2020年第三代半導(dǎo)體行業(yè)分析

管理咨詢(xún)·行業(yè)分析管理咨詢(xún)·行業(yè)分析2020年第三代半導(dǎo)體行業(yè)分析一、第三代半導(dǎo)體在高溫、高壓及大功率領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著 2二、5G及新能源車(chē)時(shí)代來(lái)臨，第三代半導(dǎo)體迎來(lái)爆發(fā)時(shí)機(jī) 41、全球?qū)Φ谌雽?dǎo)體均展開(kāi)全面戰(zhàn)略部署，下游應(yīng)用需求持續(xù)增長(zhǎng)，第三代半導(dǎo)體處于爆發(fā)增長(zhǎng)前夜 42、第三代半導(dǎo)體材料在5G時(shí)代應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯 53、汽車(chē)電動(dòng)化形成巨大的下游市場(chǎng)需求 5三、第三代半導(dǎo)體成為市場(chǎng)熱點(diǎn)，持續(xù)獲得政策支持 6四、全球格局美歐日領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)外差距相對(duì)一二代半導(dǎo)體縮小 71、美、歐、日廠商在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中較為領(lǐng)先，中國(guó)發(fā)展較快 72、第三代半導(dǎo)體國(guó)內(nèi)外差距相對(duì)縮小，為國(guó)產(chǎn)替代提供機(jī)遇 8五、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及布局公司 8

國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商的成長(zhǎng)來(lái)自于兩部分，一是全球半導(dǎo)體有望開(kāi)啟新一輪產(chǎn)業(yè)周期，產(chǎn)業(yè)細(xì)分賽道自身成長(zhǎng)性的空間將逐漸釋放；二是是國(guó)產(chǎn)替代帶來(lái)的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品滲透率的提升。受益國(guó)產(chǎn)替代加速，2020H1半導(dǎo)體板塊業(yè)績(jī)?cè)谝咔橛绊懴氯匀槐３至溯^快增長(zhǎng)。根據(jù)Wind數(shù)據(jù)，2020H1半導(dǎo)體行業(yè)營(yíng)業(yè)收入合計(jì)695.5億元，較去年同期增長(zhǎng)25.2%，凈利潤(rùn)合計(jì)68.8億元，較去年同期增長(zhǎng)143.1%。市場(chǎng)也對(duì)半導(dǎo)體板塊給予了較高的估值。長(zhǎng)期看，半導(dǎo)體是中國(guó)科技崛起不可回避的環(huán)節(jié)，國(guó)產(chǎn)替代空間依然巨大。根據(jù)2020年9月3日彭博發(fā)布的新聞顯示：中國(guó)計(jì)劃將大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)寫(xiě)入“十四五”規(guī)劃之中。第三代半導(dǎo)體作為半導(dǎo)體的新興領(lǐng)域，成長(zhǎng)空間巨大，具備快速追趕國(guó)外主流水平并實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)的機(jī)會(huì)，預(yù)計(jì)未來(lái)將獲得國(guó)家政策等方面的持續(xù)支持，建議重點(diǎn)關(guān)注第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的投資機(jī)會(huì)。一、第三代半導(dǎo)體在高溫、高壓及大功率領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著與第一二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料的禁帶寬度、熱導(dǎo)率、電子飽和速率和抗輻射能力均有更好的表現(xiàn)。第三代是指半導(dǎo)體材料的變化，從第一代、第二代過(guò)渡到第三代。第一代半導(dǎo)體材料是以硅（Si）和鍺（Ge）為代表的，最傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，目前大部分半導(dǎo)體是基于硅基的。第二代半導(dǎo)體是以砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）為代表，是4G時(shí)代的大部分通信設(shè)備的材料。第三代半導(dǎo)體材料以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化鋅（ZnO）、金剛石為四大代表，是5G時(shí)代的主要材料。碳化硅的耐高壓能力是硅的10倍，耐高溫能力是硅的兩倍，高頻能力是硅的2倍。相同電氣參數(shù)產(chǎn)品，采用碳化硅材料可縮小體積50%，降低能量損耗80%。使用碳化硅材料替代原本硅基材料，可實(shí)現(xiàn)器件體積更小同時(shí)能量密度更大。硅材料隨著電壓的升高，高頻性能和能量密度不斷在下降，和碳化硅、氮化鎵相比優(yōu)勢(shì)越來(lái)越小。第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用于高溫、高頻、抗輻射、大功率器件領(lǐng)域。由于更優(yōu)的電子遷移率、帶隙、擊穿電壓、高頻、高溫特性，第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用于高溫、高頻、抗輻射、大功率器件領(lǐng)域。SiC的市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域偏向1000V以上的中高電壓范圍，具有高壓、高溫、高頻三大優(yōu)勢(shì)，比Si更薄、更輕、更小巧。從應(yīng)用領(lǐng)域看，第三代半導(dǎo)體主要有三個(gè)應(yīng)用方向：光電子、電力電子、微波射頻。從材料特點(diǎn)來(lái)看，碳化硅器件適合高壓和高可靠性情景，主要應(yīng)用在新能源汽車(chē)和工控等領(lǐng)域，氮化鎵器件更適合于高頻領(lǐng)域，包括5G通信相關(guān)的高頻器件、衛(wèi)星通訊等。二、5G及新能源車(chē)時(shí)代來(lái)臨，第三代半導(dǎo)體迎來(lái)爆發(fā)時(shí)機(jī)1、全球?qū)Φ谌雽?dǎo)體均展開(kāi)全面戰(zhàn)略部署，下游應(yīng)用需求持續(xù)增長(zhǎng)，第三代半導(dǎo)體處于爆發(fā)增長(zhǎng)前夜2014年初，美國(guó)宣布成立“下一代功率電子技術(shù)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心”，期望通過(guò)加強(qiáng)第三代半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，使美國(guó)占領(lǐng)下一代功率電子產(chǎn)業(yè)這個(gè)規(guī)模大、發(fā)展快的市場(chǎng)。日本建立了“下一代功率半導(dǎo)體封裝技術(shù)開(kāi)發(fā)聯(lián)盟”由大阪大學(xué)牽頭，協(xié)同羅姆、三菱電機(jī)、松下電器等18家布局第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的公司、大學(xué)和研究中心；歐洲啟動(dòng)了產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目“LASTPOWER”，由意法半導(dǎo)體公司牽頭，協(xié)同來(lái)自意大利、德國(guó)等六個(gè)歐洲國(guó)家的私營(yíng)企業(yè)、大學(xué)和公共研究中心，聯(lián)合攻關(guān)SiC和GaN的關(guān)鍵技術(shù)。第三代化合物半導(dǎo)體憑借優(yōu)異的光學(xué)性能、耐高壓、高功率，應(yīng)用范圍廣闊，成長(zhǎng)剛剛起步。2、第三代半導(dǎo)體材料在5G時(shí)代應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯與第一代和第二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體的寬禁帶、高擊穿電場(chǎng)、高導(dǎo)熱率特性，使其更適合制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。與4G系統(tǒng)相比，5GmMIMO具有更多收發(fā)器和天線單元，使用波束賦形信號(hào)處理將射頻能量傳遞給用戶(hù)。5GmMIMO設(shè)計(jì)下，急劇增加的信號(hào)處理硬件極大影響了系統(tǒng)尺寸，信號(hào)處理的功耗也在逼近板載功率放大器的功耗，在某些情況下，甚至已經(jīng)超過(guò)了板載功率放大器的功耗。硅基GaN提供了良好的寬帶性能和卓越的功率密度和效率，能滿(mǎn)足嚴(yán)格的熱規(guī)范，同時(shí)為緊密集成的mMIMO天線陣列節(jié)省了寶貴的PCB空間。3、汽車(chē)電動(dòng)化形成巨大的下游市場(chǎng)需求新能源汽車(chē)為SiC的最重要下游領(lǐng)域，主要應(yīng)用包括主驅(qū)逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、充電系統(tǒng)中的車(chē)載充電機(jī)和充電樁等。中國(guó)是全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)有國(guó)產(chǎn)替代的肥沃土壤。我國(guó)的新能源汽車(chē)市場(chǎng)占全球市場(chǎng)的一半以上，是全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)。根據(jù)EVsales數(shù)據(jù)，2019年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量為215萬(wàn)輛，中國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)量就達(dá)到了116萬(wàn)輛，中國(guó)市場(chǎng)占全球比重達(dá)54%。第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)，汽車(chē)市場(chǎng)占碳化硅功率半導(dǎo)體市場(chǎng)比重增加。根據(jù)Omdia的《2020年SiC和GaN功率半導(dǎo)體報(bào)告》，到2020年底，全球SiC和GaN功率半導(dǎo)體的銷(xiāo)售收入預(yù)計(jì)8.54億美元。未來(lái)十年的年均兩位數(shù)增長(zhǎng)率，到2029年將超過(guò)50億美元。三、第三代半導(dǎo)體成為市場(chǎng)熱點(diǎn)，持續(xù)獲得政策支持國(guó)內(nèi)政策支持持續(xù)加強(qiáng)，護(hù)航國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展。我國(guó)計(jì)劃把大力支持發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，自2016年以來(lái)，國(guó)內(nèi)出臺(tái)了大量政策，包括中央、地方促進(jìn)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國(guó)的“中國(guó)制造2025”計(jì)劃中明確提出要大力發(fā)展第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。2015年5月，中國(guó)建立第三代半導(dǎo)體材料及應(yīng)用聯(lián)合創(chuàng)新基地，搶占第三代半導(dǎo)體戰(zhàn)略新高地；國(guó)家科技部、工信部、北京市科委牽頭成立第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（CASA），對(duì)推動(dòng)我國(guó)第三代半導(dǎo)體材料及器件研發(fā)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。我們預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年在5G及新能源車(chē)快速推廣和滲透的背景下，第三代半導(dǎo)體將迎來(lái)爆發(fā)式的成長(zhǎng)，相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒂瓉?lái)來(lái)更大力度、更有針對(duì)性的支持。四、全球格局美歐日領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)外差距相對(duì)一二代半導(dǎo)體縮小1、美、歐、日廠商在第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中較為領(lǐng)先，中國(guó)發(fā)展較快美國(guó)在全球碳化硅市場(chǎng)中處于龍頭地位，擁有科銳、道康寧等世界頂尖企業(yè)，在氮化鎵領(lǐng)域也具有很強(qiáng)的實(shí)力，科銳在Sic導(dǎo)電型晶片市場(chǎng)占有率超60%，在GaN射頻市場(chǎng)份額居全球第二。歐洲擁有完整的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈，擁有英飛凌、意法半導(dǎo)體等優(yōu)勢(shì)制造商。日本擁有先進(jìn)的技術(shù)，完整的產(chǎn)業(yè)鏈，在設(shè)備和模塊開(kāi)發(fā)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，擁有住友電工、松下、羅姆半導(dǎo)體等優(yōu)質(zhì)廠商，其中住友電工是全球GaN射頻器件第一大供應(yīng)商。中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近些年發(fā)展較快，逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，三安光電、中電科、泰科天潤(rùn)、天科合達(dá)等公司表現(xiàn)較為突出。2、第三代半導(dǎo)體國(guó)內(nèi)外差距相對(duì)縮小，為國(guó)產(chǎn)替代提供機(jī)遇第三代半導(dǎo)體目前處于發(fā)展初期，國(guó)內(nèi)企業(yè)和國(guó)際巨頭差距相對(duì)較小。中國(guó)擁有廣闊的第三代半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)，可以根據(jù)市場(chǎng)研發(fā)產(chǎn)品，改變以往集中于國(guó)產(chǎn)化替代的道路。同時(shí)第三代半導(dǎo)體的難點(diǎn)在于工藝，而工藝的開(kāi)發(fā)具有偶然性，相比邏輯芯片難度降低。由于生產(chǎn)過(guò)程對(duì)設(shè)備要求較低，投資額較小，準(zhǔn)入門(mén)檻低，對(duì)后來(lái)追趕者相對(duì)較為有利。五、第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈及布局公司碳化硅的產(chǎn)業(yè)鏈分為襯底、外延和器件環(huán)節(jié)。襯底常用Lely法制造，國(guó)際主流采用6英寸晶圓，正向8英寸晶圓過(guò)渡；國(guó)內(nèi)襯底以4英寸為主，主要用于10A以下小電流產(chǎn)品。外延常用PECVD法制造，國(guó)內(nèi)部分公司可提供4/6英寸外延片。器件領(lǐng)域國(guó)際上600-1700V碳化硅SBD、MOSFET都已量產(chǎn)，Cree已開(kāi)始布局8英寸產(chǎn)線，國(guó)內(nèi)企業(yè)碳化硅MOSFET還有待突破，產(chǎn)線在向6英寸過(guò)渡。碳化硅器件領(lǐng)域代表性的企業(yè)中，目前來(lái)看在國(guó)際上技術(shù)比較領(lǐng)先的是美國(guó)的CREE，其覆蓋了整個(gè)碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈的上下游（襯底-外延-器件