20230414-浙商证券-金属新材料行业专题报_氮化镓_第三代半导体后起之秀_下游渗透潜力巨大_17页_2mb

氮化镓（GaN）简介及应用潜力

投资要点总结

• 材料特性：GaN作为第三代半导体材料，具备更宽禁带宽度、更高击穿电场、热导率和电子迁移率，适用于高频、大功率器件。
• 核心应用：覆盖5G基站、新能源汽车快充、数据中心等领域，推动“新基建”及“双碳”目标实现。
• 市场规模：2017-2021年国内GaN射频功率器件市场CAGR达176%/569%；全球功率器件市场预计2020-2026年CAGR为70%。
• 产能与技术：国内GaN衬底制备从2-3英寸向4英寸扩展，6英寸样本研发中。HVPE、氨热法、助熔剂等技术正推动晶体质量提升和成本优化。
• 主要风险：下游需求增速或低于预期，产能受限或技术研发慢于预期，供应链脱钩风险仍在。

氮化镓产业链与技术路线

产业链概述

• 产业链结构：上中游为衬底+外延材料制备，下游为射频与功率器件应用。国内主要以IDM模式为主，部分企业开始晶圆代工。
• 制备技术对比：
  • HVPE法：高生长速率，易得大尺寸晶体，成本高、污染问题。
  • 氨热法：质优价优，需高压，生长速率慢。
  • 助熔剂法：生长条件温和，控多晶难度大。
• 高端技术路线：三菱化学在低压氨热法（LPAAT）实现工业级4英寸GaN衬底量产，晶体质量显著提升。

核心应用领域

射频电子领域

• 应用方向：5G基站、军用雷达、卫星通讯。
• 市场增长：“基站用GaN射频”市场规模于2021年达368亿，毫米波基站带动市场规模倍数增长。
• 价格趋势：自2018年起，RFGaNHEMT与SiLDMOS价差缩小，助推渗透。

电力电子领域

• 优势特性：高频、高效电能转换，降低基站与充电器能耗。
• 市场热点：
  • 快充领域：国产替代加速，2026年预计市场规模50亿元，晶圆需求增长。
  • 新能源汽车：车载充电、DC-DC转换器中采用GaN器件，单车价值量达50美元。
• 服务器电源市场：GaN电控系统显著降低数据中心能源消耗和碳排放。

光电子领域

• LED器件：Mini/Micro-LED芯片，用于消费电子显示、照明及VR/AR。
• 技术优势：比硅材料散热能力强、寿命长，适合高可靠性场景。

下游增长动力分析

5G与通信

• 基站需求：中国5G基站达230万个，未来五年将新建超60万座，毫米波部署成主驱。
• 晶圆用量：2021年5G宏基站需GaN晶圆约84万片；毫米波基站或推需晶圆总量200-400万片。

新能源汽车

• 渗透率提升：2022年新能源车销量超680万辆，GaN主要应用于OBC、DC-DC等核心部件。
• 潜在瓶颈：相比SiC器件，GaN成本高、寿命有待验证。

数据中心与AI

• GaN在PSU中提高能效，占数据中心电源市场增量主体，预计2026年全球功率器件市场CAGR超70%。

风险与机遇评估

风险提示

• 技术替代风险：SiC与新兴氧化镓可能威胁GaN技术路径。
• 下游渗透缓慢：新能源、数据中心实际需求是否与预期一致。
• 产能供应限制：平均产能不足与产能周期长，在突发市场波动中影响反应速度。

投资建议和行业评级（维持看好）

• 市场增长逻辑清晰，陶瓷封装、航空级替代等新增长点潜力强。
• 关注国产替代龙头：三安光电、华润微、能华微电子等。