第三代半导体材料：爆发风口中的王者

1、 HYPERLINK /s?_biz=MzA3Njc4MDczMw=&mid=2470366869&idx=1&sn=ec93df25b3cb023a1afd18d617125384&chksm=89966b47bee1e25113f025ffd70c49975fdc5ff49585094be41ba086ca8806b3c1462a967280 l rd t _blank 第三代半导体材料：爆发风口中的王者 欢迎探索:行行查（行业数据库）：乐晴智库（研报精选）：以砷化镓（GaAs）材料为代表的第二代半导体和以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为主的第三代半导体可以统称为化合物半导体。化合物半

2、导体由于其优异的性能，广泛应用于5G、光伏、军事装备、消费电子、智能电网、新能源车等领域，具有广阔的应用前景。当前国内市场处于刚起步阶段。因为各种新型市场需求，化合物半导体材料未来有望进入高速增长期。相较于硅材料，化合物半导体材料在性能和能带方面具有很大的优势，高电子迁移率、高频率、高功率、高线性度、宽幅频宽、材料选择多元性、抗辐射使得化合物半导体应用领域大多集中在射频器件、光电器件和功率器件。化合物半导体普遍具有直接禁带结构，且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点。制作出的半导体器件具有光电性能优异、高速、高频、大功率、耐高温和耐高辐射等特征，具有应用于光电器件、射频器件和电力电子器件的

3、先天优势，通常又被称为宽禁带半导体材料，其发展潜力巨大。5G时代传输速度的增长要求基带和RF芯片对大数据量的接收和处理能力提升，同时需平衡功耗性能，化合物半导体可以支持高频率和高功率应用，并且效率高，是RF芯片的最佳材料。第二代半导体材料砷化镓（GaAs）是目前技术最成熟的化合物半导体。GaAs和硅相比有宽禁带、直接带隙和高电子迁移率的特性，适用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件。GaAs的主要应用在通信领域，包括光纤通讯、卫星通讯、微波通讯等领域。GaAs制成的功率放大器（PA）是手机的重要零件。此外，GaAs制作器件的抗电辐射能力强，工作温度范围宽，能够适应恶劣的工作条件，提高器件的

4、可靠性。GaAs射频器件产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块制造环节以及下游的应用环节。GaAs产业链:图表来源：华西证券因为GaAs工艺PA技术门槛较高，所以PA市场具有集中度非常高。PA的主要设计公司有Skyworks、Qorvo和Avago三家。GaAs晶圆代工厂主要是中国台湾的稳懋半导体、宏捷科技和美国的TriQuint，三家的市场占有率超过85%。Avago和Skyworks除芯片设计的主要业务外，也有部分产能，当自身产能不足时会给台湾代工厂商订单，Avago的代工厂商是稳懋，Skyworks代工厂商是宏捷科技，Qorvo没有代工厂商。碳化硅（SiC）的市场应用领域偏向1

5、000V以上的中高电压范围，具有高压、高温、高频三大优势，比Si更薄、更轻、更小巧。全球多家功率半导体巨头均有布局下一代基于氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）的功率半导体，为在市场上与传统硅基功率半导体件进行对决奠定基础。当前SiC下游应用大多处在研发阶段，还没有形成量产化，因此SiC处在爆发式增长的前期。据Yole预测，2017年至2023年，SiC的复合年增长率将达到31%，到2023年，其市场规模约为15亿美元。大陆第三代半导体SiC产业链分布图：图表来源：方正证券氮化镓（GaN）是未来最具增长潜质的化合物半导体，与GaAs和InP等高频工艺相比，氮化镓器件输出的功率更大；与LDCMOS

6、和SiC等功率工艺相比，氮化镓的频率特性更好。其具有低导通损耗、高电流密度等优势，可显著减少电力损耗和散热负载。迅速应用于变频器、稳压器、变压器、无线充电等领域。GaN器件收入目前占整个市场20%左右，到2025年将占到50%以上。根据YoleDeveloppement预测，GaN功率器件市场规模在2022年有望达到4.6亿美元。其中供电系统领域应用市场最大，约2.5亿美元，其余功率器件应用领域还包括新能源汽车、数据中心、无线充电等。在GaN射频器件领域，顶级供应商包括日本住友电工（SEDI）、美国科锐（Cree/Wolfspeed）和Qorvo、韩国艾尔福（RFHIC）等。化合物半导体代工厂

7、包括中国大湾稳懋半导体（Win Semi）、大陆厂商三安光电等。随着5G高频通信的商业化，GaN将在电信宏基站、真空管在雷达和航空电子应用中占有更多份额。GaN由于功率密度高，在基站大功率器件领域具有独特优势。相对于硅衬底来说，SiC衬底具有更好的热传导特性，目前业界超过95%的GaN射频器件采用SiC衬底，如Qorvo采用的正是基于SiC衬底的工艺，而硅基GaN器件可在8英寸晶圆制造，更具成本优势。在功率半导体领域，SiC衬底与GaNonSilicon只在很小一部分领域有竞争。GaN市场大多是低压领域，而SiC在高压领域应用。它们的边界大约是600V。各种材料工艺对应输出功率及频率目前绝大多

8、数的集成电路以硅为原材料制作，具有集成度高、稳定性好、功耗低等优点。但摩尔定律逐渐遇到瓶颈，除了更高集成度的发展方向之外，通过不同材料在模拟IC上实现更优质的性能是发展方向之一同时随着5G、新能源汽车等产业的发展，对高频、高功率、高压的半导体需求，硅基半导体由于材料特性难以完全满足，以GaAs、GaN、SiC为代表的第二代和第三代半导体迎来发展契机。戳这里，快速查看本周热门行业 HYPERLINK /s?_biz=MzA3Njc4MDczMw=&mid=2470366017&idx=1&sn=d68761161d984cfa8e1d811661fb72b7&chksm=89966e93bee1

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13、 _blank 光伏行业：开启高速成长通道道 HYPERLINK /s?_biz=MzA3Njc4MDczMw=&mid=2470366462&idx=1&sn=d0e2e54661215ab1e6de38d2129f974b&chksm=8996692cbee1e03a9d18fbcb24f6f8bdb257f950e715c8f2afa32a90e190d4f61590fbfd7b8c&scene=21 l wechat_redirect t _blank 可降解塑料：“禁塑令”下的环保替代蓝海 HYPERLINK /s?_biz=MzA3Njc4MDczMw=&mid=247036585

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