半导体行业研究：砷化镓本土闭环，碳化硅等待“奇点时刻”.pdf

上传者：每***
时间：2021/03/01
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行业策略：在新能源汽车刚性需求驱动下，碳化硅产业链在实现综合成本优势之后，有望迎来爆发式增长；砷化镓未来仍将继续主导sub-6G手机射频，国内PA厂商的发展带来本土砷化镓代工需求；GaN在5G宏基站和消费级快充上将取得大发展。建议关注碳化硅从衬底、外延片、器件到模块和设备的全产业链，砷化镓和氮化镓建议重点关注本土代工厂。化合物半导体在射频、光电子和功率领域有望获得大发展：化合物半导体材料在电子迁移速率、临界击穿电场、导热能力等特性上具有独特优势。砷化镓PA平均单机价值从4G的3.25美元增加至5G的7.5美元，砷化镓晶圆市场规模从2019年的2亿美元提升至2025年的3.5亿美元，核心受益环节是代工厂和射频IDM；氮化镓具有更高功率密度和更小损耗，GaN HEMT相比砷化镓体积下降82%，是5G宏基站PA的最佳材料，行业发展的核心受益环节是外延片厂商和射频IDM；碳化硅降低电动车能耗5%-10%，缩小整体模块体积80%（以丰田PCU为例），降低电池成本，缩短电池充电时间,适应电动车电压从500V左右向1200V发展的高压化趋势,预计到2027年碳化硅功率器件市场规模超过100亿美元，行业发展的核心受益环节是衬底生产厂商。 GaAs代工比例提高，本土代工厂迎来发展机会：化合物半导体因为行业整体规模较小，非标准化程度高，以代工模式为主。欧美主导砷化镓产业链，台湾厂商垄断代工。日本的住友、德国的Freiberger和美国的AXT三家合计约占全球半绝缘型衬底90%的市场份额。英国IQE占据外延片市场53%的市场份额。IDM厂商Skyworks、Qorvo和博通合计占GaAs射频器件市场约70%市场份额。砷化镓代工占全球砷化镓器件市场规模10%左右，而稳懋占据其中超过70%市场份额。IDM长为了维持高产能利用率使得产能建设趋于保守，有意愿释放出更多代工订单，叠加高通等Fabless设计公司在射频领域崛起使代工比例提升。国内PA设计公司如海思、唯捷创芯的成长促进对本土砷化镓代工厂需求。 SiC全球供需即将失衡，跨过“奇点时刻”有望迎来大发展：碳化硅成本高昂及可靠性问题是阻碍碳化硅发展的最大障碍。两年之内，电动车的快速发展或将造成全球碳化硅衬底的供需失衡。假设未来五年碳化硅模块价格每年下降10%，IGBT价格每年下降5%，电池成本每年下降10%，中性预计全碳化硅方案相比硅方案能降低能耗8%，我们测算在2025年碳化硅将迎来综合成本低于硅功率器件的“奇点时刻”，之后迎来爆发增长。碳化硅成本结构使得全产业链布局具有优势，器件厂商也逐渐布局上游材料。在颠覆汽车功率器件进程中，目前车载领域市占率超过80%的Cree有望成为最大赢家，而国内企业也在相关领域积极布局。