第三代半导体行业系列报告之一:第三代半导体大势所趋,国内厂商全产业链布局-20200908-光大证券-25页_3mb
报告摘要
第三代半导体大势所趋,国内厂商全产业链布局总结
核心内容概述
第三代半导体材料(如碳化硅SiC和氮化镓GaN)因其高禁带宽度、高击穿电压、高热导率和高电导率,成为新能源汽车、5G通信、工业控制等高功率、高温、高频应用领域的理想选择。相较于第一代(硅基)和第二代(砷化镓)半导体,第三代半导体在性能和效率方面有显著优势,因此被视为未来半导体行业的发展趋势。
主要观点
- 第三代半导体材料性能优越:具有更高的禁带宽度、击穿电压、热导率和电导率,适用于高压、高功率、高频场景,可有效提升系统效率并减少体积和能耗。
- 碳化硅更适合作为衬底材料:碳化硅热导率是氮化镓的约3倍,且其大尺寸单晶生长相对容易,因此在第三代半导体产业链中更常被用作衬底材料,广泛应用于功率器件和射频器件。
- 新能源汽车是碳化硅的重要应用领域:碳化硅器件在新能源汽车主驱逆变器、DC/DC转换器、车载充电机等关键部件中应用广泛,有助于提升续航里程并降低能耗。
- 国内厂商布局全产业链:国内企业在第三代半导体的设备、衬底、外延和器件等环节均有布局,具备较强的自主可控能力。
- 国际大厂加速布局:如英飞凌、意法半导体等国际大厂通过并购或合作方式加强碳化硅产业链的布局,推动技术发展和市场拓展。
关键信息
第三代半导体材料特性对比
| 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) | 1.0×10⁷ | 1.0×10⁷ | 2.0×10⁷ | 2.5×10⁷ |
| 热导率(W·cm⁻¹·K⁻¹) | 1.5 | 0.54 | 4 | 1.3 |
| 击穿电场强度(MV/cm) | 0.3 | 0.4 | 3.5 | 3.3 |
市场增长预测
- 碳化硅功率器件:市场规模从2018年的4亿美元增长至2024年的50亿美元,复合增速达51%;预计2027年将达172亿美元。
- 碳化硅衬底材料:市场规模从2018年的1.21亿美元增长至2024年的11亿美元,复合增速达44%;预计2027年将达约33亿美元。
- 氮化镓射频器件:市场规模从2018年的6亿美元增长至2024年的20亿美元,复合增速为20.76%。
应用领域
- 碳化硅器件:适用于高压、高可靠性的场景,如新能源汽车、光伏、风电等。
- 氮化镓器件:适用于高频场景,如5G基站、卫星通信、微波雷达等。
建议关注的企业
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
外延厂商
- 瀚天天成
- 东莞天域
器件厂商
- 三安光电
- 华润微
- 斯达半导
- 扬杰科技
风险分析
- 碳化硅良率提升不及预期:碳化硅长晶技术难度高,良率提升缓慢,可能影响其在市场上的普及速度。
- 疫情缓和不及预期:疫情对新能源汽车市场,尤其是欧洲市场的影响可能延缓碳化硅的应用进程。
产业链布局总结
国内厂商在第三代半导体产业链中实现设备、衬底、外延和器件的全产业链布局,具备较强的自主可控能力,有利于推动国产替代和技术创新。同时,国际大厂也在通过并购、合作和扩产等方式加快布局,表明第三代半导体行业具有广阔的发展前景。
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