半导体深度系列：化合物：5G+电动车驱动产业高速发展_26页_3mb

化合物半导体深度分析：5G与汽车电气化驱动市场增长

核心内容概述

化合物半导体主要包含砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）等材料，具有优异的高频、高温性能，是第二、第三代半导体的代表。相比第一代单质半导体（如硅），化合物半导体在高频、高温、大功率等应用场景中更具优势，成为射频、功率和光电子等领域的核心材料。

主要观点与关键信息

化合物半导体特性与应用

• 砷化镓（GaAs）：

  • 具有高频、抗辐射、耐高温特性。
  • 主要用于无线通信、光通信和国防军工领域。
  • 成为功率放大器（PA）和射频开关（Switch）的主流材料。
  • 2017年全球GaAs器件市场规模约80-90亿美元，预计2023年将超过100亿美元。

• 氮化镓（GaN）：

  • 具有高禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子速率等优点。
  • 主要用于射频器件、功率器件和军工领域。
  • 在5G时代，因其高效率和高功率密度，有望替代LDMOS，占据射频器件市场约50%份额。
  • 2018年氮化镓射频器件市场规模不足2亿美元，预计2023年将增长至13亿美元。

• 碳化硅（SiC）：

  • 主要用于大功率高频功率器件，如二极管、MOSFET和IGBT。
  • 在新能源汽车、工业电力电子等领域具有显著优势。
  • IHS预测到2025年SiC功率半导体市场规模有望达到30亿美元。
  • 当前SiC器件因成本较高，尚未大规模应用，但产业化进度正在加速。

行业发展趋势

• 5G提速推动射频市场增长：

  • 海外5G商用加速，预计2020年国内也将加速推进。
  • 5G基站建设将带动射频器件需求增长，预计2023年基站端氮化镓市场规模将超5亿美元。
  • 射频器件市场整体复合增速达23%，预计2023年市场规模有望达13亿美元。

• 汽车电气化推动碳化硅市场成长：

  • 汽车IC市场快速增长，预计2021年市场规模将达436亿美元，复合增长率12.5%。
  • 模拟IC在汽车领域增长强劲，2018年市场规模可达102亿美元。
  • 新能源汽车的普及将显著提升对碳化硅器件的需求，预计2025年碳化硅功率半导体市场规模将达73亿美元。

技术与市场结构

• 制造工艺：

  • 模拟IC的制造工艺包括Bipolar、CMOS和BiCMOS，以及SiGe、GaAs、SOI等。
  • GaAs和GaN器件以0.13~0.18μm工艺为主，部分厂商正在研发更先进的工艺。

• 市场结构：

  • 射频器件市场中，LDMOS、GaAs和GaN三者占比相近，但氮化镓有望在未来占据主导地位。
  • 碳化硅市场中，功率分立器件和晶圆市场由CREE等公司主导，市场份额领先。

相关标的推荐

三安光电

• 公司定位：

  • 中国LED芯片国际龙头，布局III-V族化合物半导体。
  • 已完成6英寸碳化硅晶圆制造流程，具备全工艺平台能力。

• 主要业务：

  • 高端氮化镓LED衬底、外延、芯片研发与制造。
  • 高端砷化镓LED外延、芯片研发与制造。
  • 大功率氮化镓激光器、光通讯器件、射频与滤波器、功率型半导体等。

• 未来发展：

  • 未来将重点发展III-V族化合物半导体，目标是成为全球领先的化合物半导体制造商。
  • 投资总额333亿元，计划五年内实现投产，七年内达产。

CREE

• 公司定位：

  • 全球LED外延、芯片、封装、照明解决方案、化合物半导体材料和功率器件的领先制造商。
  • Wolfspeed业务专注于碳化硅与氮化镓，是其增长引擎。

• 主要业务：

  • 碳化硅材料、射频器件、功率器件。
  • 下游包括电动车、通讯、工业、国防、航天航空等领域。

• 市场表现：

  • 2017年碳化硅功率、氮化镓射频、碳化硅材料市场合计7.42亿美元。
  • 2022年可服务市场规模预计达73.22亿美元，5年增长近10倍。
  • 在碳化硅功率分立器件和晶圆市场中占据领先地位，2017年市场份额分别为26%和52%。

• 战略调整：

  • 2019年出售照明业务部门，以增强Wolfspeed业务的资本支持。
  • 未来将继续聚焦碳化硅和氮化镓，提升在这些领域的竞争力。

风险提示

• 下游需求不及预期：化合物半导体应用广泛，若下游需求出现波动，可能影响市场增长。
• 5G进展不及预期：射频器件市场高度依赖5G基础设施建设，若进展不及预期，可能影响相关市场。
• 汽车电气化进展不及预期：功率器件市场依赖新能源汽车的发展，若进展不及预期，可能影响碳化硅市场。

投资建议

• 投资评级：增持（首次）
• 行业走势：5G与汽车电气化推动化合物半导体市场高速增长，建议重点关注相关企业。

总结

化合物半导体在5G和汽车电气化的双重驱动下，市场前景广阔。砷化镓、氮化镓和碳化硅分别在射频、功率和光电子领域占据重要地位，且随着技术进步和成本下降，未来市场增长潜力巨大。三安光电和CREE作为核心企业，具备技术优势和市场潜力，值得重点关注。