2022-11-13-慧博投研资讯-第三代半导体行业深度_竞争格局及市场展望_产业链及相关公司深度梳理_18页_3mb

第三代半导体行业深度总结

核心内容

第三代半导体材料以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表，属于宽禁带半导体材料，相较于硅基（第一代）和砷化镓（第二代）材料，具备更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及更强的抗辐射能力。这些材料适用于高压、高温、高频等极端环境，广泛应用于新能源汽车、光伏、轨道交通、消费电子、通信、国防等领域。

主要观点

• 第三代半导体材料具备显著的性能优势，包括更高的功率输出密度、更低的导通损耗、更高的效率及更小的体积。
• 随着摩尔定律的失效，第三代半导体材料在高能效、高性能场景中具有替代硅基材料的潜力。
• 《瓦森纳协定》对我国第三代半导体材料实施技术封锁，推动国产替代进程。
• 国家出台多项政策支持第三代半导体产业发展，包括纳入“十四五”规划、税收减免等，显示其战略意义。
• 碳化硅与氮化镓产业链逐步完善，国内外企业积极布局，技术与产能持续提升。

关键信息

第三代半导体材料与前两代的区别

第三代半导体的应用领域

• 碳化硅：新能源汽车、光伏、轨道交通、工业控制、电力电子等。
• 氮化镓：射频器件、功率器件、消费电子、通信、国防等。

第三代半导体的优势

1. 耐高压：SiC的绝缘击穿场强是Si的10倍，适用于高压场景。
2. 高频工作能力：SiC和GaN材料在高频段具有显著优势，适用于通信、雷达等领域。
3. 高温稳定性：SiC器件可在高达 $600^{\circ} \mathrm{C}$ 的高温下运行，适用于极端环境。
4. 高效率：降低导通损耗，提高电能利用率，适用于高能效系统。
5. 小型化：支持高频开关，有助于电力转换器小型化。
6. 低损耗：SiC肖特基二极管相较Si器件反向恢复电流降低50%以上，开关损耗显著减少。
7. 高导通性能：SiC-MOSFET在低电流范围具有更低的Vds，且导通电阻变化较小。

国内大力发展第三代半导体的原因

• 技术封锁：西方国家对我国实施技术封锁，推动国产替代。
• 政策支持：国家出台多项政策支持，包括税收减免、纳入“十四五”规划等。
• 市场潜力：新能源汽车、光伏等下游需求旺盛，推动第三代半导体商业化。
• 产业链发展：国内企业在衬底、外延、器件制造等环节逐步实现突破。

产业链分析

碳化硅产业链

1. 衬底：

   • 主要企业：天岳先进、天科合达、露笑科技。
   • 国内企业已掌握2-6英寸衬底制备技术，正推进8英寸衬底研发。
   • 2020年国内碳化硅衬底投资超300亿元，预计年产能达200万片。

2. 外延：

   • 主要企业：东莞天域、瀚天天成。
   • 国内已实现6英寸外延晶片商业化，正突破8英寸外延技术。

3. 器件与模块：

   • 主要企业：华润微、时代电气、士兰微、斯达半导、泰科天润。
   • 国内已实现650V-3300V SiC器件的商业化，部分企业已进入车企800V平台。

4. 设备：

   • 主要企业：北方华创、晶盛机电、华峰测控。
   • 国内设备企业已具备批量销售能力，部分企业具备6英寸外延设备。

氮化镓产业链

1. 衬底：

   • 主要企业：苏州纳维、中镓半导。
   • 国内已实现2英寸GaN衬底量产，正推进4英寸和6英寸衬底技术。

2. 外延：

   • 主要企业：苏州晶湛、聚能晶源。
   • 已掌握8英寸GaN-on-Si、6英寸GaN-on-SiC外延技术。

3. 设计：

   • 主要企业：华为海思、安谱隆。
   • 国内Fabless厂商正逐步提升设计能力。

4. IDM/制造：

   • 主要企业：英诺赛科、苏州能讯、大连芯冠科技、海威华芯、三安集成。
   • 国内企业正推进6英寸GaN器件量产，部分企业已进入射频、功率器件市场。

相关公司梳理

技术与市场趋势

1. 大尺寸化：SiC衬底向6英寸、8英寸发展，实现规模经济。
2. 成本下降：随着技术成熟和产能提升，SiC衬底和外延价格预计每年下降8%。
3. 市场增长：SiC功率器件在新能源汽车、光伏等领域的应用推动市场快速增长。
4. 国产替代加速：国内企业在衬底、外延、器件制造等环节逐步突破，技术与产能提升显著。

参考研报

• 招商证券：天岳先进、热门赛道跟踪报告
• 华泰证券：第三代半导体商业化、科技前沿发展
• 华安证券：第三代半导体行业报告、产业观察
• 国融证券：国产替代、政策机遇
• 银河证券：碳化硅在电力电子的应用前景

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