第三代半導(dǎo)體材料GaN和SiC的發(fā)展趨勢及投資機會分析

眾所周知，先發(fā)優(yōu)勢是半導(dǎo)體行業(yè)的特點。而在第三代半導(dǎo)體方面，國內(nèi)外差距沒有一、二代半導(dǎo)體明顯。

碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）被譽為繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體材料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體材料之后的第三代半導(dǎo)體典型材料之一，其研究與應(yīng)用是目前全球半導(dǎo)體研究的前沿和熱點。

目前來看，第三代半導(dǎo)體處在爆發(fā)式增長的前期，其下游應(yīng)用大多處在研發(fā)階段，還沒有形成量產(chǎn)化。國產(chǎn)廠商對氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）的研究起步時間于國外廠商相差不多，因此國產(chǎn)廠商有望借此實現(xiàn)超車。

為了更充分了解國內(nèi)第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及投資策略，12月17日（周四）15:30，集微網(wǎng)邀請到方正證券科技行業(yè)首席分析師陳杭做客第二十四期“開講”，帶來以《第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分析》為主題的精彩演講。

我國第三代半導(dǎo)體即將迎來全面爆發(fā)之際，其兩大代表性材料GaN和SiC的發(fā)展趨勢及發(fā)展機會有哪些？與之相關(guān)的投資需要哪些策略？圍繞這幾個問題，方正證券科技行業(yè)首席分析師陳杭逐一進行解析。

新能源產(chǎn)業(yè)的興起推動SiC放量

作為最有發(fā)展?jié)摿Φ牡谌雽?dǎo)體材料的SiC，由于具備更好的能源轉(zhuǎn)換效率，能大大降低功率轉(zhuǎn)換中的開關(guān)損耗，更容易實現(xiàn)模塊的小型化，更耐高溫的性能?？蓮V泛應(yīng)用于新能源汽車、光伏、風(fēng)電、電網(wǎng)、交通等行業(yè)。

陳杭表示，在新能源汽車領(lǐng)域，新能源汽車是SiC功率器件市場的主要增長驅(qū)動因素。隨著消費者需求的不斷增加和相關(guān)政策的支持，特斯拉、福特和大眾等汽車制造商宣布，未來十年將在電動汽車領(lǐng)域投資超過 3，000 億美元。因此，車載功率半導(dǎo)體用量將會劇增，SiC市場受益于此有望得到大幅度增長。

隨著數(shù)據(jù)中心、5G基站的建設(shè)和發(fā)展，主要用于整流器和逆變器中的SiC的需求也將擴大。

此外，在光伏/風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器將不同電壓等級的直流電轉(zhuǎn)換為交流電以驅(qū)動家用電器、照明等交流負載。SiC逆變器為太陽能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等各種可再生發(fā)電系統(tǒng)提供各種完美的電源變換和接入方案，也將催生SiC市場的增長。

加之國家政策對新能源發(fā)電發(fā)展的支持，我國國家能源局發(fā)布的《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，在“十三五”期間，我國將進一步擴大風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源的裝機規(guī)模，也將直接影響風(fēng)電的裝機量，進而助力SiC市場的增長。

快充、5G推動GaN放量，射頻、功率器成GaN新增長點

與SiC同樣作為第三代半導(dǎo)體材料GaN，因具備高電流密度等優(yōu)勢，可顯著減少電力損耗和散熱負載，而被認為很大發(fā)展?jié)摿?。尤其是在快充的?yīng)用上，該技術(shù)有助于在電池技術(shù)尚未突破的現(xiàn)狀下改善手機續(xù)航。但目前大部分掌握在國外廠商手中，國內(nèi)廠商還比較少。隨著國內(nèi)市場需求的增長，國內(nèi)功廠商將迎來發(fā)展機會。

我國GaN產(chǎn)品正逐步從小批量研發(fā)、向規(guī)?；?、商業(yè)化生產(chǎn)發(fā)展。目前，GaN單晶襯底實現(xiàn)2-3英寸小批量產(chǎn)業(yè)化，4英寸已經(jīng)實現(xiàn)樣品生產(chǎn)。而GaN異質(zhì)外延襯底已經(jīng)實現(xiàn)6英寸產(chǎn)業(yè)化，8英寸正在進行產(chǎn)品研發(fā)。

2019年OPPO、小米在新機型中采用了GaN快充器件引起了市場關(guān)注，隨著終端客戶積極推進，消費級GaN手機電源市場起量。陳杭認為，快充將會是GaN功率器件最大的推動力。

隨著GaN工藝的改進，射頻成新增長點。當下5G通信對射頻前端有高頻、高效率等嚴格要求，數(shù)據(jù)流量高速增長使得調(diào)制難度不斷增加，所需的頻段越多，對射頻前端器件的性能要求也隨之加高；載波聚合技術(shù)的出現(xiàn)，更是促使移動基站、智能手機對射頻前端器件的需求翻倍，給GaN發(fā)展帶來新契機。

陳杭預(yù)判，GaN射頻設(shè)備市場規(guī)模將持續(xù)增長，其主要支柱以及主要增長動力為軍備國防、無線通信基礎(chǔ)設(shè)施。GaN將取代GaAs在高功率、高頻率衛(wèi)星通信領(lǐng)域的應(yīng)用，同時在有線電視（CATV）和民用雷達市場上提供比LDMOS或GaAs更高的附加值。

最后，關(guān)于國內(nèi)外在半導(dǎo)體上的較量，陳杭表示，第一代半導(dǎo)體材料硅（Si），中國與國外差距較大，在材料、設(shè)備、代工方面均落后，到第二代半導(dǎo)體才有所突破。如今隨著第三代半導(dǎo)體包括GaN、SiC在內(nèi)的新興技術(shù)的出現(xiàn)，中國廠商在設(shè)備、材料、外延等各環(huán)節(jié)的協(xié)同和努力之下，將有很大機會實現(xiàn)直線超車。

對于第三代半導(dǎo)體的投資，陳杭認為，第三代半導(dǎo)體同樣符合泛半導(dǎo)體投資時鐘規(guī)律。他說道：“通常來說，設(shè)備商最先感知下游的需求和爆發(fā)，隨后才是制造和材料。就全球來說，設(shè)備廠商先啟動，隨后是制造、材料和設(shè)備，而就國內(nèi)而言，則是制造廠商先起來，隨后才拉動材料端。”
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