根據(jù)各階段原材料不同劃分，半導(dǎo)體發(fā)展至今經(jīng)歷了三代。第三代半導(dǎo)體是指原材料以SiC和GaN為主的半導(dǎo)體，據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)可分為光電子器件、電力電子器件和微波射頻器件。另外，按照原材料是否為化合物，半導(dǎo)體又可分為單質(zhì)半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體。

 

 

中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)環(huán)境良好



 

中國(guó)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游主要市場(chǎng)參與者為襯底和外延供應(yīng)商、設(shè)計(jì)工具提供商和代工廠，產(chǎn)業(yè)鏈中游參與主體為生產(chǎn)商，下游端則主要為各應(yīng)用場(chǎng)景。第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)價(jià)值節(jié)點(diǎn)主要為外延、芯片制造和光伏應(yīng)用。現(xiàn)階段中國(guó)玩家多集中于襯底、外延和部分IDM，而價(jià)值量較高的設(shè)計(jì)和制造節(jié)點(diǎn)仍為國(guó)際玩家所主導(dǎo)。

 

中國(guó)第三代半導(dǎo)體行業(yè)上游供應(yīng)商的議價(jià)能力較高，尤其代工廠生產(chǎn)商具有較強(qiáng)的議價(jià)能力?，F(xiàn)階段中國(guó)第三代半導(dǎo)體中游主要市場(chǎng)為三菱電子、英飛凌、科銳等國(guó)際玩家所主導(dǎo)，士蘭微等中國(guó)本土廠商則通過自主研發(fā)積極發(fā)力第三代半導(dǎo)體利基市場(chǎng)。中游第三代半導(dǎo)體廠商關(guān)鍵成功因素在于關(guān)注技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量和政策關(guān)系，加大此三方面的投入可以使第三代半導(dǎo)體廠商迅速獲得比較優(yōu)勢(shì)。中國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)下游各應(yīng)用場(chǎng)景廠商的議價(jià)能力適中，其中新能源汽車廠商議價(jià)能力和消費(fèi)電子產(chǎn)品廠商議價(jià)能力最強(qiáng)。

中國(guó)MCU市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)潛力較大

 

中國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)潛力較大，預(yù)計(jì)到2024年中國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約61.3億元人民幣，復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)約38.2%。

 

隨5G正式商用的普及程度加深，基站建設(shè)將加速推進(jìn)，微波射頻市場(chǎng)規(guī)模將實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式上漲。2019年GaN半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模僅為6.3億元，2024年該數(shù)字將上漲為42.7億元，市場(chǎng)份額從50.6%上升至69.7%。

 

新能源汽車頭部玩家已將第三代半導(dǎo)體功率器件用于商業(yè)實(shí)踐，但因價(jià)格較高尚未形成規(guī)模，但隨芯片廠商加速技術(shù)完善和量產(chǎn)，未來降價(jià)可期。2019年SiC、GaN車用半導(dǎo)體器件市場(chǎng)規(guī)模僅為7.6億元，2024年該數(shù)字將上漲為18.6億元，市場(chǎng)份額將穩(wěn)定在30%左右。

 

5G基站的建設(shè)將直接創(chuàng)造第三代半導(dǎo)體剛需，且5G技術(shù)的成熟和商用將催生較大汽車和工業(yè)用第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品需求。

 

工業(yè)用半導(dǎo)體升級(jí)需求：5G將直接帶動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和普及，新一輪的設(shè)備升級(jí)和換新將對(duì)功率半導(dǎo)體提出更高要求。

 

汽車電子半導(dǎo)體升級(jí)需求：SiC半導(dǎo)體逆變器在性能及能耗方面較硅基半導(dǎo)體更勝一籌，且可減少功率器件60%以上體積；GaN半導(dǎo)體電源芯片在充電效率和電力損失方面更具優(yōu)勢(shì)。

 

GaN半導(dǎo)體微波射頻芯片是5G基站實(shí)現(xiàn)高性能的最優(yōu)選擇和保障，能夠降低40%功耗，節(jié)約80%成本。

 

GaN半導(dǎo)體微波射頻芯片較傳統(tǒng)通信芯片更勝一籌。相比于第一代及第二代半導(dǎo)體材料，第三代半導(dǎo)體材料在高溫、高耐壓以及承受大電流等多個(gè)方面具備明顯的優(yōu)勢(shì)，因而更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件。

 

使用GaN半導(dǎo)體將大幅縮減5G射頻系統(tǒng)功耗。在保持輻射功率的同時(shí)，鍺化硅基MIMO天線元件由1,024個(gè)減少至192個(gè)， 裸片面積由4,096平方毫米縮減為250平方毫米。

 

新能源汽車的持續(xù)放量將拉升第三代半導(dǎo)體需求。較傳統(tǒng)半導(dǎo)體功率器件，第三代半導(dǎo)體功率器件在性能、體積和成本方面優(yōu)勢(shì)明顯。功率MOSFET器件具有開關(guān)頻率最快、開關(guān)損益最小等性能優(yōu)點(diǎn) 。

 

第三代半導(dǎo)體功率器件是新能源汽車用半導(dǎo)體功率器件的首選。較傳統(tǒng)新能源用車用IGBT，功率MOSFET器件在功耗、體積及成方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

 

新能源汽車用第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)潛力較大。2019年新能源汽車用第三代半導(dǎo)體需求為5.6億美元，2024該數(shù)字將增至19.1億美元。



 

國(guó)際廠商壟斷中國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)：中國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)CR4超過80%。

 

中國(guó)本土廠商第三代半導(dǎo)體業(yè)務(wù)追趕迅速：富滿電子、中車時(shí)代等中國(guó)本土頭部玩家通過自主研發(fā)已建成超過6條完整第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品線。

 

 

較傳統(tǒng)半導(dǎo)體功率器件，第三代半導(dǎo)體功率器件具有明顯的高價(jià)值量，但價(jià)格仍偏高。

 

650V：最高工作溫度38度下，耐壓650V的SiC MOSFET均價(jià)為4.2元/A，是Si基IGBT均價(jià)(0.35 元/A)的11.9倍；

 

1,200V：最高工作溫度38度下，耐壓1,200V的SiC MOSFET均價(jià)為7.1元/A，約是Si基IGBT均價(jià)(0.87 元/A)的8.1倍；

 

900V&1,700V：最高工作溫度38度下，耐壓900V和1,700V的SiC MOSFET均價(jià)分別3.8元/A和11.3元/A，分別為Si基IGBT均價(jià)的3.4倍和3.3倍。

 

第三代半導(dǎo)體利基市場(chǎng)將備受矚目

受新能源汽車電子的需求釋放及頭部新能源汽車廠商積極布局的雙輪驅(qū)動(dòng)，中國(guó)第三代半導(dǎo)體汽車電子市場(chǎng)規(guī)模將快速增長(zhǎng)。

 

SiC將直接作用于新能源汽車電池效率：從50kWh到46kWh，電池電力損耗最多可直接減少8%；SiC功率器件開關(guān)損耗節(jié)能優(yōu)勢(shì)突出，隨SiC應(yīng)用比重提升，開關(guān)損耗最多可降低74%；對(duì)第三代半導(dǎo)體的可替代程度較低。目前市場(chǎng)中Si基半導(dǎo)體對(duì)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品的替代性較弱，甚至存在反替代關(guān)系，即Si基半導(dǎo)體的價(jià)格優(yōu)勢(shì)正在被第三代半導(dǎo)體的性能優(yōu)勢(shì)抵消。

 

第三代半導(dǎo)體的應(yīng)用將降低整車成本：SiC逆變器能夠提升5-10%續(xù)航，節(jié)省400-800美元電池成本，可抵消新增200美元的SiC器件成本，實(shí)現(xiàn)至少200美元的單車成本下降 。

 

全SiC方案電動(dòng)汽車有望在2021年開始量產(chǎn)：車載OBC和DC/DC，已經(jīng)開始采用SiC器件，將 PFC電路中二極管切換為SiC SBD，或者將OBC的DC/DC電路MOSFET管改為SiC MOSFET。