2023年氮化镓行业现状分析与前景研究报告

汇报人：2023年氮化镓行业现状分析与前景研究报告目录行业背景研究行业现状分析行业痛点及发展建议行业格局及前景趋势0行业背景研究氮化镓行业定义氮化镓化学式为GaN，英文名称为GalliumNitride，是氮和镓的化合物，属于第三代半导体材料，通常情况下为白色或者微黄色的固体粉末，具有稳定性高、熔点高、坚硬的特点。氮化镓有三种晶体结构，分别为纤锌矿、闪锌矿和岩盐矿，其中六方纤锌矿结构是稳态结构，存在形式最为广泛，立方闪锌矿是亚稳态结构，立方岩盐矿结构只有在极端高压情况下才会出现。纤锌矿结构的氮化镓是六角晶胞结构，即每个晶胞中含有6个氮（N）原子和6个镓（Ga）原子。晶格常数有a和c两个，a=0.3189nm，c=0.5185nm。纤锌矿结构的氮化镓存在两套米牌子晶格，分别仅包含Ga原子或仅包含N原子，这些原子沿c轴相互错开5/8c（c为晶格常数）。目前氮化镓晶圆的制备工艺中，应用最广泛的是HVPE工艺，具有操作简单，生长速度快的优点。HVPE法是指在温度为850度温区内放入金属镓，呈液态后，从热璧上层注入氯化氢气体，形成氯化镓气体，后将氯化镓气体传送至衬底，在1,000度至1,100度温度下与氨气反应，最终生成氮化镓晶体。Q1Q2Q3Q4萌芽期（1969-1997年）1969年，日本科学家Maruska等人采用氢化物气相沉积技术在蓝宝石衬底表面沉积出了氮化镓薄膜，但质量较差，1986年，赤崎勇和天野浩研制出了高质量氮化镓薄膜，并于1989年在全球首次研制出了PN结蓝光LED，1992年，中村修二以双异质结构代替PN结，研制出高效率GaN蓝光LED。扩张期（1998-2012年）1998年，美国Cree公司开发出首个碳化硅基GaN高电子迁移率晶体管，从此LED照明开始商业化，2008年，氮化镓金属氧化物半导场效晶体（MOSFET）得到推广，2009年，EPC公司推出第一款商用增强型氮化镓（eGaN）晶体管；2010年，日本住友日本住友、日立等公司实现氮化镓衬底材料尺寸突破及进一步产品化。发展期（2013年至今）2013年，中国科技部发布863计划，将第三代半导体产业列为战略发展产业，2021年，中国“十四五”计划明确提出要发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体材料，中国本土企业海威华芯建立6英寸氮化镓半导体晶圆生产线，英诺赛科建立建立8英寸硅基氮化镓晶圆量产线。政策分析“十四五”期间，重点瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。推动碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。面向大数据中心应用的GaN基高效功率电子材料与器件，要求实现650V电压等级国产GaN材料和功率器件的规模化生产；申请发明专利≥10件，指定国家或行业标准≥2项。该政策为氮化镓发展提出了明确要求，使得氮化镓行业发展目标更加清晰，生产更加规范。第一类鼓励类产业中包括:半导体、光电子器件、新型电子元件等电子产品；半导体照明设备，半导体照明衬底、外延、芯片、封装及材料等。氮化镓作为在LED照明领域应用较为广泛的第三代半导体材料，属于该政策鼓励发展的材料。强化区域联动发展，共同打造世界级产业集群。围绕人工智能、集成电路、新材料、新能源汽车等领域，建设若干具有全球竞争力的国家级战略性新兴产业基地，加快培育布局第三代半导体等未来产业。该政策推动长三角地区第三代半导体产业发展，对全国氮化镓企业及聚集地区具有示范作用。《长三角G60科创走廊建设方案》《产业结构调整指导目录（2021年本）》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》科技部、国家发改委等6部门发改委科技部行业社会环境20世纪50年代，以硅、锗为代表的第一代半导体材料制成的二极管和晶体管取代了传统的电子管，使得集成电路产业及微电子产业迅速发展。硅基半导体是目前应用最为广泛的半导体材料，使用率在95%左右。功率在100W左右，频率约3GHz，多应用于低压、低频、低功率的功率器件和集成电路中。20世纪90年代开始，硅材料的物理性能瓶颈开始凸显，以砷化镓、磷化铟为代表的第二代化合物半导体材料开始发展。与硅材料相比，砷化镓材料电子迁移速率更高，频率能达到100GHz，但功率却不足100W，多应用于发光二极管和通信器件领域。第三代半导体材料功率可达到1,000W，频率接近100GHz，是目前最具发展前景的材料。近年来，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料兴起，其最大特点为禁带宽度大。同时，在介电常数、导热性等多个指标中表现优异，功率可达到1,000W，频率接近100GHz。第三代半导体材料是最具发展前景的半导体材料，但目前渗透率较低，碳化硅渗透率75%，氮化镓渗透率1%+传统氮化镓行业市场门槛低、缺乏统一行业标准，服务过程没有专业的监督等问题影响行业发展。互联网与电烙铁的结合，缩减中间环节,为用户提供高性价比的服务。90后、00后等各类人群，逐步成为氮化镓行业的消费主力。行业社会环境+从2017-2022年以来，我国国内生产总值呈现上涨的趋势，同比增速处于持续正增长的态势，其中2021年国内生产总值为1143670亿元，同比2020年增长了184%。2022年1-9月我国国内生产总值为870269亿元，同比增长了6.2%。在疫情得到有效控制的情形下，我国经济开始逐渐复苏，之前受疫情影响而停滞的各个行业，也开始恢复运行，常态化增长趋势基本形成，未来中国氮化镓行业的发展必然有很大的上升空间。行业经济环境02氮化镓行业现状分析氮化镓因性能优越，具有耐高压、耐高温等多重优势，下游应用领域广泛，具体可分为光电子领域、射频电子领域、电力电子领域三大方向。电力电子领域具体应用有智能电网、工业电机、新能源汽车、电源转换系统，代表企业为英诺赛科、苏州能讯等；射频电子领域包括卫星通讯、移动终端、国防军工、无线通信基站，代表企业为英诺赛科、华润微电子旗下的大连芯冠等；光电子领域包括消菌杀毒、激光显示、LED照明、LED显示，代表企业为三安光电等。应用场景丰富且未来还将持续拓展。中国半导体照明应用领域中，通用照明占比最大，为42%，通用照明及景观照明占比达到59%，这两种照明应用以传统LED为主。显示屏、背光应用为新兴照明技术，占比较小，未来发展空间大。氮化镓光电器件产品包括Mini-LED和Micro-LED，与传统LED相比，芯片量级更小，高清显示性能更好，可以应用于超大屏高清智能电视、消费电子显示屏，以及手机、电脑等消费电子背光应用，VR/AR等多个领域，目前在整体半导体照明应用领域中渗透率较低，技术成熟后市场发展前景广阔。产业链下游氮化镓产业链下游概述行业现状随着氮化镓行业的应用由LED领域不断向消费电子、5G基站等领域拓展，中国氮化镓行业市场规模不断扩大:市场规模由2017年的78.7亿元提高至2021年的358.3亿元，年复合增长率为40.1%，2026年将增长至1,029.7亿元，年复合增长率为27.7%。2017年至2021年，氮化镓行业发展较快，主要的市场规模增长点在于消费电子电源与5G基站。氮化镓充电器具有充电速度快、体积小重量轻的特点，且随着苹果等消费电子厂商宣布不再提供充电器，氮化镓功率器件市场发展迅速。5G基站方面，氮化镓放大器可增强信号覆盖范围，氮化镓射频器件随着5G基站的大规模建设而迅速发展。2022年后，随着氮化镓在新能源汽车应用渗透率提升，及在垃圾处理领域等应用的拓展，市场规模将持续增长。未来氮化镓功率器件及射频器件增长率较高，主要原因是氮化镓充电器的持续发展以及未来氮化镓在新能源汽车领域的拓展应用，进一步增加氮化镓行业的市场规模。行业驱动因素1国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对氮化镓行业做了一些纲领性的指导，合理的解读能够为行业做了好的发展指引。优势竞争，长期盈利，依托中国，布局全球，立足核心能力，全力获取显著竞争优势，创造得到广泛认可、深入人心的价值，通过成为“难以替代者”品牌致胜，涌现一批市场竞争力突出的全球性与区域性中国品牌，以持续正现金流实现长期盈利，这才是行业企业的发展之道。氮化镓功率器件应用市场中，消费类电源占比最高，为28%，主要是作为消费电子产品的充电器。主要消费电子产品包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。2017年至2021年，全球主要消费电子产品出货量大且较为平稳，2019年之后呈上涨趋势。消费电子产品庞大的存量及增量市场带来了快充配件需求的不断上涨。2020年苹果宣布不再标配充电器，相比苹果官方价格昂贵的快充配件，消费者更青睐于第三方快充产品，直接带动氮化镓充电器市场的发展。“十四五”期间，国家要求推动碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展，并提出实现650V电压等级国产氮化镓材料和功率器件的规模化生产；申请发明专利≥10件，指定国家或行业标准≥2项的具体要求政策支持5G通信基站的发展行业驱动因素2国务院发布政策、十四五规划、政府报告、领导讲话等都有对氮化镓行业做了一些纲领性的指导，合理的解读能够为行业做了好的发展指引。优势竞争，长期盈利，依托中国，布局全球，立足核心能力，全力获取显著竞争优势，创造得到广泛认可、深入人心的价值，通过成为“难以替代者”品牌致胜，涌现一批市场竞争力突出的全球性与区域性中国品牌，以持续正现金流实现长期盈利，这才是行业企业的发展之道。下游消费电子充电器需求大氮化镓功率器件应用市场中，消费类电源占比最高，为28%，主要是作为消费电子产品的充电器。主要消费电子产品包括智能手机、平板电脑、笔记本电脑。2017年至2021年，全球主要消费电子产品出货量大且较为平稳，2019年之后呈上涨趋势。消费电子产品庞大的存量及增量市场带来了快充配件需求的不断上涨。2020年苹果宣布不再标配充电器，相比苹果官方价格昂贵的快充配件，消费者更青睐于第三方快充产品，直接带动氮化镓充电器市场的发展。目前氮化镓在车规领域的应用还处于初级阶段，但未来几年将呈现递进式的增长。在车规级市场，同为第三代半导体的碳化硅已经实现应用，但氮化镓还处于研发阶段。目前，用于新能源汽车的功率器件主要有三个领域:一是电机控制器，用于驱动及控制系统；二是OBC（车载充电器），将交流电转化为可以被新能源汽车动力电池使用的直流电；三是DC-DC直流转换器，将动力电池的直流电转换为低压直流电，给仪表盘、显示屏、监控系统等车载设备供电。以当前的技术水平来看，氮化镓用于DC-DC直流转换器这个细分领域有着较为明显的优势。新能源汽车应用进入研发期03行业痛点及发展建议行业制约因素政府秉承创新开放的态度，支持和鼓励科学研究创新，对科学研究试验不设置严格限制，因此，氮化镓行业不存在统一的监督管理规范，产品质量主要依靠生产企业自主检测，氮化镓行业产品质量的监管难度加大氮化镓行业缺乏完备的质量控制和质量保证体系，生产商缺乏统一的生产标准，行业内产品质量良莠不齐，导致产品的可靠性难以保证，丧失产品市场竞争力在中低端产品领域，仍然有较大比例的产品依赖于进口渠道。此外，氮化镓行业企业缺乏创新研发能力以及仿制能力，加重下游消费端对进口科研用检测试剂的依赖，不利于氮化镓行业的发展质量参差不齐行业监管难度大高端产品发展落后复合型人才稀缺氮化镓行业深陷人才困境。行业发展缺乏人才支撑，团队模式的培育机制弊端明显导致氮化镓行业企业专业人才留存难度加大，制约氮化镓行业企业扩张。氮化镓行业对从业人员的业务素质要求高，主要表现在以下三方面从业人员需要具备行业基础知识和法律知识，为企业客户提供全面、可靠、专业、多样的解决方案。从业人员需要懂行业的专业知识，包括：氮化镓行业产品得用途与优缺点，行业特征、市场环境和产业战略规划等。从业人员需要具有优秀的营销谈判能力、风控反控能力及报告沟通能力。目前该行业在人才招聘时能够匹配上述要求的人才寥寥无几，限制行业发展。由于复合型人才稀缺，氮化镓行业企业通常采用团队培育的方式进行专业能力建设，而该模式亦存在一定的弊端，企业的中高端人才若大量流失，初级员工的业务技能培训将面临能力传承的断层，导致企业人才培养难度加大，制约氮化镓行业企业发展。质量提升在资本的加持下，氮化镓的跑马圈地仍在持续，预计2021年将会更加残酷和激烈。同时，在线教育也面临着更严格的监管，合规成本提升。氮化镓行业产品品种多、批量小、附加值高，产品质量要求也较为严格。氮化镓行业市场产品质量参差不齐，假冒伪劣等乱象仍普遍存在，严重阻碍氮化镓行业发展进步。未来，提升氮化镓行业产品质量是发展氮化镓行业的核心任务，具体措施可分为以下两大部分：（1）政府方面：政府应当制定行业生产标准，规范氮化镓行业生产流程，并成立相关部门，对科研用氮化镓行业的研发、生产、销售等各个环节进行监督，形成统一的监督管理体系，完善试剂流通环节的基础设施建设，重点加强冷链运输环节的基础设施升级，保证氮化镓行业产品的质量，促进行业长期稳定的发展；（2）生产企业方面：氮化镓行业生产企业应严格遵守行业生产规范，保证产品质量的稳定性。目前市场上已有多个本土氮化镓行业企业加强生产质量的把控，对标优质、高端的进口产品，并凭借价格优势逐步替代进口。此外，氮化镓行业企业紧跟行业研发潮流，加大创新研发力度，不断推出新产品，进一步扩大市场占有率，也是未来行业发展的重要趋势通过进行细化分工，为客户制定科研问题解决方案，使客户能更加专注于其擅长的领域，提高科研效率，且帮助行业大幅节省医学科研投入

拓展技术服务领域氮化镓行业属于领域中发展最快的细分领域之一，随着氮化镓的市场环境日趋成熟，行业竞争日趋激烈，多家氮化镓企业开始扩张产品相关服务领域，提升企业的行业竞争力，主要举措包括：氮化镓行业企业面向多元化的科研实验需求，建立多种技术服务平台，向客户提供除了所需的原材料以外的提取、分析等技术服务，形成企业特有竞争力提升技术服务能力氮化镓行业企业开始在定制型服务领域发力，巩固行业地位提高产品定制服务能力供科研咨询服务服务技术人才

竞争趋势需求随着行业的竞争不断加剧，企业竞争的本质是人才的竞争，氮化镓行业企业都在不断提升专业员工的技术水平。通过专项培训、高薪招聘吸引高端优质人才加入。人才竞争是未来氮化镓行业竞争的核心点之一。客户是上帝，满足客户的需求是氮化镓行业企业的价值实现，氮化镓行业竞争趋势首先在需求的分析与客户痛点的把握。小众运动场景日益崛起，带动了新的氮化镓行业产品需求。氮化镓行业的竞争促进了产品质量与服务的持续优化与创新，在满足客户需求的同时也给行业服务带来不断的新体验。优质的服务是氮化镓行业竞争的重要焦点与未来趋势。随着科技不断发展，氮化镓企业对氮化镓行业产品的研发投入不断加大，企业形成自己的技术堡垒是在未来市场中取得市场份额的重要收到，因此技术竞争也是未来行业竞争的重要方向之一。行业发展建议提升产品质量（1）政府方面：政府应当制定行业生产标准，规范氮化镓行业生产流程，并成立相关部门，对科研用氮化镓行业的研发、生产、销售等各个环节进行监督，形成统一的监督管理体系，完善试剂流通环节的基础设施建设，重点加强冷链运输环节的基础设施升级，保证氮化镓行业产品的质量，促进行业长期稳定的发展；（2）生产企业方面：氮化镓行业生产企业应严格遵守行业生产规范，保证产品质量的稳定性。目前市场上已有多个本土氮化镓行业企业加强生产质量的把控，对标优质、高端的进口产品，并凭借价格优势逐步替代进口。此外，氮化镓行业企业紧跟行业研发潮流，加大创新研发力度，不断推出新产品，进一步扩大市场占有率，也是未来行业发展的重要趋势。全面增值服务发展建议1发展建议2单一的资金提供方角色仅能为氮化镓行业企业提供“净利差”的盈利模式，氮化镓行业同质化竞争日趋严重，利润空间不断被压缩，企业业务收入因此受影响，商业模式亟待转型除传统的氮化镓行业需求外，设备管理、服务解决方案、贷款解决方案、结构化融资方案、专业咨询服务等方面多方位综合性的增值服务需求也逐步增强。中国本土氮化镓行业龙头企业开始在定制型服务领域发力，巩固行业地位发展建议3多元化融资渠道可持续公司债等创新产品，扩大非公开定向债务融资工具（PPN）、公司债等额度获取，形成了公司债、PPN、中期票据、短融、超短融资等多产品、多市场交替发行的新局面；企业获取各业态银行如国有银行、政策性银行、外资银行以及其他中资行的授信额度，确保了银行贷款资金来源的稳定性。氮化镓行业企业在保证间接融资渠道通畅的同时，能够综合运用发债和资产证券化等方式促进自身融资渠道的多元化，降低对单一产品和市场的依赖程度，实现融资地域的分散化，从而降低资金成本，提升企业负债端的市场竞争力。以远东宏信为例，公司依据自身战略发展需求，坚持“资源全球化”战略，结合实时国内外金融环境，有效调整公司直接融资和间接融资的分布结构，在融资成本方面与同业相比优势突出。04行业格局及前景趋势行业发展趋势拓展新能源汽车应用市场目前第三代半导体材料已开始在新能源汽车领域应用，但主要是碳化硅实现了产业化落地，氮化镓在新能源汽车领域的尝试仍仅限于项目研发阶段。未来新能源汽车数量不断增长，氮化镓潜在市场空间巨大，且氮化镓性能与新能源汽车适配，拓展新能源汽车应用市场、提高渗透率是氮化镓行业重要的发展趋势。拓展垃圾处理应用市场等离子体气化技术是一种使用等离子体的热工艺，可将有机物质转化为合成气体。这种工艺的高温和缺氧特性，不会产生二噁英、二氧化硫等有毒化合物，同时合成气体还可以转化为电能、氢燃料、乙醇等终端能源产品。目前等离子体气化技术中使用的磁控管系统存在较大安全风险，GaN更加适合。行业发展趋势IDM模式为主目前氮化镓产业链行业龙头企业以IDM模式为主，但是设计与制造环节已经开始出现分工。从氮化镓产业链公司来看，国外公司在技术实力以及产能上保持较大的领先。中国企业仍处于起步阶段，虽已初步形成全产业链布局，但市场份额和技术水平仍相对落后。国产化进程国产企业英诺赛科已建立了全球首条产能最大的8英寸GaN-on-Si晶圆量产线，目前产能达到每月1万片/月，并将逐渐扩大至7万片/月。大连芯冠科技在氮化镓功率领域，已实现6英寸650V硅基氮化镓外延片的量产，并发布了比肩世界先进水平的650伏硅基氮化镓功率器件产品；在氮化镓射频领域，已着手进行硅基氮化镓外延材料的开发、射频芯片的研发与产业化准备工作。+同质化竞争激烈氮化镓行业受经济周期影响较弱，于氮化镓企业而言具有“低风险、高收益”的特点，吸引众多新兴市场参与者加入其中。目前中国氮化镓行业市场企业数量众多，同质化竞争现象日趋严重，成为制约中国氮化镓行业行业发展的主要原因。中国氮化镓行业公司数量众多，但大多以简单融资租赁为主要业务方式，服务模式单一，同质化现象严重，为中国氮化镓行业行业的发展带来以下不良影响：（1）价格战引发收益率报价逐年下降：部分氮化镓行业公司为抓住优质客户资源，依靠价格战取得竞争优势，导致行业毛利率下降，选择合作企业时“唯价格论”，不利于行业良性发展；（2）过高授信加大财务风险：氮化镓行业公司对各家医院的总体授信额度偏高，甚至超过医院的偿还能力，为自身带来较大财务风险，不利于企业的长期发展。未来，氮化镓行业行业要想获得突破，首先需要企业间形成差异化竞争优势。行业竞争格局2021年中国氮化镓厂商中，英诺赛科可生产8英寸氮化镓，氮化镓产能达到10,000片/月，实力较为突出。海威华芯作为具有代表性的氮化镓代工企业，可生产6英寸氮化镓，产能8,000片/月，在生产制造方面具有竞争力。华润微电子、苏州能讯、三安光电在氮化镓产能方面能力稍弱，但三安光电研发能力强，华润微电子生产出的氮化镓尺寸较大，性能较强，苏州能讯个方面发展较为均衡。整体中国氮化镓厂商行业集中度较为分散，各企业在氮化镓射频器件、功率器件、显示器件等领域竞相发展，竞争格局日益激烈。行业竞争格局氮化镓作为半导体材料，其性能与结构设计、制造工艺之间关联性强，因此中国氮化镓行业形成了中游企业不断向上游拓展，或上游企业向中、下游延伸的趋势，各企业氮化镓产业链不断完善，力图完成从衬底到外延到功率器件、射频器件、光电器件的全覆盖。目前三安光电、英诺赛科已实现了氮化镓产业链的全覆盖，其余厂家如苏州能讯、华