第三代半导体行业分析:千亿级黄金赛道,中国“芯”蓄势待发

硅衬底占据主要市场,第三代半导体有望掀起底层材料端革命。第三代半导体材料为氮化镓 GaN、碳化硅 SiC、氧化锌 ZnO、金刚石 C等,其中氮化镓 GaN、碳化硅 SiC 为主要代表。

发展背景:第三代半导体衬底材料改变引领半导体新时代 

硅衬底占据主要市场,第三代半导体有望掀起底层材料端革命。第三代半导体材料为氮化镓 GaN、碳化硅 SiC、氧化锌 ZnO、金刚石 C等,其中氮化镓 GaN、碳化硅 SiC 为主要代表。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面氮化镓 GaN、碳化硅 SiC 性能更为出色,在 5G 通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步使用第三代半导体。虽然硅(Si)是目前技术最成熟、使用范围最广、市场占比最大的衬底材料,但近年来硅材料的潜力已经开发殆尽,在高压、高频、高温领域以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体衬底材料市场有望迎来快速发展机遇,待成本下降有望实现全面替代。

发展前景:千亿市场,第三代半导体渗透率逐年提升 

我国第三代半导体整体产值超 7100 亿元,2023 年第三代半导体材料渗透率有望接近 5%。从整体产值规模来看,根据 CASA 数据,我国第三代半导体整体产值超过 7100 亿。其中,半导体照明整体产值预计7013 亿元,受新冠疫情影响较 2019 年下降 7.1%;SiC、GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元,同比增长 54%;GaN 微波射频产值达到 60.8亿元,同比增长 80.3%。从渗透率角度来看,根据 Yole 数据显示,Si 仍是半导体材料主流,占比 95%。第三代半导体渗透率逐年上升,SiC 渗透率在 2023 年有望达到 3.75%,GaN 渗透率在 2023 年达到1.0%,第三代半导体渗透率总计 4.75%。

重点公司布局:SiC、GaN 基本均已实现全覆盖,大部分企业处于研发阶段 

衬底→外延→器件→设备各领域全布局,中国第三代半导体将迎来历史性发展机遇。SiC 领域:目前,国内布局 SiC 的上市公司从产业链角度可以分为 5 类:1)专注衬底材料,如天岳先进和天科合达(中止 IPO);2)器件端 IDM 布局,如华润微、斯达半导、闻泰科技等;3)从材料到器件一体化布局,如三安光电;4)芯片设计厂商,如新洁能;5)其他:露笑科技布局设备+材料,中微公司布局外延设备。GaN 领域:包括 GaN 衬底制造商苏州纳维、东莞中镓;外延制造商晶湛半导体、江苏能华;设计企业安谱隆、海思半导体;制造企业三安集成、海威华芯等。此外,新进入厂商不只有传统功率半导体厂商,更多的是做射频器件出身或者有军工背景的企业进入 GaN 领域,如主营军工电子的亚光科技,主营 TR 组件及射频模组的国博电子。

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