半导体材料系列（二）第三代半导体材料Sic和GaN概念股

一、什么是第三代半导体材料

1.化合物半导体材料

半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分，分为制造材料 和封装材料；

制造材料主要是制造硅晶圆半导体、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）等化合物半导体的芯片过程中所需的各类材料，在集成电路、分立器件等半导体产 品生产制造中起到关键性的作用。

半导体制造材料包括硅材料和砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料；

2.第三代半导体材料

就功率和频率两个维度而言：

第一代半导体材料的代表硅，功率在 100Wz 左右，频率只有大约 3GHz；

第二代的代表砷化镓，功率不足 100W，但频率却能达到 100GHz。因此前两代半导体材料更多是互为补充的关系。

而第三代半导体的代表氮化镓和碳化硅，功率可以在 1000W 以上，频率也可以接近 100GHz，优势非常明显，因此未来有可能是取代前两代半导体材料的存在；

第三代半导体材料正在成为抢占下一代信息技术、节能减排及国防安全技术的战略制 高点，是战略性新兴产业的重要组成部分。

二、第三代半导体材料发展前景

第三代半导体材料渗透率逐年提升，2023 年有望接近 5%。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%。

三、氮化镓(GaN)分析

1.概念、应用及增长空间

氮化镓器件是支撑“新基建”建设的关键核心部件。氮化镓是目前能同时实现高频、高效、大功率的代表性器件，在 5G 基站、新能源充电桩等新基建代表中均有所应用。

氮化镓器件可实现高效电能转换，有助于“双碳”目标实现。第三代半导体可助力实现 光伏、风电、特高压输电、新能源汽车等诸多领域的高效电能转换，推动绿色低碳发展。

2017 年-2021 年国内 GaN 功率器件与射频器件市场规模从 9.2 亿元/12.1 亿元增长至 17.6 亿元/73.3 亿元，CAGR 分别为 17.6%和 56.9%。据 CASA Research 统计，2021 年国 内 SiC、GaN 功率半导体市场规模约为 71.1 亿元，而第三代半导体在电力电子领域渗透率 超过 2.3%。

稳定增长点：

1）5G 通信基站驱动射频器件业务持续扩张；

2）高功率电源需求带动功率器件放量提价；

潜在增长点：

1）新能源汽车有望打开 GaN 功率器件第二增长曲线；

2）AI 新时代有望推动数据中心提升功率半导体需求；

2.概念股梳理

全球氮化镓主要创新主体的龙头集中于日本、美国。

GaN 功率半导体全球布局方面，海外企业在技术及产能上均有较高的领先地位。海外龙 头企业以 IDM 模式为主，主要包括德国英飞凌、美国 Qorvo 等。

目前，国内 GaN 产业链 也在加速布局中，成长较为迅速，国内企业在衬底、外延、设计、制造等领域均已实现布局，其中包括 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，更多地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。

重点公司：

GaN电力电子：英诺赛科、赛微电子、华润微、能华微电子、三安光电；

GaN射频：三安光电、中电科13所、中电科55所、苏州能讯、海威华芯；

四、碳化硅(Sic)分析

1.概念、应用及市场空间

碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料的代表，在禁带宽度、击穿电场、热导率、电子饱 和速率、抗辐射能力等关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高 频率的需求。

按照电学性能的不同，碳化硅材料制成的器件分为导电型碳化硅功率器件和半绝缘型 碳化硅射频器件，两种类型碳化硅器件的终端应用领域不同。

2025 年全球碳化硅器件市场空间达 627.8 亿元，碳化硅衬底市场空间达 188.4 亿元，6 英寸碳化硅衬底 需求量为 495 万片。

2.概念股梳理

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、东尼电子和天科合达（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。

这里重点看衬底企业：

当前制约碳化硅器件大规模商业化应用的主要因素在于高成本，碳化硅衬底制造难度 大、良率低为主要原因。

全球碳化硅市场呈美国、欧洲、日本三足鼎立的格局，国内龙头企业仅天科合达和天岳先进占据了全球碳化硅衬底市场份额。

在全球导电型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed 占据超 60%的市场份额，II-VI 和 Rohm 的子公司 SiCrystal 分别占据 16%和 12%，位列第二和第三；在半绝缘型碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI 和天岳先进各占据约 30% 的市场份额。

我国在碳化硅领域起步较晚，当前国内厂商在碳化硅衬底产品上与国外龙头仍存在一定 差距。国内主要以 4 英寸碳化硅衬底为主，仅少数企业如天岳先进、露笑科技等实现 6 英寸 衬底的销售，而多家国际一线厂商已实现 6 英寸碳化硅衬底的稳定供应，Wolfspeed、英飞 凌和罗姆等正积极布局 8 英寸碳化硅衬底生产产线，量产指日可待。

五、总结重点关注企业

1.三安光电：国内SiC IDM模式领先企业

子公司三安集成是国内为数不多的碳化硅 IDM 制造厂商，涵盖从衬底、外延、设计、制造、封装测试的全部流 程。公司碳化硅产品包括碳化硅二极管和碳化硅 MOSFET。公司于2018年开始650V/1200V SiC SBD量产。2020年以3.82亿元收购福建北电新材，2021年6月，湖南三安半导体正式投产，总投资达到160亿元，拥有 SiC晶体生长到功率器件封测的全产业链生产能力，公司月产能达到3W片6寸SiC晶圆。

2.天岳先进：国产SiC衬底材料龙头厂商

专注第三代半导体碳化硅衬底产业，主要产品包括碳化硅半绝缘型和导电型衬底。

公司6英寸导电型产品 已送样至多家国内外知名客户，衬底产品指标与海外大厂接近。

3.斯达半岛：领先车规功率模块厂商，布局SiC巩固领先地位

国内车规IGBT龙头企业，产品覆盖新能源车、工业控制、变频家电等多领域。发力SiC器件，巩固领先地位。

公司作为国产车规级SiC模块供应商，已与多家车企及Tire1供应商达成合 作，实现部分项目定点，公司在SiC模块上已与小鹏达成合作，进入车企800V高压平台。同时公司与 Wolfspeed合作开发的1200V SiC模块已进入宇通客车电控系统供应链，品牌效应已初见成效。

4.新洁能：领先MOSFET设计厂商，定增加码SiC赛道

是国内率先掌握超结理论技术、并量产屏蔽栅功率MOSFET 及超结功率 MOSFET 的企业，也是国内最早在 12 英寸工艺平台实现沟槽型 MOSFET、屏蔽栅 MOSFET 量产的企业。

公司布局第三代半导体平台，目前已推出1200V 60mohm SiC MOSFET样品，同时，公司推出1200V 17mohm、1200 V 32mohm、1200V 75mohm等SiC MOSFET系列产品，主要目标市场是光伏逆变和汽车；此外，也有多家客户在和公司沟通定制不同规格的SiC MOSFET和GaN HEMT样品，相关业务未来成长可期。