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半导体行业深度研究报告：第三代半导体，能源转换链“绿芯”材料（56页）.pdf
举报与投诉报告摘要：
第三代半导体可有效降低能源损耗
第三代半导体主要是指氮化镓和碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等 宽禁带半导体,它们通常都具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、 高饱和电子速度、高电子密度、可承受大功率等特点。
宽禁带半导体契合了电力电子、光电子和微波射频等领域的节能需求。在电力电子领域，碳化硅功率器件相比硅器件可降低 50%以上的能源损耗，减少 75%以上的设备装置，有效提升能源转换率。在光电子领域，氮化镓具有光电转换效率高、散热能力好的优势，适合制造 低能耗、大功率的照明器件。在射频领域，氮化镓射频器件具有效率高、功率密度高、带宽大的优势，带来高效、节能、更小体积的设备。
新能源及通讯市场将为第三代半导体创造百亿市场规模
和 Si、GaAs 等第一、二代半导体材料相比，碳化硅（SiC）和氮化镓 （GaN）拥有击穿电压高、禁带宽、导热率高、电子饱和速率高、载 流子迁移率高等优点，是制作高频、高温、抗辐射器件的优异材料。 SBD 器件领域，碳化硅基 SBD 器件相较硅基 SBD 器件具有耐高压、高温不易失控及损耗小等特点；MOSFET 器件领域，碳化硅基 MOSFET 器件相较硅基 IGBT 器件具有损耗小、导通电阻低及耐高压等特点。
碳化硅衬底可以制作成半绝缘型衬底及导电型衬底，分别外延碳化硅 及氮化镓制作成功率器件或微波射频器件。功率电器领域，碳化硅器 件可大幅降低能耗及可耐高压高频，被广泛应用在电动汽车/充电桩、 光伏新能源、轨道交通及智能电网领域，2025 年市场规模将超 100 亿；射频器件领域，碳化硅的高导热性能能够满足 5G 通讯对高频性 能和高功率处理能力的要求，2025 年市场规模将超 100 亿。
成本端依然是考量第三代半导体大规模应用的关键因素
受制于碳化硅长晶速度、加工难度及缺陷密度，碳化硅的成本一直居 高不下成为其扩大应用的难题。 根据 CASA 的调研数据，2020 年 SiC 电力电子器件价格同比进一步下 降，但部分器件实际成交价与等同规格的 Si 器件价差已经缩小至 2- 2.5 倍之间。目前市场上降低成本的主要方式有扩大晶圆尺寸、改进 碳化硅长晶工艺及改进切片工艺等，未来其价差有望进一步缩小。
衬底及外延端价值高，国内外差距小，或可实现弯道超车
根据 CASA Research 数据，第三代半导体产业链中，衬底成本占器件总成本的 47%，外延成本占器件总成本的 23%，二者合计约 70%，为 碳化硅器件成型流程最具投资价值的环节。相较之下，12 寸硅片的 衬底与外延价值总计约占 11%，因而碳化硅领域衬底及外延更具投资价值。
竞争格局方面，从海内外公司业务布局、专利布局、盈利能力、技术 实力及发展环境等角度来看，国内公司仅起步时间稍微落后，差距极小。
考虑到行业整体处于产业化初期，受益于国内 5G 通讯、新能源 等新兴产业的技术水平、产业化规模的世界领先地位，国内碳化硅器 件巨大的应用市场空间将持续驱动上游半导体行业快速发展，国内碳 化硅厂商有望成长为具有国际竞争力的企业。
投资建议
基于国防军工及新能源行业的高景气度，考虑到碳中和催动能源转型 降低能耗，我们预计碳化硅行业将迎来快速发展期。建议关注中瓷电 子、凤凰光学、亚光科技、海特高新、赛微电子、天岳先进、斯达半 导、露笑科技、扬杰科技、三安光电等。
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