、宏基站射频元器件数量大增，GaN 渗透率有望持续提升172、小基站性能优势明显，高功率高频段环境下需求度提升18五、消费电子视角：高效能、小体积加速 GaN 消费电子中的应用201、以充电器为代表，GaN 支持下的快充效率翻倍提升202、新能源汽车市场拐点已至，GaN 功率器件空间可期22六、相关上市公司271、海特高新272、三安光电283、斯达半导29图表目录Figure 1 功率半导体主要分类6Figure 2 各功率半导体的主要特性及应用场景7Figure 3 全球功率半导体市场规模及增速8Figure 4 国内半导体市场规模及增速8Figure 5 功率半导体按照输出功率分类的应用场景9Figure 6 2018 年全球 IGBT 市场格局9Figure 7 2018 年全球 MOSFET 市场格局9Figure 8 2018 年全球功率半导体产品结构10Figure 9 2018 年国内功率半导体产品结构10Figure 10 2018 年全球功率半导体市场份额11Figure 11 2018 年中国功率半导体市场份额11Figure 12 三代半导体材料主要特征11Figure 13 第三代半导体与硅的特性对比12Figure 14 2025 第三代半导体材料发展目标14Figure 15 摩尔定律：1971-2018 年集成电路晶体管数量变化15Figure 16 各国第三代半导体领域研发项目16Figure 17 GaN 将逐步取代 LDMOS 市场份额17Figure 18 2019 年起 5G 基站将走向建设高峰17Figure 19 GaN 射频器件需求量18Figure 20 Massive MIMO 在 5G 中将大量出现18Figure 21 小基站设备形态及应用场景19Figure 22 ANKER 快充及实际参数20Figure 23 小米 Type-C65W 最大输出功率发热情况20Figure 24 各充电方案对比21Figure 25 智能手机与可穿戴设备中 GaN 快充测算22Figure 26 不同自动驾驶级别所对应的智能程度23Figure 27 汽车电子占整车成本未来趋近 50#Figure 28 新能源汽车是电子化的重要标志23Figure 29 汽车电子涉及主要环节24Figure 30 全球与国内汽车电子市场规模（亿美元）24Figure 31 NEV 绝大部分零部件将被电子元器件代替25Figure 32 新能源汽车驱动系统及控制系统中主要的功率元器件拆分26Figure 33 新能源汽车与传统燃油车半导体价值量拆分27Figure 34 海特高新营业收入变化28Figure 35海特高新归母净利润变化.28Figure 36海特高新毛利率及净利率变化情况.28Figure 37海特高新三项费用变化情况.28Figure 38三安光电营业收入变化.29Figure 39三安光电公司归母净利润变化.29Figure 40三安光电毛利率及净利率变化情况.29Figure 41三安光电三项费用变化情况.29Figure 42斯达半导营业收入变化.30Figure 43斯达半导公司归母净利润变化.30Figure 44斯达半导毛利率及净利率变化情况.30Figure 45斯达半导三项费用变化情况.30一、为什么推荐投资第三代半导体材料1、功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长，将带动第三代半导体材 料应用功率半导体在电子行业中应用广泛，且技术相对成熟，目前是以硅片为衬底，带隙宽度较小，市场普遍认为，增长弹性不大，整体规模保持稳定。与之有 差异的是，我们认为，未来功率半导体将呈现高性能，高增长，高集中度的 发展趋势，从而带动第三代半导体材料应用需求，主要原因有以下几点：1）下游新兴行业增量显著；2）自给率仍然偏低，替代空间巨大；3）未来集中 产品碎片化将有所改善，高端产品如 IGBT、MOSFET 产品性能和技术壁垒 同步提升，下游对高端产品的依赖度会随之增加。功率半导体市场规模较大，高性能驱使下，新型半导体衬底材料渗透率有望进一步提升。2、贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下，底层材料提供了弯道超车的 可能性美方对华为制裁规模未有缩小趋势，同时加剧了多方面的技术围剿，底层材 料的重要性不容忽视。美方将计划限制华为使用美国技术和软件在海外设计 和制造半导体的能力来保护国家安全，华为及其被列入实体清单的分支机构 生产的以下产品将受出口管理条例（EAR）的约束，具体而言包括以下两个 方面：1）华为及相关公司利用美国管制清单（CCL）上的软件和技术直接生 产的产品；2）根据华为的设计规范，在美国海外的地方利用 CCL 清单上的 半导体制造设备生产的芯片等产品，此类产品在向华为及其分支机构出货时 需要申请许可证。摩尔定律在硅时代已接近效能极限，台积电已开始 2nm 探索性研发，单一 增加制程精度的方式不可持续。“摩尔定律”在过去的几十年中是集成电路性 能增长的黄金定律。其核心内容：价格维持不变时，集成电路上可容纳的元 件数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。根据 ITRS 的观点，传统的硅晶体管微缩至 6 纳米已达极限。以硅材料为根基的摩尔定 律即将失效。若半导体仍以摩尔定律趋势发展，则需要在底层材料中形成突 破。美国、欧盟、日韩等国家和地区组织已经通过制定研发项目的方式来引 导产业发展。目前主要的突破手段存在于几个方面：1）底层材料突破，除氮 化镓、砷化镓外，以碳基为材料的半导体技术也在持续突破；2）以 SIP 封装为代表的高密度集成方式，一定程度上满足了性能的发展需求。3、新基建与消费电子为国内需求打开空间国内基站端建设投资力度扩大，国内需求将大于国外。预计 2020 年 5G 新 建基站有望达到 80w 座以上，其中大部分将以“宏基站为主，小基站为辅”的组网方式。在射频端高频高速的背景下，第三代半导体材料的渗透率将会 大幅提升，2023 年 GaN RF 在基站中的市场规模将达到 5.2 亿美元，年复合 增长率达到 22.8%。未来随着 GaN 技术进步和规模化发展，GaN PA 渗透率 有望不断提升，预计到 2023 年市场渗透率将超过 85%。5G 宏基站使用的 PA（Power Amplifier，功率放大器）数量在 2019 年达到 1843.2 万个，2020 年有望达到 7372.8 万个，同比增长有望达到 4 倍。预计今年，基于 GaN 工 艺的基站 PA 占比将由去年的 50%达到 58%。消费电子市场规模分别受益于快充渗透率与新能源汽车电子化率的提升。假 设智能手机未来三年 GaN 快充渗透率为 1%、3%、5%，可穿戴需求度相对 手机端有所降低，三年的渗透率为 0.5%、1%、2%；我们预计 2020 年全球 GaN 充电器市场规模为 24.41 亿元，2022 年有望达到 87.74 亿元。在新能 源车型中，目前混动新能源汽车占新能源汽车总量的 80%以上，电机与电控 是核心元器件。GaN 可用于 48VDC/DC 以及 OBC(On Board Charger 车载 充电机)。据 Yole 的预测，2023 年该领域的市场规模将达到 2500 万美元。新能源汽车无疑是电力电子设备市场的主要驱动力，也是不同技术路线（Si、SiC 和 GaN）的主要争夺市场。二、功率半导体受益于下游新兴领域快速发展1、功率半导体是电路控制的核心元器件功率 IC 和功率分立器件占功率半导体的绝大部分。功率器件是通过控制电 子设备中电压、电流、频率以及交流（AC）直流（DC）的转换，从而达到 控制元器件的功能。功率半导体属于半导体的一个细分领域，是通过变换电 能的交直流、电压电流频率大小从而实现对电路控制的核心器件，可以分为 功率 IC 和功率分立器件两大类。功率 IC 是将控制电路和大功率器件集成在同一块芯片上控制的集成电路，主要的应用产品是电源管理，承担变换、分 配、检测电压电流频率的功能，由于在电子设备系统中每个模块所需供电电 压和电流各不相同，需要电源管理芯片对不同元器件所需电能情况进行转换 和调节。功率分立器件主要包括有二极管、晶体管及晶闸管，晶体管占有重 要的份额，其中 MOSFET（金属氧化物半导体场效晶体管）和 IGBT（绝缘 栅双极型晶体管）产品性能优越，控制能力及范围有出色的表现，近年来市 场规模增长较快，结构占比不断提升。Figure 1 功率半导体主要分类资料来源：CNKI、研究所从细分产品来看，功率半导体因其不同的性能，发挥作用也有所不同。二极管具有单向导电性能，即给二极管阳极和阴极加上正向电压时，二极管 导通。当给阳极和阴极加上反向电压时，二极管截止。因此，二极管的导通 和截止，则相当于开关的接通与断开。晶闸管。晶闸管设计用于在高电流和高电压下工作，并且通常用于 AC 电流 到 DC 电流的整流以及 AC 电流频率与幅值的调整。通常将晶闸管可以分为 可控硅整流器（通常称为晶闸管）和栅极关断晶闸管（GTO），以上均属于 高功率器件。MOSFET 属于晶体管的一种，与标准双极晶体管之间的基本区别在于源极-漏极电流由栅极电压控制，使其工作比需要高基极电流导通的双极晶体管更 节能。此外，它具有快速关闭功能及允许高频率切换，由于工作环境可以承 受更高的温度，特别适用于家用电器，汽车和 PC 电源的电源设计。IGBT 将双极晶体管的某些特性与单个器件中的 MOSFET 的特性结合在一 起。IGBT 与 MOSFET 有显着差异，制造起来更具挑战性。IGBT 器件可以 处理大电流（如双极晶体管）并受电压控制（如 MOSFET），使其适用于高 能量应用，如变速箱，重型机车，大型船舶螺旋桨等。Figure 2 各功率半导体的主要特性及应用场景类型可控性驱动形式导通电压特点应用领域二极管不可控电流驱动单向低于 1V电压电流较小，只能单向导电电子、工业晶闸管半控电压驱动单向高于1000V体积小、耐压高工业、变频器、电焊机消费电子、通信、工业控制、MOSFET全控电压驱动双向10-1000V能承受高电压，不能放大电压汽车电子等领域IGBT全控电压驱动双向高于600V开关频率高，不耐超高压，可改变 电压轨交。工控、新能源、白色 家电功率 IC将功率元器件集成在一个整体的集成电 路上。根据不同器件类型决定控制类型和 驱动电压。体积小、重量轻、寿命长、功能多消费电子、通信、计算机和 工控资料来源：CNKI、研究所2、市场规模平稳增长，未来增量空间来自于新兴领域全球市场规模平稳增长，国内市场需求有望保持高速增长。功率半导体作为 电子设备中最基础的元器件，应用领域极其广泛。从市场规模来看，根据 IHS Markit 数据，2018 年全球功率半导体市场规模约为 400 亿美元，预计到 2021 年市场规模将增长至 441 亿美元，年复合增速为 4.1%。中国是全球最大的 功率半导体消费市场，未来有望保持高速发展，根据 IHS Markit 数据，2018 年国内市场规模达到 138 亿美元，增速为 9.5%，占全球需求比例高达 35%，预计未来中国功率半导体将继续保持较高速度增长，2021 年市场规模有望达 到 159 亿美元，年复合增速达 4.8%。从增量来源来看，由于下游新能源以 及汽车电子化程度的提升，功率半导体的应用领域已从工业控制和消费电子 拓展至光伏、风电、智能电网、变频家电、新能源汽车等诸多市场，下游新 型领域市场的发展情况是功率半导体未来增量的重要保证。Figure 3 全球功率半导体市场规模及增速Figure 4 国内半导体市场规模及增速500450400350300250200150100500全球功率半导体（亿美元）增速（%）20142015201620172018 2019E 2020E 2021E12%8%6%4%2%0%-2%-4%-60160140120100806040200中国功率半导体（亿美元）增速（%）20142015201620172018 2019E 2020E 2021E14%8%6%4%2%0%-2%资料来源：IHS、研究所资料来源：IHS、研究所从应用范围角度看，任何需要电能转换、电能与信号转换地方都需要功率半 导体。从应用功率大小来看，可以划分为四大应用场景：1）消费类电子产品/白色家电，功率范围 10W-100W：功率半导体是消费电子产品中控制充电机制、功率输出和能效的核心元器件。在白色家电中，优化的感应技术以及变频需求，也使得功率半导体也是白色 家电走向智能化的核心。2）新能源汽车及数据通信，功率范围 100W-10kW：新能源汽车的电气化占比快速提升，目前新能源汽车相比于燃油车电子零部 件价值增加 5 倍以上，新增的功率半导体器件的性能和功率效率是电动汽车 运行的关键，功率元件主要用于逆变器、电源控制系统。功率半导体保证数据中心不间断供电以及电压稳定方面具有重要作用，主要 用于整流，电池充电和 DC/AC 逆变。UPS 是 IDC 的必需设备，极大程度增 加了服务器系统中功率半导体元件的使用，未来氮化镓的使用和能量比例计 算将继续增加数据中心中功率半导体使用的广度。3）可再生能源及交通运输，功率范围 10kW-1000kW:可再生能源发电也需要高功率半导体，因为可再生能源不规则，需要高的发 电效率才能实现经济可持续发展。以每兆瓦时为基础，风电场需要比传统燃 煤电站多 30 倍的功率半导体价值量。使用 IGBT 的变速驱动器越来越多地取代工业应用中的传统电机，因为它们 可以显着提高能效。功率半导体对于工厂的进一步自动化也至关重要，“工业 4.0”的革命在很大程度上取决于增加的功率和传感器半导体内容，以驱动工 厂的机器人技术。4）智能电网和储能，功率范围 1000kW 以上：可再生能源（特别是风能和太阳能）的消纳对于智能电网的稳定性带来了巨 大的挑战，电能的难以存储也为储能带来了更大的难度。有效的能量存储对 于向可再生能源对总发电的更高贡献的转变至关重要，并且需要再次有效地 转换电能，即功率半导体。Figure 5 功率半导体按照输出功率分类的应用场景资料来源：CNKI、研究所3、国内是最大的消费市场，自给率不足 20%功率 IC 与功率分立器件市场份额占比接近各半，IGBT、MOSFET 在分立器 件中占比较大。在全球功率半导体市场，功率 IC 和功率分立器件几乎平分了 整个市场份额。根据 Yole、IHS、Gartner 数据汇总分析，2018 年，功率 IC 和功率器件全球市场份额分别为 54%和 46%。其中，在功率分立器件市场中，MOSFET 和 IGBT 占比较大，分别为 17%和 15%，功率二极管/整流桥占比 稍低，为 12%。Figure 6 2018 年全球 IGBT 市场格局Figure 7 2018 年全球 MOSFET 市场格局 其他33%英飞凌34%英飞凌27%安森美13%其他38%威科电子5%赛米控8%富士电机10%三菱10%瑞萨7%东芝7%意法半导体8%资料来源：IHS、研究所资料来源：IHS、研究所在中国功率半导体市场，电源管理 IC、MOSFET 和 IGBT 合计占据了 95%的市场份额。其中，电源管理 IC 市占率高达 61%，占比最大，MOSFET 和 IGBT 市场份额分别为 20%和 14%。得益于下游消费电子、新能源汽车、通 讯行业近几年的快速发展，电源管理 IC 市场保持稳健增长，截止 2018 年，中国电源管理 IC 市场规模已达 84.3 亿美元。同时，未来伴随新能源汽车行 业的快速发展，MOSFET 和 IGBT 也将迎来广阔的成长空间。Figure 8 2018 年全球功率半导体产品结构Figure 9 2018 年国内功率半导体产品结构其他IGBT2%其他5%IGBT14%功率二极管/整流桥15%功率IC 54%MOSFET20%电源管理IC 61%MOSFET 17%资料来源：IHS、研究所资料来源：IHS、研究所中国为全球最大的消费国和进口国，随下游新兴领域发展加快，国产替代空 间明显。由于功率半导体下游应用广泛，市场普遍认为行业增速弹性不大，整体规模保持稳定。与之有差异的是，我们认为，未来功率半导体将呈现高 性能，高增长，高集中度的发展趋势，主要原因有以下几点：1）下游新兴 行业增量显著：下游以汽车电子为代表的新兴应用增速进一步加快，除去传 统电子控制系统外，电驱、电控、电池三大件对于功率半导体的需求量爆发 式增长，假设 2025 年新能源汽车市场规模达到 150 亿元，按照汽车电子化 率 30%测算，仅在新能源汽车中的电子元器件增量为 50 亿元；2）自给率仍 然偏低，替代空间巨大：国内需求增加的同时，自给率不足 20%，从国内外 产业链的对比来看，假设自给率达到 50%，国内至少仍有 50 亿美元的市场 空间增量；3）未来集中度会进一步提升，产品碎片化将有所改善：由于产 品种类繁多，总体较为碎片化，但部分高端产品如 IGBT、MOSFET 产品性 能和技术壁垒同步提升，下游对高端产品的依赖度会随之增加，细分领域集 中度提升是必然趋势。Figure 10 2018 年全球功率半导体市场份额Figure 11 2018 年中国功率半导体市场份额英飞凌德意高通4%英飞凌14%州仪器9%安森美8%其他61%安森美7%法半导体5%其他58%德州仪器8%高通6%Dialog 6%资料来源：IHS、研究所资料来源：IHS、研究所三、第三代半导体材料是功率半导体跃进的基石1、第三代半导体材料对性能提升有明显优势第三代半导体材料以碳化硅、氮化镓为代表，极具性能优势。第三代半导体 材料是指带隙宽度明显大于 Si 的宽禁带半导体材料，主要包括 SiC、GaN、金刚石等，因其禁带宽度大于或等于 2.3 电子伏特，又被称为宽禁带半导体 材料。和第一代、第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，可以满足现代电子技 术对高温、高功率、高压、高频以及高辐射等恶劣条件的新要求。第三代半 导体材料在航空、航天、光存储等领域有着重要应用前景，在宽带通讯、太 阳能、汽车制造、半导体照明、智能电网等众多战略行业可以降低 50%以上 的能量损失，最高可以使装备体积减小 75%以上，是半导体产业进一步跃进 的基石。Figure 12 三代半导体材料主要特征发展历程代表材料主要特性第一代半导 体材料第 二 代 半 导 体材料第三代半导 体材料Si、GeGaAs、InP等SiC、GaN等主要应用于大规模集成电路中，产业链十分成熟，成本低；Ge 材料主要应用于低压、低频、中功率晶体管及光电探测器中；目前 95%以上的半导体器件和 99%以上的集成电路都是由 Si 材料制作。直接带隙、光电性能优越；适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发 光器件的优良材料，广泛应用于卫星通讯、移动通讯、光通信、GPS 导航等领域；GaAs、InP 材料资源稀缺，价格昂贵，并且还有毒性，能污染环境，InP 甚至被认为是可 疑致癌物质，具有一定的局限性。宽禁带半导体材料，禁带宽度大于 2eV，具有可见光至紫外光的发光特性，抗高压、高温 和高辐射性能优越，可承受大功率；主要应用于半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器等领域。资料来源：智库、研究所半导体材料经历了三次明显的换代和发展。第一代半导体材料是 Si、Ge 等 单质半导体材料，由于其具有出色的性能和成本优势，目前仍然是集成电路 等半导体器件主要使用的材料；第二代半导体材料以 GaAs 和 InP 等材料为 代表。第二代半导体材料在物理结构上具有直接带隙的特点，相对于 Si 材料 具有光电性能佳、工作频率高、抗高温、抗辐射等优势，可以应用于光电器 件和射频器件；第三代半导体材料以 GaN 和 SiC 等材料为代表。1969 年实 现了 GaN 单晶薄膜的制备。1994 年中村修二研发了第一支高亮度的 GaN 基蓝光 LED。1891 年，SiC 晶体被人工合成。1955 年，飞利浦实验室的 Lely 发明 SiC 的升华生长法(或物理气相传输法，即 PVT 法)，后来经过改进后的 PVT 法成为 SiC 单晶制备的主要方法。材料分子结构导致先天性能优势。第三代半导体材料相对于 Si 材料具有：禁 带宽度更大、电子饱和飘移速度较高等特点，制作出的半导体器件拥有光电 性能优异、高速、高频、大功率、耐高温和高辐射等特征，具备应用于光电 器件、微波器件和电力电子器件的先天性能优势。Figure 13 第三代半导体与硅的特性对比材料性能SiSiCGaN禁带结构间接带隙间接带隙直接带隙禁带宽度（eV）1.13.33.4电子迁移率（10cm/Vs）135010002000电子饱和漂移速度（10cm/s）12.22.7相对介电常数11.99.78.9热导率（W/cmK）1.494.91.3击穿场强（MV/cm）0.32.83.3对应器件理论最高工作温度（）175600800资料来源：智库、研究所2、产业应用集中在衬底、射频器件，2025 年渗透率将达到 50%以上GaN 衬底技术难度较大，光电子领域中较为成熟。目前，SiC 衬底技术相对 简单，主要制备过程大致分为两步：第一步 SiC 粉料在单晶炉中经过高温升 华之后在单晶炉中形成 SiC 晶锭；第二步通过对 SiC 晶锭进行粗加工、切割、研磨、抛光，得到透明或半透明、无损伤层、低粗糙度的 SiC 晶片（即 SiC 衬底）。GaN 衬底的生长主要采用 HVPE（氢化物气相外延）法，制备技术 仍有待提升，行业产量较低，导致 GaN 衬底的缺陷密度和价格较高，目前只 有激光器等少数器件采用 GaN 同质衬底；GaN 电力电子器件的衬底主要采 用 Si 衬底，部分企业采用蓝宝石衬底，GaN 同质衬底的器件在研发中；GaN射频器件主要是 SiC 高纯半绝缘衬底，少数企业采用 Si 做衬底；GaN 光电 子器件是 GaN 材料最成熟的领域，基于蓝宝石、SiC 和 Si 衬底的蓝宝石 LED 产业已经进入成熟阶段。高技术门槛导致第三代半导体材料市场以日美欧寡头垄占，国内企业在 SiC 衬底方面以 4 英寸为主。目前，国内已经开发出了 6 英寸导电性 SiC 衬底和 高纯半绝缘 SiC 衬底，山东天岳公司、北京天科合达公司和河北同光晶体公 司分别与山东大学、中科院物理所和中科院半导体所进行技术合作与转化，在 SiC 单晶衬底技术上形成自主技术体系。国内目前已实现 4 英寸衬底的量 产；同时山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能均已完成 6 英寸衬底的 研发；中电科装备已成功研制出 6 英寸半绝缘衬底。在 GaN 衬底方面，国 内企业已经可以小批量生产 2 英寸衬底，具备 4 英寸衬底生产能力，并开发出 6 英寸衬底样品。目前已实现产业化的企业包括苏州纳米所的苏州纳维科 技公司和北京大学的东莞市中镓半导体科技公司，其中苏州纳维目前已推出 4 英寸衬底产品，并且正在开展 6 英寸衬底片研发。先进半导体材料已上升至国家战略层面，2025 年目标渗透率超过 50%。底 层材料与技术是半导体发展的基础科学，在 2025 中国制造中，分别对第三 代半导体单晶衬底、光电子器件/模块、电力电子器件/模块、射频器件/模块 等细分领域做出了目标规划。在任务目标中提到 2025 实现在 5G 通信、高效 能源管理中的国产化率达到 50%；在新能源汽车、消费电子中实现规模应用，在通用照明市场渗透率达到 80%以上。Figure 14 2025 第三代半导体材料发展目标材料性能细分重点及市场空间2025 年任务目标关键战略 材料：先 进半导体 材料第三代 半导体 单 晶 衬 底第三代 半导体 光电子 器件，模块 第三代 半导体 电力 电 子器 件，模 块 第三代 半导体 射频器 件，模 块8 英寸 SiC，4-6 英寸 GaN，2-3 英寸 AIN 单晶衬底制备 技术，大尺寸、高质量第三 代半导体单晶衬底的国产装 备50mW 以上 GaN 紫外 LED15kV 以上 SiC 电力电子器件 制备关键技术，高质量 GaN 电力电子器件设计与制备，高电压、高速轨道交通、消 费电子、新能源汽车等领域 的应用100MHz 及以上的 GaN 微波 射频器件和模块，5G 移动通 信和卫星通信领域中的应用根据 Yole 的预测，到 2023 年单晶衬 底市场规模复合增速将达 15%，将从 17 年的 160 余万片需求增至约 400 万片，其中光子应用复合增速将达 37 18 年全球 UVLED 市场规模达 2.99亿美金，预计到 2023 年市场规模将达9.91 亿美金，2018-2023 年 CAGR 达到 27%。根据 CASA 统计，2018 年国内市场 SiC、GaN 电力电子器件的市场规模约 为 28 亿元，同比增长 56%，预计未来 五年复合增速为 38%，到 2023 年 SiC、GaN 电力电子器件的市场规模将达到 148 亿元2018 年第三代半导体射频电子市场规 模约为 24.5 亿元，同比增长 103%，国防航空仍然占主要市场，2023 年市 场规模将有望达到 250 亿元2025 实现在 5G 通信、高 效能源管理中的国产化率 达到 50%；在新能源汽车、消费电子中实现规模应用，在通用照明市场渗透率达 到 80%以上。资料来源：中国制造 2025、研究所3、底层材料突破是摩尔定律延续的关键摩尔定律在硅时代 6nm 已接近效能极限。“摩尔定律”在过去的几十年中是 集成电路性能增长的黄金定律。其核心内容：价格维持不变时，集成电路上 可容纳的元件数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。根据 ITRS 的观点，传统的硅晶体管微缩至 6 纳米已达极限。以硅材料为根 基的摩尔定律即将失效。若半导体仍以摩尔定律趋势发展，则需要在底层材 料中形成突破。美国、欧盟、日韩等国家和地区组织已经通过制定研发项目 的方式来引导产业发展。Figure 15 摩尔定律：1971-2018 年集成电路晶体管数量变化资料来源：Our world in data、研究所超越摩尔定律，新材料是突破路径之一。目前市面上超过 99%的集成电路都 是以第一代元素半导体材料之一，硅(Si)、锗(Ge)材料在 20 世纪 50 年代有 过高光时刻，广泛应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中，但 到了 60 年代后期因耐高温和抗辐射性能较差，工艺更难、成本更高逐渐被 硅材料取代。第三代宽禁带半导体材料(SiC、GaN 等)，因其禁带宽度(Eg)大于或等于 2.3 电子伏特(eV)而得名。第三代半导体材料具有优越的性能和 能带结构，广泛用于射频器件、光电器件、功率器件等制造，具有很大的发 展潜力。目前第三代半导体材料已逐渐渗透 5G、新能源汽车、绿色照明等 新兴领域，被认为是半导体行业的重要发展方向。美欧等经济体持续加大化合物半导体投入。2018 年，美国、欧盟等国家和组 织启动了超过 15 个研发项目。其中，美国的研发支持力度最大。2018 年美 国能源部（DOE）、国防先期研究计划局（DARPA）、和国家航空航天局（NASA）和电力美国(Power America)等机构纷纷制定第三代半导体相关的 研究项目，支持总资金超过 4 亿美元，涉及光电子、射频和电力电子等方向，以期保持美国在第三代半导体领域全球领先的地位。此外，欧盟先后启动了“硅基高效毫米波欧洲系统集成平台（SERENA）”项目和“5GGaN2”项目，以抢占 5G 发展先机。Figure 16 各国第三代半导体领域研发项目地区主体（资金支持方）项目金额简介美国能源部美国（DOE）美国国防先期研 美国究 计 划 局（DARPA）电 力 美 国美国(PowerAmerica)欧洲欧盟极速 EV 充电器（XFC）的固态变压器（SST）联合大学微 电子计划（JUMP）项目一：先进可靠的 WBG 功率模块的设计 和制造 项目二：用于直接 48V 至低于 1V PoL DC-DC 模块的双电感混合转换 器项目三：用于中压级固 态电路断路的 WBG 器 件项目四：600VGaN 双 栅极双向开关项目五：研究生宽禁带 半导体电力电子器件实 验室项目六：加入 WBG 半 导体开关和电路的电力 电子教学实验室硅基高效毫米波欧洲系 统 集 成 平 台”项目（SERENA）700 万美元2 亿美 元-2000该项目为期三年，总经费 700 万美元，其中 DOE 提供 50%的资金。项目将结合新的 SiC MOSFET 器件。DARPA 与美国 30 余所高校合作创建 6 个研究中心，为2025 年及更远时间的微系统发展开展探索性研究。6 个中 心的研究方向分别为深入认知计算、智能存储和内存处 理、分布式计算和网络、射频到太赫兹传感器和通信系统、先进的算法架构以及先进器件、封装和材料。美国通用电气(GE)航空系统公司和美国能源部国家可再 生能源实验室(NREL)将共同设计和生产由碳化硅(SiC)和 氮化镓(GaN)制成的先进宽禁带功率模块。科罗拉多大学博尔德分校的一个团队将设计并实施一种 基于 GaN 的新型转换器，其密度是目前市场上转换器密 度的 10 倍，功率损耗最多可降低 3 倍。北卡罗莱纳大学夏洛特分校(UNCC)的一个团队将测试中 压(3.3kV)SiC 固态断路器的功能原型。英飞凌公司将开发 基于其 CoolGaN 高电子迁移率晶体管(HEMT)技术的低成 本 600V 双向 70

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证券研究报告 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明 行业深度行业深度报告报告电子电子 2020 年年 09 月月 23 日日 苹果苹果、面板面板为中军为中军 第三代半导体为先锋第三代半导体为先锋 电子行业电子行业 中性中性 维持维持评级评级 核心观点：核心观点：美国持续加大对我国科技等领域的制裁，在外部摩擦不断升温的情况 下，短期市场风险偏好进一步提升存在不确定性，预计 Q4 行业估值水 平将维持震荡，建议投资者关注建议投资者关注“中军”：“中军”：确定性强的业绩高增长确定性强的业绩高增长的的苹苹 果和面板产业链果和面板产业链；“先锋”：；“先锋”：有望迎来政策有望迎来政策红利红利的第三代半导体的第三代半导体领域领域。消费电子：消费电子：关注苹果产业链的投资机会。手机手机：苹果手机用户平均使 用时间较长，iPhone12 系列手机将首次支持 5G，存量用户将在 1-3 年 内更换手机，此外，华为受美制裁销量可能受到影响，预计苹果手机 销量未来 1-3 年将快速提升并扩大市场份额，建议关注苹果手机占比 较高的鹏鼎股份、蓝思科技鹏鼎股份、蓝思科技；手表手表：随着健康等功能的逐步丰富，手 表有望迎来快速增长阶段，建议关注苹果手表收入占比较高的环旭电环旭电 子子等；TWS 耳机耳机：预计苹果系列无线耳机未来仍有望保持快速增长，关注 TWS 耳机生产厂商立讯精密和歌尔股份立讯精密和歌尔股份。液晶面板：液晶面板：韩国企业逐步退出 LCD 面板领域，供需格局改善带动面板 价格的上涨，预计未来面板行业的盈利能力将显著改善。产能继续向 中国大陆转移，预计未来中国大陆市场份额将达到 70%以上，面板进面板进 入中国大时代，建议关注京东方入中国大时代，建议关注京东方 A、TCL 科技。科技。半导体：半导体：半导体领域为中美科技等领域摩擦中的卡脖子方向，未来发 展道阻且长。产业链高自主、高可控仍是未来的重点方向。预计国家 的相关政策、资本支持将持续推出，第三代半导体相对硅基半导体的 偏低投入、较小差距有望得到重点支持，并具备弯道超车的可能。建 议关注在第三代半导体领域较早布局并实现规模收入的三安光电三安光电等。投资建议：投资建议：我们认为未来一段时间电子行业的行情仍将受到外部环境 的影响，维持“中性”评级。建议关注苹果产业链、面板、第三代半 导体等领域具有“龙头基因”且估值较为合理的标的，包括鹏鼎控股、环旭电子、蓝思科技、立讯精密、京东方 A、TCL 科技、三安光电等。分析师分析师 傅楚雄 ：010-66568393 ：执业证书编号：S0130515010001 特此鸣谢：张斯莹、王恺 行业数据行业数据 2020-09-18 资料来源：Wind，中国银河证券研究院整理 相关研究相关研究 5G 将引领产业进一步升级，寻找中国电子信 息产业龙头 2019-01-31 科创板将对电子行业形成有效助力，促进其向 更高质量发展 2019-03-05 整芯助魂工程彰显集成电路地位，多要素共振 国产替代加速推进 2019-03-11 科创奏响资本市场改革强音，积极拥抱中国科 技核心资产 2019-07-20 大基金二期成立，材料、设备等领域有望受益 2019-10-28 国产存储突破，进口替代可期 2019-12-25 新冠将给电子行业复苏带来冲击，关注受影响 较小的新基建相关标的 2020-04-15 后疫情时代的危与机，中国电子产业亟待升 级 2020-06-23 重点公司盈利预测与估值水平情况重点公司盈利预测与估值水平情况（截至（截至 2020 年年 09 月月 18 日）日）股票代码股票代码 股票名称股票名称 股价股价 EPS PE 2019E 2020E 2021E 2020E 2021E 002938.SZ 鹏鼎控股 57.55 1.27 1.38 1.68 41.70 34.26 601231.SH 环旭电子 23.57 0.58 0.71 0.90 33.20 26.19 300433.SZ 蓝思科技 34.31 0.58 0.94 1.20 36.50 28.59 002475.SZ 立讯精密 55.70 0.88 0.89 1.19 62.58 46.81 002241.SZ 歌尔股份 40.86 0.39 0.70 1.00 58.37 40.86 000725.SZ 京东方 A 5.27 0.06 0.10 0.18 52.70 29.28 000100.SZ TCL科技 6.87 0.19 0.22 0.34 31.23 20.21 600703.SH 三安光电 26.26 0.32 0.34 0.45 77.24 58.36 资料来源：Wind，中国银河证券研究院 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。目目 录录 一、估值仍待消化，业绩可预见性增强一、估值仍待消化，业绩可预见性增强.1 （一）电子行业的估值情况：预计四季度 PE 将维持震荡.1 （二）电子行业的业绩预期：2020 年 EPS 透明度提升.3 二、苹果新机有望拉动相关产业链发展二、苹果新机有望拉动相关产业链发展.6 （一）手机端：5G 换机周期开启，看好新 iPhone 市场前景.6 （二）智能手表：体验日益丰富，成长空间广阔.10 （三）TWS 耳机端：出货量有望持续高增长.14 三、面板供需改善迎来盈利增长的黄金期三、面板供需改善迎来盈利增长的黄金期.15 （一）供需格局改善，面板价格反转.15 （二）未来的产业趋势：大尺寸化、高清化、国产化.20 （三）液晶面板进入中国大时代.22 四、第三代半导体有望在国家支持下快速发展四、第三代半导体有望在国家支持下快速发展.23 （一）第三代半导体在高温、高压及大功率领域优势显著.24 （二）5G 及新能源车时代来临，第三代半导体迎来爆发时机.25 （三）第三代半导体成为市场热点，持续获得政策支持。.26 （四）全球格局美欧日领先，国内外差距相对一二代半导体缩小.27 （五）第三代半导体产业链及布局公司.28 五、投资建议五、投资建议.29 六、风险提示六、风险提示.31 七、附录：行情回七、附录：行情回顾顾.32 （一）2020 年电子行业震荡中上行.32 （二）具备“龙头基因”的公司凸显投资价值.33 插插 图图 目目 录录.35 表表 格格 目目 录录.36 rQpQsNqMtNmQtPrMnPpRpQaQdN7NnPqQnPpPfQmMwPeRsQqNaQoOxOwMrQwOxNmQqR 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。1 一一、估值仍待消化，业绩可预见性估值仍待消化，业绩可预见性增强增强 （一）电子行业的估值情况：预计四季度 PE 将维持震荡 短期看，近期美国对我国高新科技企业制裁持续升级，强推中美科技脱钩，冲击我国电子 信息产业复苏；海外疫情反复，行业需求端尚未回暖，短期电子产业增速将下降，或将导致行 业估值中枢下滑。长期看，5G 技术将驱动电子产业的升级，行业中长期增长动力仍然充足。1.电子行业市盈率水平仍处于长期均值水平之上电子行业市盈率水平仍处于长期均值水平之上 自 2020 年起，电子行业受新冠肺炎疫情影响，整体估值水平震荡回落。7 月上旬市场风 险偏好提升，行业估值水平回升；8 月下旬受市场避险情绪的影响，市盈率小幅回落：截至 2020 年 9 月 18 日收盘，电子行业市盈率为 48.15 倍，高于近五年及近十年的均值水平。图图 1.2018 年以来电子行业估值情况（截至年以来电子行业估值情况（截至 2020 年年 09 月月 18 日）日）资料来源：Wind，中国银河证券研究院 我们需要注意，美国科技制裁将持续冲击我国电子信息产业复苏；美国对中国的制裁不仅 限于科技领域：近期美国国防部出台的国防战略报告、美国国会参议院通过“香港自治法 案”，美国关闭中国驻休斯敦总领馆等都标志着中美贸易摩擦可能进一步升级。同时，新冠疫 情在全球仍处于爆发期，行业的需求受到较长时间的抑制，行业增速将继续下滑。我们认为当我们认为当 前行业估值水平进一步提升的空间有限，风险偏好进一步提升难度较大，行业短期将面临调前行业估值水平进一步提升的空间有限，风险偏好进一步提升难度较大，行业短期将面临调 整；中长期看，整；中长期看，5G 技术驱动电子产业的升级，行业中长期成长动力仍然充足技术驱动电子产业的升级，行业中长期成长动力仍然充足。具体来看，消费电子消费电子：自复工复产以来市场风险偏好提升，7 月下旬受市场避险情绪的影 响，市盈率小幅回落：截至 2020 年 9 月 18 日收盘，消费电子市盈率为 50.87 倍，高于近五年 及近十年的均值水平。我们认为，四季度为消费电子传统旺季，苹果等全球领先苹果等全球领先厂商将发布厂商将发布 新款新款 5G 手机手机、笔电及可穿戴设备、笔电及可穿戴设备，有望带动上游产业链估值的上升，有望带动上游产业链估值的上升。行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。2 图图 2.近近 10 年消费电子行业估值情况（截至年消费电子行业估值情况（截至 2020 年年 09 月月 18 日）日）资料来源：Wind,中国银河证券研究院 半导体半导体：国家政策及大基金推动下市场风险偏好提升，7 月下旬受外部摩擦带来的避险情 绪的影响，市盈率大幅回调：截至 2020 年 9 月 18 日收盘，半导体市盈率为 106.70 倍，仍高 于近五年及近十年的均值水平。我们认为，中美摩擦导致行业负面信息频出，估值可能继续向 均值回归，第三代半导体等相关领域第三代半导体等相关领域可能将受到政策大力倾斜，估值弹性较高可能将受到政策大力倾斜，估值弹性较高。图图 3.近近 10 年半导体行业估值情况（截至年半导体行业估值情况（截至 2020 年年 09 月月 18 日）日）资料来源：Wind，中国银河证券研究院 面板面板：复工复产以来市场风险偏好提升。同时，由于海外产能退出等因素，自六月以来面 板价格触底反弹，行业市盈率持续提升：截至 2020 年 9 月 18 日收盘，面板市盈率为 67.05 倍，高于近五年及近十年的均值水平。我们认为，行业供需格局仍将持续改善，面板进入中国时面板进入中国时 代，代，国内面板厂商市占率有望继续提升，行业估值进入上升通道国内面板厂商市占率有望继续提升，行业估值进入上升通道。行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。3 图图 4.近近 10 年面板行业估值情况（截至年面板行业估值情况（截至 2020 年年 09 月月 18 日）日）资料来源：Wind，中国银河证券研究院 （二）电子行业的业绩预期：2020 年 EPS 透明度提升 中报后电子行业的一致预测 EPS 基本持平，行业一致预测的净利润小幅提升。复工复产 以来我国电子信息产业快速恢复，后续订单、预期的能见度，透明度提升，预计后续 EPS 预 期大幅下修的概率较低，行业将具备结构性的机会。建议建议重点重点关注关注 2020 年年 EPS 预期高增长的预期高增长的 领域：苹果产业链、面板行业等领域：苹果产业链、面板行业等，这两个细分领域将作为我们推荐的中流砥柱，这两个细分领域将作为我们推荐的中流砥柱；我们也建议我们也建议 投资者关注以第三代半导体为代表的的高弹性板块，以此作为我们推荐的先锋板块。投资者关注以第三代半导体为代表的的高弹性板块，以此作为我们推荐的先锋板块。1.中报后中报后行业一致预测行业一致预测基本持平基本持平 在新冠疫情的冲击下，各国防疫举措抑制了电子行业短期的消费需求。同时，失业和待业 人员增加，居民收入减少导致非必须消费品如电子产品的需求进一步受到压制。全球消费需求 的下降将直接导致我国电子产业的外贸订单骤降、出口受阻，影响行业的复苏及发展。2020 年年初，当时市场对 2020 年和 2021 年的利润、EPS 显著高估，在各公司披露 2019 年年报以 及 2020 年一季报后，基于对新冠疫情冲击的考虑，净利润、EPS 的一致预期均有一定幅度的 下调：EPS 下调了下调了 36.62%，净利润下调了，净利润下调了 15.73%。中报中报后，行业一致预测后，行业一致预测基本持平基本持平：EPS 下调了 2.27%，净利润略微上调了 1.11%。图图 5.行业一致预测行业一致预测 EPS 情况（单位：元）情况（单位：元）图图 6.行业一致预测净利润情况（单位：亿元）行业一致预测净利润情况（单位：亿元）资料来源：Wind，中国银河证券研究院 资料来源：Wind，中国银河证券研究院 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。4 2.2020 年年 EPS 透明度提升透明度提升 复工复产后，我国电子行业逐步改善。复工复产后，我国电子行业逐步改善。2020 年 1-2 月电子信息制造业增加值月增速大幅 下降。2 月底复工复产加速推进，电子行业逐步改善：7 月份，规模以上电子信息制造业增加 值同比增长 11.8%，增速同比增加 5.7 个百分点。1-7 月，规模以上电子信息制造业增加值同 比增长 6.7%，较去年同期下降 2.4 个百分点。图图 7.2019 年以来电子信息制造业附加值和出口交货值分月增速年以来电子信息制造业附加值和出口交货值分月增速 资料来源：工信部，中国银河证券研究院 新冠疫情对电子行业经营效益影响主要体现在 2 月份，复工复产后经营效益逐渐回升：2020 年 1-7 月，规模以上电子信息制造业实现营业收入同比增长 6.5%，利润总额同比增长 28.7%；营业收入利润率为 4.67%，营业成本同比增长 6.2%。7 月末，全行业应收账款同比增 长 14.1%。复工复产已来我国电子信息产业快速恢复，后续订单、预期的能见度，透明度提升，我们预计后续我们预计后续 EPS 预期大幅下修的概率较低。预期大幅下修的概率较低。图图 8.2019 年以来电子信息制造业主营业务收入、利润增速变动情况年以来电子信息制造业主营业务收入、利润增速变动情况 资料来源：工信部，中国银河证券研究院 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。5 3.优选优选下半年下半年确定性较强的高增长板块确定性较强的高增长板块 上半年电子业绩表现较为平稳，电子行业营收增长 3.33%（整体法），归属于上市公司股 东净利润增长 17.95%（整体法）。各细分板块业绩分化仍较为明显：消费电子、半导体表现突 出，业绩增速分别为 69.48%、63.43%；被动元器件、PCB、安防表现较为平稳，业绩增速分 别为 10.73%、28.85%、0.83%；面板及 LED仍处于底部震荡，业绩增速分别为-117.91%、-11.07%。图图 9.2020H1 电子各细分领域净利润情况（整体法）（单位：亿元）电子各细分领域净利润情况（整体法）（单位：亿元）资料来源：工信部，中国银河证券研究院 根据披露的一致预测净利润情况，预计 2020 全年消费电子、半导体仍将维持较高的业绩消费电子、半导体仍将维持较高的业绩 增速增速，分别为 65.86%，61.55%;在行业持续改善的预期下，面板行业格局有望迎来反转面板行业格局有望迎来反转，2020 全年增速有望恢复正增长至 42.17%。预计 2020 全年被动元器件、PCB、安防表现将较为平稳。图图 10.2020 年电子各细分领域一致预测净利润情况（整体法）（单位：亿元）年电子各细分领域一致预测净利润情况（整体法）（单位：亿元）资料来源：工信部，中国银河证券研究院 由于外部环境以及海外新冠疫情的不确定性，我们预计四季度电子行业估值将维持震荡，我们预计四季度电子行业估值将维持震荡，建议关注估值弹性高，有望受到政策刺激推动的第三代半导体相关领域建议关注估值弹性高，有望受到政策刺激推动的第三代半导体相关领域。随着订单能见度的 提升，预计后期 EPS 下修的幅度将有限，建议关注预期高增长的板块：苹果带动的消费电子建议关注预期高增长的板块：苹果带动的消费电子 以及面板板块以及面板板块。行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。6 二二、苹果苹果新机有望新机有望拉动拉动相关产业链相关产业链发展发展 （一）手机端：5G 换机周期开启，看好新 iPhone 市场前景 1.5G 渗透率快速提升，渗透率快速提升，iPhone 12 有望成爆款机型有望成爆款机型 我国我国 5G 渗透率快速提升渗透率快速提升。2019 年被称为 5G 商用元年，6 月 6 日工信部开始发放 5G 商 用牌照，10 月 31 日三大运营商启动 5G 商用服务，发布相应 5G 套餐，5G 开始正式在中国发 展、渗透。根据信通院数据，截至 2020 年 8 月底，我国 5G 用户数已超过 1.1 亿，居全球首位，到 2025 年我国 5G 用户数将达到 8.2 亿，渗透率约 48%。我们预计 2020 年我国 5G 用户数将 达到 1.6 亿左右。图图 11.我国我国 3G/4G/5G 渗透率渗透率 资料来源：工信部，信通院，国家统计局，中国银河证券研究院 5G 手机出货量快速增长。手机出货量快速增长。受疫情影响，上半年全球智能手机出货量同比下降 13.94%，国 内智能手机出货量同比下降 17.73%，下半年随着疫情好转市场需求有望释放。同时，虽然智 能手机整体出货量下滑，但 5G 手机出货量攀升，由今年 1 月出货 546.5 万部增至 8 月出货 1617 万部，5G 手机占国内手机出货量的比例不断上升，2020 年 1-8 月，国内市场 5G 手机累计出 货 9367.9 万部，占同期手机出货量的 46.3%，近三月来国内 5G 手机出货量占总手机出货量的 比例均高于 60%，显示出 5G 换机需求的强劲。图图 12.全球智能手机出货量（单位：百万部）全球智能手机出货量（单位：百万部）图图 13.国内国内 5G 手机出货量及占比情况（单位：百万部）手机出货量及占比情况（单位：百万部）资料来源：IDC，Wind，中国银河证券研究院 资料来源：中国信通院，中国银河证券研究院 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。7 苹果首款苹果首款 5G 手机，手机，iPhone12 意义重大。意义重大。苹果或将于今年 10 月发布 iPhone 12 系列手机，iPhone12 被部分人士称为苹果公司史上最重磅机型。除 5G 功能外，iPhone 12 的创新是近几 年苹果手机最大的，创新点包括配有全系列升级 OLED 屏幕、Pro 系机型新增后置 ToF 镜头以 及外观创新。外观方面预计 iPhone 12 将回归 iPhone 4 的经典直角边框设计，根据过去三次 iPhone 外观革新历史（iPhone 4 直角边框、iPhone 6 大屏 圆弧边框、iPhone X 全面屏外观造 型大变动），可以发现外观创新是刺激销量的有效手段。此外，iOS 14 生态系统增强，小组件 叠放、App 资源库、Siri AI 程度提升等将为 iPhone 12 到来更好的用户体验。综合三大新增功 能、外观创新与系统升级，消费者需求将被激发，iPhone 12 有望成为爆款机型。图图 14.iPhone12 系列概念图系列概念图 图图 15.iOS 14 示意图示意图 资料来源：MacRumors，中国银河证券研究院 资料来源：苹果官网，中国银河证券研究院 2.多年沉寂后，多年沉寂后，iPhone 将迎来换机周期将迎来换机周期 据 Gartner 统计，自 2014 年苹果公司发布史上最高销量 iPhoneiPhone 6 以来，过去五年 iPhone 的销量较为疲软，2019 年 iPhone 出货量较 2015 年下降 16.5%，原因是价格太高或新机 吸引力不敌竞争对手，这些问题在 iPhone 12 的降价和性能创新上都得到了不同程度的解决，我们认为是 iPhone 出货量将引来反弹的信号。图图 16.iPhone 出货量（单位：百万部）出货量（单位：百万部）图图 17.2019 年年 iPhone 各机型现有用户数各机型现有用户数分布情况分布情况 资料来源：Gartner，中国银河证券研究院 资料来源：Localytics，中国银河证券研究院 换机需求是换机需求是 iPhone 销售的一大驱动力量，销售的一大驱动力量，iPhone 12 有望迎来换机需求的集中爆发。有望迎来换机需求的集中爆发。根据 苹果统计，iPhone 活跃用户已超 10 亿，潜在换机客户规模庞大。据巴克莱测算，2019 年 iPhone 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。8 11 系列现有用户数仅占全部用户数的 10.02%，即 2015-2018 年购入 iPhone 且有潜在换新需求 的客户占全部 iPhone 用户的 90%，目前 iPhone 的平均使用年限是 5 年。这意味着 2020-2023 年将会有大量用户迎来换机需求，在 iPhone 6 带来的销售高峰后，iPhone 12 极有可能为苹果 手机带来下一个“黄金周期”。图图 18.iPhone 换机年限（单位：年）换机年限（单位：年）图图 19.iPhone 历年销售量（单位：百万部）历年销售量（单位：百万部）资料来源：IDC，Barclays，中国银河证券研究院 资料来源：苹果公司公告，IDC，中国银河证券研究院 3.产品覆盖由高端向中高端渗透，促销力度空前产品覆盖由高端向中高端渗透，促销力度空前 苹果战略升级，从之前的主打高端市场转向中高端市场并行。苹果战略升级，从之前的主打高端市场转向中高端市场并行。历年来苹果手机一直是高 端手机的代表，售价一直居高不下，成为科技和潮流的代名词，广受消费者追捧。但随着华为、OPPO、vivo、小米等陆续发布高端旗舰手机，以极强的性价比和产品竞争力抢占市场份额，2019 年苹果手机业绩销售额对比 2015 年下降了 8.13%。苹果公司从 2019 年 iPhone 11 系列开 始逐步进行市场下沉，除了 iPhone 11 Pro Max 起售价 1099 美元，iPhone 11 Pro 起售价 999 美 元外，iPhone 11 售价仅为 699 美元，iPhone SE 售价仅为 399 美元，主要面向中端市场。据外媒 Jon Prosser 预计，新发布的 iPhone 12 起售价仅为 649 美元，相较 iPhone 11 继续 下降了 50 美元，iPhone 12 Max 起售价仅为 729 美元，为新增的中端机型，其后置摄像头同 iPhone 11 一样均为双摄，不及 iPhone 11 及 iPhone 12 系列高端机型的三摄镜头。另外，Jon Prosser 预测仅有高端机型 iPhone 12 Pro 及 iPhone 12 Pro Max 会搭载最新后置 Tof 镜头，起售 价预计分别为 999 美元和 1099 美元，与 iPhone 11 高端机型价格持平。iPhone 11、iPhone 12 系列新增中端机型，且 iPhone 12 中端机型价格下降，意在打开中端机市场，同时，高端机载 有的最新科技与性能升级稳固了 iPhone 在高端机市场的地位。从营销模式看，苹果一改往年态度，于今年开始参与了中国各大网购平台的 618 促销活动。618 期间天猫平台低至八折、京东和快手对 10 万台 iPhone 11 补贴后价格只要 3999 元，拼多 多百亿补贴后价格只要 3979 元，今年 4 月发布的 iPhone SE 在推出了 618 期间八折、12 期免 息、直降两百元等促销手段。今年的 618 电商促销活动中，在天猫平台上，苹果在 6 月 1 日 iPhone 仅 5 小时就破 5 亿，这个成绩相当于 iPhone 中国市场整天的成交额，618 期间天猫累 计下单金额达到 6982 亿元。而在京东 618 开启首日，苹果再次仅用 5 秒销售额就突破 1 亿，5 分钟后，iPhone 销量突破 3 万台，全天成交金额达到 15 亿，618 期间京东累计下单额则达 2692 亿元，空前的销售力度使 iPhone 成交额顺势大幅增长，成为活动期间的销量冠军。未来随着未来随着 苹果营销方式更加融入本地化，有望为苹果营销方式更加融入本地化，有望为 iPhone 销量带来额外的助力。销量带来额外的助力。行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。9 图图 20.媒体预测的媒体预测的 iPhone 12 系列产品特性及售价系列产品特性及售价 图图 21.京东和天猫京东和天猫 618 期间销售排行榜期间销售排行榜 资料来源：Jon Prosser，中国银河证券研究院 资料来源：京东，天猫，中国银河证券研究院 4.华为高端机型受制裁限制，部分客户将向苹果转移华为高端机型受制裁限制，部分客户将向苹果转移 随着美国政府在中美贸易摩擦中美国政府对中国科技公司禁令的颁布，华为手机业务遭受 了前所未有的挑战。Mate 系列一直是华为终端产品中主打性能和体验的高端旗舰系列，2013 年华为首次发布第一款旗舰机，开始打入全球高端智能手机市场，逐步抢占了苹果手机在高端 机市场的份额。根据 Counterpoint 的数据，2017-2019 年 Q1 华为在全球高端手机市场所占份 由 8%上升到了 16%，同期苹果高端机市占率由 58%下降到了 47%。随后 2019 年苹果的系列 促销活动帮助 iPhone 高端机重夺市场份额，2020Q1 苹果高端机市占率重回 57%，华为降至 12%。今年 9 月 16 日起，海外许多手机核心配件厂家将停止向华为供货，华为手机的麒麟芯 片难以生产。未来，如果美国对华为公司在高端芯片方面限制没有改变，部分中国高端机用户 将会向苹果转移。图图 22.苹果和华为在全球高端手机市场所占份额苹果和华为在全球高端手机市场所占份额 资料来源：Counterpoint，中国银河证券研究院 行业深度研究报告行业深度研究报告/电子行业电子行业 请务必阅读正文最后的中国银河证券股份公司免责声明。10 5.iPhone 供应商梳理，建议关注鹏鼎控股、蓝思科技供应商梳理，建议关注鹏鼎控股、蓝思科技 根据对 iPhone Xs Max 的成本拆分以及相关供应商梳理，分类整理如下表,建议关注鹏鼎 控股、蓝思科技。表表 1.iPhone Xs Max 成本拆分以及相关供应商成本拆分以及相关供应商 名称名称 描述描述 供应商供应商 价格（美元）价格（美元）处理器/基带芯片 A12/XWM756 苹果自研、台积电代工/高通、英特尔 72 电池 包含电芯、pack 德赛电池、欣旺达、ATL、SDI、LG 化学 9 连接器/传感器 包含接口、连接器等/加速度计、陀螺仪等 NEC、STM、立讯精密等 18 摄像 包含镜头、模组、芯片、face ID

54人已浏览 2020-09-25 40页 5星级

敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告 电子电子 行业研究/深度报告 主要观点：SIC 功率器件：性能优异，功率器件：性能优异，10 年年 20 倍增长倍增长 功率半导体的技术和材料创新都致力于提高能量转化效率（理想转化率 100%），基于 SIC 材料的功率器件相比传统的 Si 基功率器件效率高、损耗 小，在新能源车、光伏风电、不间断电源、家电工控等有广阔的应用前景。目前 SICSIC 行业发展的瓶颈行业发展的瓶颈主要主要在于在于 SICSIC 衬底成本高衬底成本高（是 Si 的 4-5 倍，预计 未来 3-4 年价格会逐渐降为 Si 的 2 倍），同时 SIC MOS 为代表的 SIC 器件 产品稳定性需要时间验证。我们认为国内外 SIC 产业链日趋成熟，成本也 在持续下降，产业链爆发的拐点临近，Yole 预计预计 SICSIC 器件空间将从器件空间将从 20192019 年年 4.84.8 亿美金到亿美金到 20252025 年年 3030 亿美金亿美金 20302030 年年 100100 亿美金，即亿美金，即 1010 年年 2020 倍增长倍增长。SIC 晶片晶片：国内外差距缩小国内外差距缩小，行业高增，行业高增 国产替代同时进行国产替代同时进行 SIC 晶片主要用于 SIC 功率器件和 5G GaN 射频器件，未来 10 年市场空 间随着下游 SIC 功率器件 GaN 高频射频器件的增长而增长，我们预计 SICSIC 晶片晶片市场将从市场将从 20201919 年年 3030 亿亿 RMBRMB 到到 20272027 年年超过超过 150150 亿亿 RMBRMB；行业高增长行业高增长 国产替代，天科合达国产替代，天科合达/山东天岳有望成为山东天岳有望成为 SICSIC 晶片领域的沪晶片领域的沪 硅产业硅产业：相比于普通硅片分布在日韩美五个巨头手中，SIC 晶片龙头 70%以上的份额都在美国 CREE 和 II-VI 等公司，国产化也更迫切；目前国内 的 SIC 晶片龙头山东天岳、天科合达等已经初具规模，第三代半导体 SIC 国内外差距较之前传统半导体领域有所减小，这一次 SIC 晶片产业爆发 和国产替代会同时进行，相关公司将充分受益这一波第三代半导体产业 红利。投资建议投资建议 SIC 产业链会有一些新的公司进入，但是原来的 IGBT 龙头以及其他 传统功率器件公司也都会是 SIC 功率器件的重要玩家，并充分受益于这一 波十年以上的产业趋势。建议关注：建议关注：1）国内 IGBT 龙头顺势切入 SIC 领域，关注斯达半导和斯达半导和未上市的比比 亚迪半导体亚迪半导体/中车时代半导体中车时代半导体；2）传统功率器件往 SIC 器件升级切入，包括闻泰科技，华润微、捷闻泰科技，华润微、捷 捷微电、扬杰科技、新洁能捷微电、扬杰科技、新洁能；以及较纯正 SIC 器件厂商泰科天润泰科天润等；3）布局 SIC 设备和材料的露笑科技露笑科技，第三代半导体 SIC/GaN 全布局 的三安光电三安光电；4）SIC 晶片领域的天科合达天科合达、山东天岳山东天岳。第三代半导体第三代半导体 S SICIC：爆发式增长的明日之星爆发式增长的明日之星 行业行业评级：评级：买买 入入 报告报告日期日期：2020-09-17 行业指数与沪深行业指数与沪深 300 走势比较走势比较 分析师：分析师：尹沿技尹沿技 执业证书号：S0010520020001 联系人：联系人：刘体劲刘体劲 执业证书号：S0010120070037 邮箱：相关报告相关报告 1.华安证券_行业研究_行业深度_大国 雄芯.半导体系列报告(一)：科技创“芯”，时代最强音2020-05-13 2.华安证券_行业深度_功率半导体系列 报告(一)：IGBT：高壁垒和高景气的黄金 赛道2020-07-08 3.华安证券_功率半导体系列报告（二）：斯达半导深度报告：乘风破浪的 国产 IGBT 龙头2020-07-30 电子电子|半导体半导体/行业深度行业深度 敬请参阅末页重要声明及评级说明 2/31 证券研究报告 风险提示风险提示 SIC 成本降低不达预期；SIC 器件稳定性可靠性指标不及预期；国内 SIC 产业链跟国外差距进一步拉大的风险；宏观经济导致行业景气下降的风险。推荐关注公司盈利预测与评级推荐关注公司盈利预测与评级：公公 司司 EPS（元）（元）PE 2020E 2021E 2022E 2020E 2021E 2022E 斯达半导 1.14 1.58 2.16 175.77 126.82 92.76 三安光电 0.40 0.55 0.72 64.95 47.23 36.08 露笑科技 0.22 0.26 0.29 38.86 31.61 28.90 华润微 0.59 0.71 087 87.78 73.28 59.68 捷捷微电 0.50 0.63 0.79 65.63 52.16 41.63 扬杰科技 0.64 0.81 1.05 66.52 52.10 40.51 天科合达-山东天岳-资料来源：wind 一致性预期，华安证券研究所 mNoRtMsOrPqMnRtOoMoQpQ8OcM7NnPpPpNpPjMmMxOeRsQoPaQmMuNxNsQoNNZtPqR 电子电子|半导体半导体/行业深度行业深度 敬请参阅末页重要声明及评级说明 3/31 证券研究报告 正文正文目录目录 1 1 第三代半导体第三代半导体 SICSIC：性能优异，爆发前夜：性能优异，爆发前夜.5 1.1 第三代半导体 SIC 材料的性能优势.5 1.2 第三代半导体 SIC 器件的性能优势.6 1.3 政策支持 VS 产业成熟度提升.7 1.4 SIC 产业链总结.9 2 SIC2 SIC 器件：器件：1010 年年 2020 倍成长，国内全面布局倍成长，国内全面布局.10 2.1 应用：新能源车充电桩和光伏等将率先采用.10 2.2 门槛：SIC 器件的壁垒和难点.13 2.3 空间 中性未来 6 个月的投资收益率与沪深 300 指数的变动幅度相差-5%至 5%;减持未来 6 个月的投资收益率落后沪深 300 指数 5%以上;公司评级体系公司评级体系 买入未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 15%以上；增持未来 6-12 个月的投资收益率领先市场基准指数 5%至 15%；中性未来 6-12 个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至 5%；减持未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 5%至 15%；卖出未来 6-12 个月的投资收益率落后市场基准指数 15%以上；无评级因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给 出明确的投资评级。市场基准指数为沪深 300 指数。

143人已浏览 2020-09-21 31页 5星级

证券研究报告 作者：刘凯 执业证书编号：S0930517100002 2020年09月08日 第三代半导体大势所趋，国内厂 商全产业链布局 第三代半导体系列报告之一 请务必参阅正文之后的重要声明 第三代半导体大势所趋，碳化硅更适合作为衬底材料：第三代半导体材料主要分为碳化硅SiC和氮 化镓GaN，相比于第一、二代半导体，其具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，在高 温、高压、高功率和高频领域将替代前两代半导体材料。氮化镓因缺乏大尺寸单晶，第三代半导体材 料的主要形式为碳化硅基碳化硅外延器件、碳化硅基氮化镓外延器件，碳化硅应用更为广泛。新能源汽车为碳化硅材料带来巨大增量，国际大厂纷纷布局。新能源汽车为碳化硅的最重要下游领 域，主要应用包括主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，根据Yole数 据，碳化硅功率器件市场规模将从2018年的4亿美金增加到2024年的50亿美金，复合增速约51%。碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美金增长到2024年的11亿美金，复合增速达44%。目 前CREE等国际大厂和国内企业纷纷大力布局碳化硅。国内厂商在第三代半导体进行全产业链布局，自主可控能力较强。国内厂商布局第三代半导体的设 备、衬底、外延和器件全产业链环节，包括难度最大的衬底长晶环节，自动化程度较高的外延环节和 应用于下游市场的器件环节，第三代半导体全产业链布局，可完全自主可控。投资建议。建议关注：设备厂商：露笑科技、三安光电、晶盛机电；衬底厂商：露笑科技、三安光 电、天科合达、山东天岳等；外延厂商：瀚天天成和东莞天域等；器件厂商：三安光电、华润微、斯 达半导、扬杰科技等 风险分析：碳化硅良率提升不及预期；疫情缓和不及预期；核心观点 2 上海合晟 rQpMsPsPpNqRsOsPzRuNpMaQcMbRtRrRsQoOeRpPvMeRpPxObRpPwOuOrMrNwMoOnQ 1、第三代半导体大势所趋 2、第三代半导体产业链厂商总结 4、风险分析 3、建议关注 请务必参阅正文之后的重要声明 第三代半导体大势所趋 性能优良，广泛应用于新能源汽车、射频、工控等领域 市场增速快，国际大厂纷纷布局 4 请务必参阅正文之后的重要声明 三代半导体特性对比 资料来源：光大证券研究所 相对于第一代（硅基）半导体，第三代半导体（碳化硅等）禁带宽度大，电导率高、热导率高。硅 基因为结构简单，自然界储备量大，制备相对容易，被广泛应用半导体的各个领域，其中以处理信 息的集成电路最为主要。在高压、高功率、高频的分立器件领域，硅因其窄带隙，较低热导率和较 低击穿电压限制了其在该领域的应用，因而发展出宽禁带、耐高压、高热导率、高频的第二/三代半 导体。什么是第三代半导体？5 -硅Si-锗Ge 第第一代一代 半导体半导体 -砷化镓GaAs-磷化铟InP 第二代第二代 半导体半导体 -碳化硅SiC-氮化镓GaN 第三代第三代 半导体半导体 主要应用：集成电路、部分 功率分立器件（中低压，中低 频等，硅基IGBT 可应用在高压领 域）制备工艺成熟、成本低廉、自然 界储备量大，应 用广泛 主要应用：微电子和光电子领 域、微波功率器件、低噪声器件、发光 二级管、激光器、光探测器等 生长工艺较成熟、较好的电子迁移率，带隙等材料特性 资源稀缺，有毒性，污染环境 主要应用：新能源汽车、5G 宏基站、光伏、风 电、高铁等领域（高温、高压、高 频率、高电导率）高电导率、高热导 率、耐高温、耐高 压，目前生长困难、成本较高，良率提 升后可大量使用 请务必参阅正文之后的重要声明 第三代半导体禁带宽度大于硅和砷化镓的禁带宽度 资料来源：CREE官网 三代半导体材料之间的主要区别是禁带宽度。现代物理学描述材料导电特性的主流理论是能带理论，能带理论认为晶体中电子的能级可划分为导带和价带，价带被电子填满且导带上无电子时，晶体不 导电。当晶体受到外界能量激发（如高压），电子被激发到导带，晶体导电，此时晶体被击穿，器 件失效，禁带宽度代表了器件的耐高压能力。第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁 带宽度的近3倍，具有更强的耐高压、高功率能力。什么是第三代半导体？6 请务必参阅正文之后的重要声明 第三代半导体材料能量密度高于硅和砷化镓能量密度 资料来源：CREE官网 第三代半导体材料能量密度更高。以氮化镓为例，其形成的HEMT器件结构中，其能量密度约为5-8W/mm，远高于硅基MOS器件和砷化镓射频器件的0.5-1W/mm的能量密度，器件可承受更高的 功率和电压，在承受相同的功率和电压时，器件体积可变得更小。什么是第三代半导体？7 请务必参阅正文之后的重要声明 三代半导体材料性能对比 资料来源：天科合达招股书、光大证券研究所 半导体芯片结构分为衬底、外延和器件结构。衬底通常起支撑作用，外延为器件所需的特定薄膜，器件结构即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构。碳化硅热导率高于氮化镓。第三代半导体的应用场景通常为高温、高压、高功率场景，器件需要具 有较好的耐高温和散热能力，以保证器件的工作寿命。碳化硅的热导率是氮化镓热导率的约3倍，具有更强的导热能力，器件寿命更长，可靠性更高，系统所需的散热系统更小。氮化镓单晶生长困难。氮化镓因为生长速率慢，反应副产物多，生产工艺复杂，大尺寸单晶生长困 难，目前氮化镓单晶生长尺寸在2英寸和4英寸，相比碳化硅难度更高。因此第三代半导体目前普遍 采用碳化硅作为衬底材料，在高压和高可靠性领域选择碳化硅外延，在高频领域选择氮化镓外延。碳化硅更适合作为衬底材料 8 项目项目 Si GaAs 4H-SiC GaN 禁带宽度（eV）1.12 1.43 3.2 3.4 饱和电子漂移速 率（cm/s）1.0107 1.0107 2.0107 2.5107 热导率（Wcm-1K-1）1.5 0.54 4 1.3 击穿电场强度（MV/cm）0.3 0.4 3.5 3.3 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅MOSFET器件体积更小 资料来源：CREE官网 碳化硅衬底器件体积更小。由于碳化硅具有较高的禁带宽度，碳化硅功率器件可承受较高的电压和 功率，其器件体积可变得更小，约为硅基器件的1/10。碳化硅器件电阻更小。同样由于碳化硅较高的禁带宽度，碳化硅器件可进行重掺杂，碳化硅器件的 电阻将变得更低，约为硅基器件的1/100。碳化硅衬底器件体积小 9 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅器件能量损失更小 资料来源：CREE官网 碳化硅衬底材料能量损失更小。在相同的电压和转换频率下，400V电压时，碳化硅MOSFET逆变 器的能量损失约为硅基IGBT能量损失的29%-60%之间；800V时，碳化硅MOSFET逆变器的能量损 失约为硅基IGBT能量损失的30%-50%之间。碳化硅器件的能量损失更小。碳化硅衬底材料能量损失小 10 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅MOSFET电动车续航里程更长 资料来源：CREE官网 相较于硅基IGBT，碳化硅MOSFET电动车的续航里程更长。对于EPA 城市路况，碳化硅MOSFET 相较于硅基IGBT，将节省77%的能量损耗；对于EPA 高速路况，碳化硅MOSFET相较于硅基IGBT，节省85%的能量损耗。能量损耗的节省导致车辆续航里程的增加，使用碳化硅MOSFET的电动车比 使用硅基IGBT电动车将增加5-10%的续航里程。碳化硅MOSFET电动车的续航里程更长 11 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅应用领域 资料来源：天科合达招股书，光大证券研究所 第三代半导体目前主流器件形式为碳化硅基-碳化硅外延功率器件、碳化硅基-氮化镓外延射频器件，用以实现AC-AC(变压器)、AC-DC(整流器)、DC-AC(逆变器)、DC-DC(升降压变换器)，碳 化硅器件更适合高压和高可靠性情景，应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件更适合高频情 况，应用在5G基站等领域。碳化硅基器件应用空间广阔 12 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅材料市场规模快速增长 资料来源：Cree官网 碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电 机和充电桩等，光伏、风电等领域。受益新能源汽车的放量，碳化硅功率器件市场将快速增长。根据Yole数据，2018年和2024年碳化硅功率器件市场规模分别约4亿和50亿美金，复合增速约 51%，按照该复合增速，2027年碳化硅功率器件市场规模约172亿美金。碳化硅功率器件市场增速快 13 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅基氮化镓射频器件市场规模 资料来源：Cree官网 碳化硅基氮化镓射频器件被大量应用在5G宏基站、卫星通信、微波雷达、航空航天、电子对抗等国 防军工领域，随着5G建设的逐步展开，氮化镓射频器件市场规模将有较快增长。根据Yole统计，2018年和2024年氮化镓射频器件市场规模分别约为6亿美金和20亿美金，复合增速 为20.76%。碳化硅基氮化镓射频器件市场增速较快 14 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅材料市场规模快速增长 资料来源：Cree官网 受益新能源汽车的放量和5G建设应用的推广，碳化硅衬底材料市场规模有望实现快速增长。根据Yole统计，碳化硅衬底材料市场规模将从2018年的1.21亿美金增长到2024年的11亿美金，复 合增速达44%。按照该复合增速，2027年碳化硅衬底材料市场规模将达到约33亿美金。碳化硅衬底材料市场增速快 15 请务必参阅正文之后的重要声明 英飞凌2016年欲收购Wolfspeed，2018年收购Sitectra。2016年7月，英飞凌欲以8.5亿美元收 购CREE旗下Wolfspeed功率和射频事业部，Wolfspeed是CREE旗下专注碳化硅功率器件和碳化硅 基淡化及射频功率解决方案的主要供应商，后因美国政府干预而流产。2018年英飞凌收购Siltectra，Siltectra为德国厂商，2010年研发出一项切割晶体材料的技术，可以最大限度减少材料损耗，填补 了英飞凌的切磨抛工艺。意法半导体收购Norstel AB。2019年，意法半导体收购了瑞典碳化硅晶圆厂商Norstel AB。意法 半导体总裁兼CEO Jean-Marc Chery表示，在全球碳化硅产能受限的环境下，并购Norstel将有助 于增强ST内部的碳化硅生态系统，保证意法半导体的晶圆供给量，满足汽车和工业客户未来几年增 长的MOSFET和二极管需求。英飞凌与CREE签署长期供货协议。2018年12月，英飞凌与CREE签署长期协议，CREE将向英飞凌 供应150mm 碳化硅晶圆，帮助英飞凌积极拓展光伏逆变器和新能源汽车领域的产品供应。意法半导体与CREE签署长期供货协议。2019年1月，意法半导体与CREE签署长单协议，CREE将向 意法半导体供应2.5亿美金的6英寸碳化硅晶圆片和外延片。CREE扩产。2019年5月，CREE投资10亿美元在美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造自动化生产8 英寸碳化硅工厂。2019年9月在美国纽约Marcy建造满足车规级标准的8英寸碳化硅功率和射频工厂。国际大厂纷纷布局 16 1、第三代半导体大势所趋 2、第三代半导体产业链厂商总结 4、风险分析 3、建议关注 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅产业链主要厂商 18 晶片晶片 外延外延 器件器件 II-VI Norstel Renesas、Littelfuse、GeneSiC、Microsemi Showa Denko Iinfineon、ST、Mitsubishi、Fuji CREE、ROHM 天科合达、山东天岳、东尼电子、楚江新材、天科合达、山东天岳、东尼电子、楚江新材、天通股份等天通股份等 瀚天天成、东瀚天天成、东 莞天域等莞天域等 三安光电、中电科五十五所、中电科十三所等三安光电、中电科五十五所、中电科十三所等 华润微、扬杰科技、华润微、扬杰科技、泰科天润、绿能芯创、泰科天润、绿能芯创、上海詹芯、基本半导上海詹芯、基本半导 体、中国中车等体、中国中车等 境外企业境外企业 境内企业境内企业 碳化硅产业链环节分为设备、衬底片、外延片和器件环节。从事衬底片的国内厂商主要有露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等；从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和东莞天域等；从 事碳化硅功率器件的厂商较多，包括华润微、扬杰科技、泰科天润、绿能芯创、上海詹芯等。设备设备 露笑科技露笑科技 碳化硅产业链境内外主要厂商 资料来源：光大证券研究所 请务必参阅正文之后的重要声明 氮化镓产业链分为衬底、外延片和器件环节。尽管碳化硅被更多地作为衬底材料（相较于氮化镓），国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等；从事氮 化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科 等；从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。氮化镓产业链主要厂商 19 衬底衬底 外延片外延片 器件器件/模组模组 住友电工、日立、古住友电工、日立、古 河电工、三菱、日本河电工、三菱、日本 信越、富士电机、台信越、富士电机、台 湾汉磊湾汉磊 电子电力：电子电力：Navitas、Dialog、Transform、EPC、Powerex 微波射频：微波射频：Toshiba、SAMSUNG Nitronex、Azzuro、EpiGaN 苏州纳维、东莞中镓、苏州纳维、东莞中镓、上海镓特、芯元基上海镓特、芯元基 三安光电、赛微电子、三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科、江苏能华、英诺赛科、大连芯冠、聚力成大连芯冠、聚力成 三安光电、闻泰科技、三安光电、闻泰科技、赛微电子、海陆重工、赛微电子、海陆重工、聚灿光电、乾照光电、聚灿光电、乾照光电、亚光科技亚光科技 国际厂商国际厂商 中国大陆中国大陆 氮化镓产业链境内外主要厂商 资料来源：光大证券研究所 1、第三代半导体大势所趋 2、第三代半导体产业链厂商总结 4、风险分析 3、建议关注 请务必参阅正文之后的重要声明 资料来源：Wind、光大证券研究所，预测数据为Wind一致预期，股价时间为2020年9月7日 碳化硅产业链厂商 21 证券代码证券代码 公司简称公司简称 总市总市 值值 净利润净利润 PEPE 19A 20E 21E 22E 19A 20E 21E 22E 设备设备 002617.SZ 露笑科技露笑科技 119 0.4 3.3 4.0 4.4 329 37 30 27 600703.SH 三安光电三安光电 1,249 13.0 17.9 24.5 32.3 96 70 51 39 300316.SZ 晶盛机电晶盛机电 347 6.4 8.7 11.2 13.9 55 40 31 25 002171.SZ 楚江新材楚江新材 129 4.6 5.4 6.5 7.6 28 24 20 17 600330.SH 天通股份天通股份 115 1.6 3.0 3.7 4.5 71 39 31 26 603595.SH 东尼电子东尼电子 66-1.5 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A A20375.SH 天科合达天科合达 N/A 0.3 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 未上市未上市 山东天岳山东天岳 未上市未上市 世纪金光世纪金光 衬底衬底 002617.SZ 露笑科技露笑科技 119 0.4 3.3 4.0 4.4 329 37 30 27 600703.SH 三安光电三安光电 1,249 13.0 17.9 24.5 32.3 96 70 51 39 002171.SZ 楚江新材楚江新材 129 4.6 5.4 6.5 7.6 28 24 20 17 600330.SH 天通股份天通股份 115 1.6 3.0 3.7 4.5 71 39 31 26 603595.SH 东尼电子东尼电子 66-1.5 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A A20375.SH 天科合达天科合达 N/A 0.3 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 未上市未上市 山东天岳山东天岳 未上市未上市 世纪金光世纪金光 证券代码证券代码 公司简称公司简称 总市总市 值值 净利润净利润 PEPE 19A 20E 21E 22E 19A 20E 21E 22E 外延外延 002617.SZ 露笑科技露笑科技 119 0.4 3.3 4.0 4.4 329 37 30 27 600703.SH 三安光电三安光电 1,249 13.0 17.9 24.5 32.3 96 70 51 39 未上市未上市 瀚天天成瀚天天成 未上市未上市 东莞天域东莞天域 器件器件 600703.SH 三安光电三安光电 1,249 13.0 17.9 24.5 32.3 96 70 51 39 688396.SH 华润微华润微 615 4.0 7.0 8.5 10.5 153 88 72 58 603290.SH 斯达半导斯达半导 291 1.4 1.8 2.5 3.5 215 159 115 84 300373.SZ 扬杰科技扬杰科技 174 2.3 3.0 3.9 4.9 77 58 45 35 300623.SZ 捷捷微电捷捷微电 156 1.9 2.5 3.1 3.9 82 64 51 40 600360.SH 华微电子华微电子 84 0.6 N/A N/A N/A 130 N/A N/A N/A 未上市未上市 比亚迪半导体比亚迪半导体 未上市未上市 泰科天润泰科天润 未上市未上市 绿能芯创绿能芯创 未上市未上市 上海詹芯上海詹芯 未上市未上市 基本半导体基本半导体 未上市未上市 中国中车中国中车 碳化硅产业链环节分为设备、衬底片、外延片和器件环节。建议关注：设备厂商露笑科技、三安光 电、晶盛机电等；衬底厂商露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳等；外延厂商瀚天天成和东 莞天域等；器件厂商三安光电、华润微、斯达半导、扬杰科技等。1、第三代半导体大势所趋 2、第三代半导体产业链厂商总结 4、风险分析 3、建议关注 请务必参阅正文之后的重要声明 碳化硅良率提升不及预期：碳化硅长晶技术难度较高，良率提升困难，如果碳化硅 生产良率不及预期，第三代半导体应用普及速度面临不及预期的风险。疫情缓和不及预期：碳化硅的重要下游是新能源汽车领域，新能源汽车的一个重要 市场是欧洲市场，如果欧洲的疫情缓和不及预期，新能源汽车难以放量，碳化硅应 用面临不及预期的风险。风险分析 23 谢谢观看!THANK YOU!刘凯 首席分析师 执业证书编号：S0930517100002 电子邮件：联系电话：021-52523849 光大证券研究所电子研究团队 栾玉民 联系人 电子邮件：联系电话：021-52523843 25 分析师声明 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以勤勉的职业态度、专业审慎的研究方法，使用合法合规的信息，独 立、客观地出具本报告，并对本报告的内容和观点负责。负责准备以及撰写本报告的所有研究人员在此保证，本研究报告中任何关于发行商或证券所发表的观点均如 实反映研究人员的个人观点。研究人员获取报酬的评判因素包括研究的质量和准确性、客户反馈、竞争性因素以及光大证券股份有限公司的整体收益。所有研究人员 保证他们报酬的任何一部分不曾与，不与，也将不会与本报告中具体的推荐意见或观点有直接或间接的联系。行业及公司评级体系 买入未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上；增持未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%；中性未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%；减持未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%至15%；卖出未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上；无评级因无法获取必要的资料，或者公司面临无法预见结果的重大不确定性事件，或者其他原因，致使无法给出明确的投资评级。基准指数说明：A股主板基准为沪深300指数；中小盘基准为中小板指；创业板基准为创业板指；新三板基准为新三板指数；港股基准指数为恒生指数。特别声明 光大证券股份有限公司（以下简称“本公司”）创建于1996年，系由中国光大（集团）总公司投资控股的全国性综合类股份制证券公司，是中国证监会批准的首 批三家创新试点公司之一。根据中国证监会核发的经营证券期货业务许可，本公司的经营范围包括证券投资咨询业务。本公司经营范围：证券经纪；证券投资咨询；与证券交易、证券投资活动有关的财务顾问；证券承销与保荐；证券自营；为期货公司提供中间介绍业务；证券投 资基金代销；融资融券业务；中国证监会批准的其他业务。此外，本公司还通过全资或控股子公司开展资产管理、直接投资、期货、基金管理以及香港证券业务。本报告由光大证券股份有限公司研究所（以下简称“光大证券研究所”）编写，以合法获得的我们相信为可靠、准确、完整的信息为基础，但不保证我们所获得 的原始信息以及报告所载信息之准确性和完整性。光大证券研究所可能将不时补充、修订或更新有关信息，但不保证及时发布该等更新。本报告中的资料、意见、预测均反映报告初次发布时光大证券研究所的判断，可能需随时进行调整且不予通知。在任何情况下，本报告中的信息或所表述的意见 并不构成对任何人的投资建议。客户应自主作出投资决策并自行承担投资风险。本报告中的信息或所表述的意见并未考虑到个别投资者的具体投资目的、财务状况以 及特定需求。投资者应当充分考虑自身特定状况，并完整理解和使用本报告内容，不应视本报告为做出投资决策的唯一因素。对依据或者使用本报告所造成的一切后 果，本公司及作者均不承担任何法律责任。不同时期，本公司可能会撰写并发布与本报告所载信息、建议及预测不一致的报告。本公司的销售人员、交易人员和其他专业人员可能会向客户提供与本报告中 观点不同的口头或书面评论或交易策略。本公司的资产管理子公司、自营部门以及其他投资业务板块可能会独立做出与本报告的意见或建议不相一致的投资决策。本 公司提醒投资者注意并理解投资证券及投资产品存在的风险，在做出投资决策前，建议投资者务必向专业人士咨询并谨慎抉择。在法律允许的情况下，本公司及其附属机构可能持有报告中提及的公司所发行证券的头寸并进行交易，也可能为这些公司提供或正在争取提供投资银行、财务顾 问或金融产品等相关服务。投资者应当充分考虑本公司及本公司附属机构就报告内容可能存在的利益冲突，勿将本报告作为投资决策的唯一信赖依据。本报告根据中华人民共和国法律在中华人民共和国境内分发，仅向特定客户传送。本报告的版权仅归本公司所有，未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形 式、任何目的进行翻版、复制、转载、刊登、发表、篡改或引用。如因侵权行为给本公司造成任何直接或间接的损失，本公司保留追究一切法律责任的权利。所有本 报告中使用的商标、服务标记及标记均为本公司的商标、服务标记及标记。光大证券股份有限公司版权所有。保留一切权利。

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