天风证券:第三代半导体——新能源汽车+AIOT+5G撬动蓝海市场,碳中和引领发展热潮
2021-10-27 14:29 星期三
天风证券 潘暕

1.核心因素驱动:下游应用迭起+绿色能源需求+后摩尔时代驱动第三代半导体大发展

1)下游应用迭起,第三代半导体因物理性能优异竞争力极强新能源汽车等下游应用需求高起带动第三代半导体在大功率电力电子器件领域起量。快充装置、输变电系统、轨道交通、电动汽车和充电桩等都需要大功率、高效率的电力电子器件,基于SiC、GaN的电子电力器件因其物理性能优异在相关市场备受青睐。AIoT时代,智慧化产品渗透率将迅速提升,智能家居照明的商机空间广阔。GaN在蓝光等短波长光电器件方面优势明显。5G时代驱动GaN射频器件快速发展。GaN器件工作效率和输出功率优异,成为5G时代功率放大器主要技术。

2)绿色能源需求迫在眉睫,第三代半导体助力“碳达峰、碳中和”目标实现第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱,助力光伏、风电,直流特高压输电,新能源汽车、消费电源等领域电能高效转换,推动能源绿色低碳发展。举例来看,若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级为GaN功率芯片器件,将减少30-40%的能源浪费,相当于节省了100兆瓦时太阳能和减少1.25亿吨二氧化碳排放量。

3)后摩尔时代来临,新材料新架构的创新支撑各类新应用蓬勃发展,其中第三代半导体为代表的核心材料是芯片性能的提升的基石材料工艺是芯片研发的主旋律。SiC、GaN拥有高的击穿电场强度、高工作温度、低器件导通电阻、高电子密度等优势,在后摩尔时代极具潜力。

2.供需测算:产业链各环节产能增长,但供给仍然不足

我国产线陆续开通,第三代半导体领域6英寸8英寸尺寸晶圆渐成主流。截至2020年底,国内约有8条SiC制造产线,10条正在建设。7条GaNon-Si产线,4条正在建设。

供给端:我国2020年SiC导电型衬底产能(折合6英寸)约18万片,外延22万片,Si基GaN外延约28万片。

需求端:测算2025年我国仅新能源汽车板块就需75万片等效SiC6寸晶圆,仅快充部分就需要67万片GaN相关晶圆,现有产能与需求差距较大,如不在2025年前加速扩产,供给会持续紧缺。

3.成本测算:与传统产品价差持续缩小,综合成本优势大于传统硅基

SiC、GaN器件与传统Si基产品价差持续缩小。

1)上游衬底产能持续释放,供货能力提升,材料端衬底价格下降,器件制造成本降低;

2)量产技术趋于稳定,良品率提升,叠加产能持续扩张,拉动市场价格下降;

3)产线规格由4英寸转向6英寸,成本大幅下降。未来SiC、GaN综合成本优势显著,可通过大幅提高器件能效+减小器件体积使其综合成本优势大于传统硅基材料,看好第三代半导体随着价格降低迎来大发展。

投资建议:看好下游应用迭起+绿色能源需求+后摩尔时代驱动下第三代半导体大发展,推荐前瞻布局+高质量研发第三代半导体的优质龙头企业,推荐三安光电/闻泰科技/立昂微;关注斯达半导/华润微/士兰微/纳微半导体/华虹半导体/新洁能/扬杰科技/赛微电子/捷捷微电/华微电子/时代电气/天岳先进/凤凰光学/宏微科技

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