半导体kddi

目录前言.
I一、国外第三代半导体产业进展.
11.
技术稳定提升,应用级产品受关注.
12.
价差持续缩小,部分触及甜蜜点.
93.
汽车电子+5G,加速市场增长.
134.
资本加速进入,SiC投资热度高企205.
巨头加速布局,竞争格局初现.
23二、国内第三代半导体产业进展.
271.
国内高度重视,各级政策持续跟进.
272.
量产技术渐稳定,商业化进程加速.
313.
国产替代加速,市场快速增长.
354.
扩产热度不减,投资方向明确.
425.
产值超过60亿,企业开始盈利.
45三、展望及建议.
521.
展望:乐观向好,关注变化.
522.
建议:加强布局,完善生态.
54I前言第三代半导体具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能,契合节能减排、智能制造、信息安全等国家重大战略需求,是支撑新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车、能源互联网等产业自主创新发展和转型升级的重点核心材料和电子元器件,已成为全球半导体技术和产业新的竞争焦点.
全球经济贸易格局处于重塑期.
2019年,全球贸易摩擦加剧,传统贸易规则受到挑战,制造业生产和国际投资呈收缩态势,商业信心受到冲击,全球经济增长趋缓,经济多极化格局更加明显.
同时,绿色发展成为重要取向,能源供需结构发生深刻变化,以信息技术和数字技术为代表的新一轮技术革命将重塑产业格局.
科技竞争将成为引领和改变国际政经格局的重要因素.
中国经济内外部环境更加复杂严峻.
外部需求放缓叠加国内需求疲弱,中国经济下行压力继续增大,供给和需求同步放缓,出口、投资和消费增速均呈现下滑.
但随着中美贸易谈判的再度重启以及"六稳"政策的落地和显效,中国经济平稳运行的积极因素增多,中国经济将逐步企稳.
第三代半导体产业步入发展快车道.
2019年全球泛半导体产业仍处于低迷期,但第三代半导体技术、产品、市场、投资均呈现较高增长态势.
技术产品方面,产品性能、可靠性趋于稳定,客户接受度提高.
SiC高品质4英寸衬底全面商业化,6英寸衬底的商业化也在持续推进.
4英寸高纯半绝缘SiC基GaN外延材料为市场主流,6英II寸进入试用阶段;Si基GaN外延材料方面,6英寸和8英寸均已量产,8英寸是业界发展方向.
SiC功率模块化产品推出速度加快,多款车规级产品值得关注.
商业化GaN射频器件供应上量,性能可靠性逐步得到应用端认可.
产业方面,企业纷纷通过调整业务领域,扩大产能供给,整合并购等方式,强化在第三代半导体领域的布局.
全球迎来扩产热潮,SiC成为巨头布局热点,产能大幅增加.
中游企业开始提前锁定上游材料货源.
车企牵头,第三代半导体产品逐渐进入各汽车集团的主流供应链.
产品供应上量,与Si基IGBT的价差持续缩小,SiC、GaN产品应用系统的性价比开始凸显,部分产品与Si产品的价差已经缩小到触及"甜蜜点".
市场方面,第三代半导体产品渗透速度加快,应用领域不断扩张,汽车电子、5G通信、快充电源及军事应用等几大动力带领市场快速增长.
资本方面,整合并购频发,资金加速进入,涉及金额超过100亿美元.
总体而言,尽管2019年外部宏观环境不利,半导体产业整体处于低谷期,但国内外第三代半导体产业均步入发展快车道,实现逆势增长.
1一、国外第三代半导体产业进展1.
技术稳定提升,应用级产品受关注(1)商业化材料供应稳定,性能持续提升2019年,SiC、GaN衬底、外延质量继续提升,尺寸不断扩大,缺陷密度持续降低,性价比进一步获得下游认可.
SiC衬底及同质外延方面,高品质6英寸材料商业化已经普及.
科锐全面转向6英寸SiC产品,首批8英寸SiC衬底制样完成,预计2022年实现量产.
GaN材料方面,目前SiC基GaN外延材料实现4英寸与6英寸共存,并逐步向6英寸过渡.
Si基GaN外延主流尺寸为6英寸.
Si基GaN外延材料缺陷和位错密度较高,现有Si基GaN外延材料的缺陷密度普遍在109量级,而SiC基GaN外延材料的缺陷密度大约低1-2个量级.
但由于Si衬底成本低廉,随着Si基GaN外延材料和工艺技术的不断进步,Si基GaN射频器件有望在5G微站和移动终端占领市场,650V功率器件在快充、白色家电等消费类市场具有吸引力.
可以预计,8英寸Si基GaN材料外延技术将成为主要发展趋势.
目前,量产的GaN射频器件主要基于4-6英寸SiC基GaN外延,少部分为4-6英寸的Si基GaN.
正在开发的衬底包括8英寸Si基,以及金刚石基的GaN射频器件、SiCMOS、InP、GaAS的异质集成芯片等.
预计在未来三年内,6英寸的SiC基GaN和8英寸的Si基GaN技术将趋向成熟和实现量产.
五年后随着市场对GaN射频器件低成本要求越来越高,8英寸SiC基GaN技术、GaN射频与多种半2导体材料器件的异质异构集成技术也将逐步走向成熟.
金刚石基GaN的技术由于在超大功率器件方面的散热优势,未来几年内有望推出相关产品.
(2)多款器件新品推出,应用级产品受瞩目器件供应迅速上量.
据Mouser数据显示,2019年各厂家在售的各类SiC、GaN产品(含功率电子和微波射频,不含LED)已经接近1300款,较2017年增加了6成,仅2019年就新增了321款新品.
图1近三年Mouser在售的SiC、GaN器件及模块产品数量(款)数据来源:CASAResearch,Mouser1)SiC电力电子器件及模块2019年SiC功率模块化产品推出速度明显加快,多款车规级产品值得关注.
SiC电力电子器件(包括SBD和MOSFET)耐压水平和电流极值水平基本与2018年持平.
商业化的SiCSBD最高耐压水平为3300V,但90%以上的产品耐压范围仍然集中在650V和1200V,工作电流集中在60A以下,1700V和3300V产品较少.
商业化的SiCMOSFET产品指标与去年基本一致,目前最高耐压为1700V,工作电流在65A以下,主要有650V、900V、1200V以及1700V四个电压等级.
随着789970129102004006008001000120014002017201820193技术的进步,产品也在不断升级换代.
图2国际商业化的SiCSBD的器件性能资料来源:Mouser,CASAResearch整理图3国际商业化的SiCMOSFET的器件性能资料来源:Mouser,CASAResearch整理由于目前商业化的SiCSBD/MOSFET产品已经覆盖了大部分的应用需求,因此相较于2018年,2019年推出的新产品数量有所减少.
值得关注的是,2019年推出的4款SiCSBD及MOSFET均符合车规4级(AEC-Q101)标准,应用于新能源汽车、光伏等领域的电力电子器件市场.
表22019年国际企业推出的部分SiC器件产品(SBD/MOSFET)时间厂商产品参数特点2019.
2LittelfuseSiCSBD650V/6A、8A、10A、16A、20A符合汽车行业AEC-Q101标准,可为电力电子系统设计提供各种性能优势,包括可忽略不计的反向恢复电流、高浪涌保护能力以及175°C最高运行结温.
2019.
3罗姆SiCMOSFET650V及1200V"SCT3xxxxxHR系列"共10个型号,该系列产品支持汽车电子产品可靠性标准AEC-Q101,而且产品阵容丰富,拥有13个机型.
2019.
3安森美SiCMOSFET1200V/80mΩ符合工业级和AEC-Q101的汽车级标准,终端应用领域如汽车DC-DC、电动汽车车载充电机、太阳能、不间断电源及服务器电源.
2019.
4三菱SiC、SBD1200V该产品有利于降低太阳能发电系统、EV充电器等系统的损耗和体积.
2019年6月提供样品,2020年1月开始发售.
资料来源:CASAResearch整理SiC功率模块推出加速.
2019年推出的SiC模块(包括全SiC及混合SiC模块)新品数量占到了新品总数的一半以上,其中全SiC模块最高工作电压为3300V(三菱),这也意味着SiC器件应用迈入新的阶段.
2019年,罗姆研发的1700V/250A全SiC功率模块,其额定电压已高于新能源汽车选用1200V电压等级器件的要求,已可在光伏和风电等能源互联网、工业传动和高压电源等应用中发挥重要作用,采用新模块后的系统节能效果和可靠性提升显著,这意味着1700V全SiC模块在性能上已可以替代1700VSiIGBT模块.
企业着重推出SiC应用模块,并推出采用SiC器件的电路辅助元件.
罗姆推出可独立保护系统的半导体保险丝,具备独立过电流保护功能.
新能源汽车的发展对于驱动系统提出了更高的要求,例如小型化、高效化等.
2019年,国内外各大零部件供应商或整车企业都在5着手开发或量产SiC电驱动系统.
表32019年国际企业推出的部分SiC模块产品时间厂商产品参数特点2019.
3罗姆SiC模块1700V/250A全SiC模块,最新系统有望提供与1200V器件相同的节能和可靠性.
2019.
5安森美SiC模块(混合)650V/100A基于SiCSBD和SiIGBT的混合模块,隔离型大电流IGBT门极驱动器,能够处理高达100A@25℃(50A@100℃)的连续电流以及高达200A的脉冲电流.
2019.
6三菱SiC模块3.
3kV/750A全SiC高压半桥模块,其内部包含SiCMOSFET及反并联SiCSBD,模块采用全新LV100封装,采用交直流分开的主端子布局,利于并联应用并实现极低内部杂散电感.
2019.
7英飞凌SiC模块(混合)1200V采用先进中性点钳位拓扑结构,将混合SiC和IGBT功率模块EasyPACK2B提升到1200V.
该模块分别针对CoolSiCMOSFET和TRENCHSTOPIGBT4芯片组的最佳点损耗进行了优化,具有更高的功率密度和高达48kHz的开关频率,适用于新一代1500V光伏和储能应用.
2019.
10WolfspeedSiC模块1200V/450A全SiC半桥模块CAB450M12XM3,该产品可最大限度地提高功率密度,其重量和体积仅为62mm标准模块的一半.
同时最大限度地降低环路电感并实现简单的功率总线.
该产品适用于电动车充电器,牵引驱动器和不间断电源(UPS)等应用.
资料来源:CASAResearch整理2)GaN电力电子器件及模块GaN功率器件应用产品加快推广.
商业化的Si基GaN电力电子器件最高电压仍然是650V,但室温下(25℃)电流达到了150A(GaNSystems-下图未标出),相比2018年提升了25%.
900V的GaNFET目前已经开始提供试样.
6图4国际商业化的GaNHEMT电力电子器件性能资料来源:Mouser,CASAResearch整理30A以上的GaNHEMT产品导通电阻和Si产品差不多,都在0.
1Ω以下,在性能上已具备较大竞争力.
图5几款主流的GaNHEMT产品的导通电阻情况资料来源:汉磊,CASAResearch整理预计未来5-10年,GaNHEMT电力电子产品将由目前的600/650V提升至1200V,随后将处于平稳状态.
目前,垂直型GaNSBD电压达到600V-1000V,垂直型GaNp-n二极管达到5kV,预计10年内GaNp-n二极管可达到10kV.
7表42019年国际企业推出的部分GaNHEMT电力电子产品时间厂商产品参数特点2019.
3GaNSystemsGaNE-HEMT650V/150A目前业内最高电流等级.
2019.
6TransphormGaNFET900VGenIIITP90H050WS现已开始提供样品,形成900VGaN产品线.
这些器件现在可以用于三相工业系统和高压汽车电子.
新的FET平台基于Transphorm的650V前身,唯一符合JEDEC和AEC-Q101标准的HVGaN技术.
2019.
12NexperiaGaNFET650VGAN063-650WSA,适用于汽车、通信基础设施和工业领域.
资料来源:CASAResearch整理3)GaN射频器件及模块商业化GaN射频器件供应上量,可靠性得到认证.
Mouser数据显示,住友SiC基GaN产品系列完整,从40W以内的塑封驱动,到400W以内的末级输出,6GHz以内各频段都有标准产品.
Wolfspeed射频放大器产品种类合计81个,频率涵盖范围从0.
5GHz到6.
0GHz,主要应用于5G基站.
图6国际商业化的GaNRFHEMT器件性能数据来源:CASAResearch整理,Mouser8商业化GaN射频器件产品目前有三大类:一种是应用于4G宏基站及CATV等系统的大功率功放管,饱和功率等级从100W到300W甚至更大;另一种是应用于0.
5GHz-6GHz的5GMassiveMIMO基站的GaN功放模块,单模块输出平均功率为5-10W,要求高集成、小体积;第三种是应用于5G高频频段的GaN单片集成电路(MMIC),饱和输出功率为2-10W,主要用于人员密集的场所.
目前,90%以上厂商采用基于半绝缘SiC衬底的GaN外延技术制备GaN射频器件,少部分采用Si衬底技术.
随着Si基GaN的大尺寸外延材料制备技术和制造工艺的逐渐成熟,Si基GaN射频器件的成本进一步降低,性价比进一步提高,Si基GaN射频器件的市场份额将逐步增长.
尤其是未来几年内,5G通信网络在全球开始大规模部署,将进一步带动其市场大幅增长.
表52019年国际企业推出的GaN射频产品时间厂商产品参数特点2019.
1三菱电机GaNPA6GHz以下频段采用负载调制电路,并具有两个并联的GaN晶体管.
适用于宽带(1.
4-4.
8GHz)操作,并支持多个频段.
该功率放大器的功率效率超过40%,有助于降低移动基站的功耗、建立大容量通信.
2019.
1MACOMSi基GaNRF36V、225–2600MhZMAMG-100227-010,该模块针对陆地移动无线电系统、无线公共安全通信、军事战术通信和电子对抗进行了优化.
实现的极宽频率带宽,10W连续波输出功率,40%的带内典型功率增加效率(PAE),22dB典型功率增益,最高36V工作电压(28V典型值).
采用14x18毫米空气腔层压封装,集成镀金铜散热器,可消除额外组件和印刷电路板空间需求,提高安装和散热灵活性.
2019.
2Gapwaves5G天线650V/150A集成了Qorvo生产的GaN射频前端MMIC芯片.
2019.
6QorvoGaNMMICPA32-38GHz/10W以GaN-on-SiC技术为基础,TGA2222提供16dB大信号增益、25dB小信号增益以及大于22%的行业领先的功率附加效率,为国防应用提供简单但强大的解决方案.
9GaNPAKa/X频段QPA2212适用于Ka频段应用,该功率放大器在27-31Ghz频段内提供20WRF功率.
QPA2212D现可提供裸片版,封装版于2019年8月份推出.
QPA1022适用于X频段相控阵应用,在8.
5-11Ghz范围内可提供4瓦RF功率,同时还能提供24dB大信号增益.
数据来源:CASAResearch整理2.
价差持续缩小,部分触及甜蜜点2019年是第三代半导体产品加快市场渗透的关键年份.
SiC、GaN器件的产品价格持续走低,与同类Si产品相比,2019年部分产品已经开始触及甜蜜点.
(1)功率产品价差显著缩小根据对Mouser、Digikey相关信息整理,SiC价格方面,耐压600V-650V的SiCSBD,2019年底的平均价格是1.
82元/A,较2017年底下降了55.
6%,与Si器件的差距缩小到2.
4倍左右.
1200V的SiCSBD的均价降至4.
09元/A,较2017年下降了37.
6%,但与Si器件的差距仍然保持在5倍左右,价格优势仍不明显.
图72017年-2019年SiCSBD的平均价格(元/A)数据来源:CASAResearch整理,Mouser另一方面,相较于公开报价,业内反映SiCSBD实际的批量采4.
12.
841.
821.
51.
020.
752017年底2018年底2019年底650VSiCSBD650VSiFRD6.
557.
544.
092.
001.
320.
942017年底2018年底2019年底1200VSiCSBD1200VSiFRD10购成交价已经降至1元/A以下,耐压600V-650V的产品批量采购价约为0.
6元/A,而耐压1200V的产品业内批量采购价约为1元/A.
从主流厂家产品来看,2019年1200V产品降价幅度最大,平均降幅普遍在38%,其中英飞凌1200VSiCSBD产品降幅高达57%.
表62018-2019年不同制造商SiCSBD产品价格对比单位(元/A)厂家600V650V1200V年份/降幅20192018降幅20192018降幅20192018降幅安森美———1.
49——2.
69——罗姆4.
54.
73-5%2.
183.
37-35%6.
7310.
39-35%英飞凌2.
43.
42-30%2.
052.
56-20%2.
946.
84-57%意法半导体1.
492.
19-32%1.
532.
2-30%3.
044.
03-25%科锐2.
554.
13-38%2.
24.
06-46%6.
189.
46-35%平均降幅-26%-33%-38%数据来源:CASAResearch整理,Mouser晶体管方面,SiC、GaN器件的价格与同类的Si器件价格差距仍然较大,高压器件价差比低压器件的价差更小.
图82018年-2019年SiC、GaN晶体管的平均价格(元/A)数据来源:CASAResearch整理,Mouser耐压600V-650V的SiC晶体管在2019年底的平均价格是2.
44元/A,降价幅度较大,较2018年底价格下降了46.
4%,与Si器件的差距由12倍缩小到8倍左右.
耐压1200V的SiC晶体管的价格降价6.
257.
055.
433.
90.
870.
870.
90.
662018年中2018年底2019年中2019年底1200VSiCMOSFET1200VSiIGBT3.
444.
183.
12.
240.
330.
350.
370.
296.
86.
396.
23.
642018年中2018年底2019年中2019年底650VSiCMOSFET650VSiIGBT650VGaNHEMT11明显,降至3.
9元/A,较2018年底下降了45%,与Si器件的差距仍然保持在6倍左右.
与公开报价有所差别,业内反映批量采购价与Si产品的价差实际更小,其中耐压600V-650V的SiC晶体管业内实际批量采购价达到1元/A,耐压1200V的SiC晶体管业内实际批量采购价为2元/A.
图9国外商业化的SiC晶体管价格数据来源:CASAResearch整理,MouserGaNHEMT的价格相较2018年底降低了43%,2019年底的平均价格是3.
64元/A,比同类SiC产品均价高出38%,而与同类Si器件的价差由超过18倍缩小至12倍左右.
另一方面,Mouser的公开报价仍然偏高,业内实际批量采购价达到1元/A.
从IDM厂商给出的生产成本来看,2019年的GaN电力电子器件成本已经接近Si,2020年大批量生产后基本能和Si持平或更低.
主要厂商采取多种措施积极推进第三代半导体器件成本的降低.
目前来看,各厂商主要采取的措施包括:第一,扩大产能,降低固定12成本,推动晶圆成本降低.
第二,随着规模扩大,制造技术不断成熟,研发成本等消化,将直接带来制造成本的降低.
第三,主要的产品供应商(包括晶圆、器件)等与大客户签订长期合作合同,提前对市场进行锁定,供需双方共同推进市场渗透.
第四,产品技术升级,SiC材料尺寸目前从4英寸转向6英寸,而且还在向8英寸发展.
图10国外商业化的Si基GaNHEMT电力电子器件价格数据来源:CASAResearch整理,Mouser(2)射频产品降价提速RFGaNHEMT降价提速.
根据Mouser数据,2019年底平均价格为18.
42元/W,降幅近23%,而此前两年整体降价幅度未超过5%.
目前Mouser反映均为产品的对外公开报价,而业内反映实际的批量采购价格大大低于明面报价,部分产品甚至已经降至1-2元/W.
13图112017年-2019年RFGaNHEMT的平均价格走势(元/W)数据来源:CASAResearch整理,MouserGaN射频器件的降价主要源于几个方面:一是由于5G市场真实到来,GaN射频应用真正开始.
随着市场开启,产品性能稳定,应用方案也开始成型,各大器件供应商纷纷扩产,跑马圈地,器件供应迅速上量.
供给需求形成闭环,良性循环,共同推进GaN射频产品的市场加速.
二是上游材料工艺成熟,成本下降带动整个产业链价格下降.
GaN射频器件的成本偏高主要在于高纯半绝缘SiC衬底制备难度较高,衬底尺寸(相比Si衬底)较小,导致衬底和外延的单片成本偏高.
但随着SiC衬底技术的发展以及Si衬底GaN外延射频器件技术的应用推广,会带动GaN外延片及射频器件芯片的价格下降.
整体来说,目前第三代半导体仍然处在市场启动的早期阶段,价格仍然在一段时间内不能和Si产品相比,但从系统成本来看,第三代半导体的优势则更加明显,客户认可度也持续提高.
3.
汽车电子+5G,加速市场增长(1)汽车电子市场加速导入新产品1)第三代半导体电力电子器件市场规模达5.
8亿美元综合参照Yole与IHSMarkit的数据,2019年SiC电力电子器件25.
7524.
5823.
7824.
7818.
42151719212325272017年底2018年中2018年底2019年中2019年底14市场规模约为5.
07亿美元,GaN电力电子器件市场规模约为0.
76亿美元,两者合计市场规模约在5.
8亿美元左右,其主要驱动力为新能源汽车和消费电子.
而据中国电子技术标准化研究院数据,全球功率半导体分立器件的销售额约为230.
91亿美元,综合Yole的数据,SiC、GaN电力电子器件的渗透率约为2.
5%.
整体来看,第三代半导体尽管进展较快,但仍然处于较早期的产品导入阶段.
图12SiCvsGaNvsSi在电力电子领域的渗透率情况数据来源:Yole,2018Yole预测,SiC电力电子器件的市场规模2023年将增长至14亿美元,复合年增长率接近30%.
驱动因素是新能源汽车应用,得益于SiCMOSFET性能和可靠性的提高,3-5年内,SiCMOSFET有望在电动汽车传动系统主逆变器中获得广泛应用,未来5年内驱动SiC器件市场增长的主要因素将由SiC二极管转变为SiC晶体管.
IHSMarkit预测,GaN电力电子器件市场2024年预计将达到6亿美元,主要来自于快充市场的增长.
另一方面,GaN电力电子器件凭借成本优势,有望在逆变器市场取得较快增长.
2)新能源汽车市场备受瞩目15全球汽车功率半导体市场规模稳步增长.
根据中商产业研究院、英飞凌数据,预计汽车半导体市场2020年将达到70亿美元,复合增长率6.
47%.
电动车市场将是SiC器件成长的主要驱动力,包括汽车本身的功率半导体部分以及相关的充电基础设施建设中的功率半导体部分.
据国际能源署(IEA)预测,到2030年,全球销售的纯电动汽车台数将达到2017年的15倍,增至2150万辆.
新能源汽车的功率半导体价值大幅提升.
新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括:电机驱动器、车载充电器(OBC)/非车载充电桩、电源转换系统(车载DC/DC).
随着新能源汽车的发展,对功率半导体器件的需求量将会日益增加.
根据英飞凌的统计,平均一辆传统燃油车使用的半导体器件价值为355美元,而新能源汽车使用的半导体器件价值为695美元,几乎增加了一倍,其中功率器件增加最为显著,由17美元增加至265美元,增加了近15倍.
目前,市场上销售的新能源汽车所搭载的功率半导体多数为硅基器件,如硅基IGBT和硅基MOSFET,随着技术和产品的成熟,第三代半导体将逐步替代大部分硅基产品.
第三代半导体电力电子器件加速电动汽车市场渗透.
2019年,以SiC和GaN为代表的第三代半导体电力电子器件在电动汽车领域的应用取得较快进展.
国际上有超过20家汽车厂商在车载充电机(OBC)中使用SiC器件,特斯拉Model3的逆变器采用了意法半导体生产的全SiC功率模块,各汽车制造商都计划于未来几年在主逆变器中应用SiC电力电子器件.
而充电基础设施方面,台达联手通用等16研发400kW超快速充电系统(XFC)中使用SiC功率半导体器件.
电驱方面,科锐联手采埃孚推进电驱动领域合作,双方达成战略合作协议,推进采用SiC基逆变器的电驱动动力总成开发.
另一方面,多家企业的GaNHEMT产品不仅获得半导体业内的JEDEC认证,并且相继获得汽车级AEC-Q101认证,增强了早期采用者对GaN晶体管的可靠性的信心.
据IHSMarkit分析,由于GaN晶体管可能率先突破大尺寸外延瓶颈从而降低价格,相较SiCMOSFET,GaN晶体管可能会成为2020年代中后期逆变器中的首选.
3)GaN快充市场快速开启2019年,GaN电力电子器件在快充市场的应用同样火热,推出GaNPD快充充电器的厂商数量和产品与去年相比有了爆发式的增长.
同时,越来越多的消费电子厂商正在布局GaNPD快充,市场趋势逐渐明朗.
据CASAResearch不完全统计,目前国内外市场至少有32家生产制造GaNPD快充产品的厂商,可提供的GaNPD快充产品超过50款,并且大部分厂商接受定制需求.
市面上GaNPD快充产品大部分功率在30W-100W,能满足大部分的手机、平板电脑的充电功率需求.
而国内最值得关注的是OPPO和小米的新产品中开始采用GaNPD的解决方案.
GaN电力电子器件具有更高的功率密度,采用GaN的充电器体积小(仅为原来的1/4)、重量轻、转换效率高、发热低、安全性强,较普通充电器有显著优势.
根据内部电路架构的不同,约使用1-2颗17的GaN电力电子器件,平均转换效率约在90%左右.
目前主要瓶颈在于成本、供应链稳定性以及可靠性方面,这些无法通过器件本身完成验证,而消费电子用量巨大,一旦出现问题,将产生召回问题,导致巨大的经济成本和声誉成本.
随着市场开启,供应上量,这些问题都将逐步解决.
据Gartner数据,全球智能设备年均新增出货量超20亿台,随着GaN在该市场渗透提速,未来几年快充市场将成为GaN电力电子最大的推动力.
表7GaN快充产品相关进展公司时间功率ANKER2019.
830WPowerIntegrations2019.
7100WANKER2019.
365wELIXAGE2019.
130WAUKEY2019.
127W、30WNavitas2019.
130W、65WRAVPower2018.
1245W,5~20V输出Infineon2018.
1165W,5-20V输出ANKER2018.
1027W,5~20V输出台达2018.
660W,5~20V输出Navitas2017.
965W(手提电脑电源适配器)数据来源:CASAResearch整理(2)5G商用开启GaN市场爆发空间1)GaN射频器件市场规模达5.
37亿美元GaN射频器件已成功应用于众多领域,以无线基础设施和国防应用为主,还包括卫星通信、民用雷达和航天、射频能量等领域.
根据Yole数据预测,2019年全球GaN射频器件市场规模5.
37亿美元,预计2023年将达到13.
24亿美元的市场规模.
18图132017-2023年GaN射频器件需求量预测(单位:百万个)数据来源:Yole,CASAResearch整理根据Yole数据,2019年微波射频GaN外延片的市场需求量约为3.
8万片(折合成4英寸每片计算),而到2023年GaN外延片的市场需求量将超过12万片,市场将超过1.
5亿美元的规模.
随着5G到来,GaN在射频器件市场中渗透率持续提高,据Yole预测,至2025年,GaAs市场份额基本维持不变的情况下,GaN有望替代大部分LDMOS份额,占据射频器件市场约50%的份额.
2)5G加速推进GaN射频应用迅猛增长全球5G正式步入商用,无线基础设施,智能手机和物联网建设将快速增长.
2019年是全球5G元年,已经有超过100个国家进行5G网络部署,美国、欧洲、日韩、中国的5G部署均进入落地阶段.
从5G的建设需求来看,5G将会采取"宏站+小站"组网覆盖的模式,历次基站的升级,都会带来一轮原有基站改造和新基站建设潮,基站建设是GaN射频市场成长的主要动力之一.
表8各国5G进展情况国家和地区标志事件计划美国2016年年中,美国政府分配5G网络无线电频率,四座城市先期实验;Sprint于2019年5月商用5G;T-MobileUS,于2019年下半年商用5G,2020年实现全面覆盖.
0.
190.
7716.
3265.
7092.
51145.
92194.
300501001502002502017201820192020202120222023市场需求量:(百万个)192018年10月1日,Verizon正式启动5G商用,首批商用5G的城市有四个城市,但并非真正符合3GPPR15标准的5G;2019年4月3日,Verizon率先在明尼阿波利斯和芝加哥商用5G;4月9日,AT&T宣布将其5G网络部署再拓展7个城市,AT&T在美国19个城市部署了5G网络;2019年11月5日,T-Mobile和Sprint合并获批,本次合并意味着美国第三大和第四大运营商正式联姻,促进美国5G部署.
欧洲2013年2月,欧盟宣布,拨款5000万欧元,加快5G移动技术的研发;2018年2月,沃达丰和华为宣布,两公司在西班牙合作采用非独立的3GPP5G新无线标准和Sub-6GHz(低频频段)完成了全球首个5G通话测试;2018年确立了5G发展路线图,预计到2025年将在欧洲各城市推出5G;2019年3月,欧盟公布5G网络安全法律建议.
俄罗斯,2018年世界杯场馆已经部署5G试验网;Rostelecom,2019年推出.
英国,沃达丰,2020年推出.
法国,Orange,2020年之前部署.
德国,德国电信,2020年进行5G全面部署.
日本2014年5月,日本电信营运商NTTDoCoMo宣布将与爱立信、诺基亚、三星等厂商共同合作,研发5G技术;2018年10月,日本三大运营商对外公布将提前一年(2019年)在极少部分地区提供5G预先服务;2018年10月31日,NTT公布了2019年到2023年的5G网络建设投资(1万亿日元);2019年4月10日,日本政府向四大运营商分配5G频段,预计2020年春正式商用.
软银,2020年之前部署5G.
NTTDecomo,2020年东京奥运会推出5G网络日本三大运营商NTT、DoCoMo、KDDI和软银计划将于2020年在部分地区启动5G服务.
韩国2017年4月,韩国第二大电信商韩国电信(KT)宣布5G试验网的部署和和优化计划;2018年平昌冬季奥运会,韩国实现了5G首秀,成为5G全球首个大范围的准商用服务;2019年4月3日,韩国三家运营商推出5G商用服务,成为全球首个商用5G的国家.
三大运营商计划2019年下半年开始在全国部署5G网络,并推出具备5G毫米波工作频段的智能手机终端.
数据来源:CASAResearch整理基础设施是目前最大的市场.
据Yole统计,2018年基站领域GaN射频器件规模为1.
5亿美元.
5G商用宏基站将以64通道的大规模阵列天线为主,按三个扇区计算,单基站PA需求量高达192个.
未来五年随着GaN技术的进步和规模化发展,GaNPA在基站的渗透率将不断提升,预计2023年将超过85%,带动GaNPA需求量达到1.
94亿只.
预计到2023年,基站领域GaN射频器件的市场规模将达到5.
21亿美元,2018-2023年均复合增长率达到28%.
20除此之外,5G移动终端发展加快,多款5G手机已经发布.
毫米波应用在点到多点宽带的应用渗透也已经开始,将带动AR、移动游戏等新应用,从而带动背光、显示、VCSEL等第三代半导体光电器件在上述市场的拓展.
图142017-2023年基站数量预测(单位:百万个)资料来源:Yole4.
资本加速进入,SiC投资热度高企(1)全球迎扩产潮,SiC成热点随着市场开启,全球SiC产能供给不足,为了保证晶圆供给,满足尤其是汽车等工业客户未来几年增长需求,各大厂商纷纷开始扩产.
2019年,据CASAResearch整理,共有6家国际巨头宣布了12项扩产.
从项目分布来看,SiC扩产占到八九成,而其中晶圆产能的扩张是主体,器件模组环节更多的是改造和升级.
其中最大的项目是科锐两次宣布其扩产计划,投资近10亿美元,分别在北卡罗来纳州和纽约州建造全新的采用最先进技术并满足车规级标准的8英寸功率和射频(RF)晶圆制造工厂.
21表92019年部分国际企业投资扩产情况企业时间投资情况影响科锐2019.
5.
2019.
91、投资10亿美元,扩大SiC产能,加速从Si向SiC的产业转型,满足EV电动汽车和5G市场需求;2、美国总部北卡罗莱纳州达勒姆市建造一座采用最先进技术的自动化200mmSiC材料生产线;3、在美国东海岸纽约州Marcy建造全球最大的SiC制造工厂,采用最先进技术并满足车规级标准的200mm功率和射频(RF)晶圆制造工厂,这座新工厂计划将于2022年实现量产,完工面积达到480,000平方英尺,其中近1/4将是超净间,提供未来所需产能扩充.
这一新制造工厂是先前所宣布计划的一部分,比之先前计划的工厂,将带来25%的产能提升.
1、SiC材料生产的30倍增长;2、增建现有的建筑设施,生产提供的晶圆表面积增长18倍;3、提高EV电动汽车的行驶里程并减少充电时间,同时支持5G网络在全世界的部署;4、纽约州将提供来自EmpireStateDevelopment的5亿美元资金,同时科锐可以享受额外的当地激励政策和减税以及来自纽约州立大学的设备和工具.
罗姆2019.
2.
旗下生产子公司"罗姆Apollo"的筑后工厂(福冈县)内兴建新厂房.
投资约200亿日元,于2020年倍增SiC电源控制芯片产能,2025年3月底前累计将投资600亿日元.
1、2020年倍增SiC电源控制芯片产能;2、2025年3月将SiC电源控制芯片产能大幅扩增至2016年度16倍.
意法半导体2019.
2.
在意大利新建一座晶圆厂(Si基为主),计划2021年量产,支持BCD、IGBT和电源技术领域.
控制部分SiC器件的整个供应链,保证SiC功率器件的产能.
英飞凌2019.
4.
1、投入3500万欧元对SiC设备和相关工艺的研发,并和可靠6英寸SiC晶圆供应商建立了可靠的合作关系,保证了其SiC晶圆的供应;2、2019年4月,英飞凌扩大77GHz雷达芯片研发,奥地利新研发中心破土动工.
1、利用新材料SiC扩展优异的产品组合,进一步扩展再生能源,以及推动SiC在电动车传动系统的使用率;2、单片晶圆可出产的芯片数量翻番,进一步加码SiC市场.
日本昭和电工2017.
9.
2018.
1.
2018.
4三次增产SiC晶圆:第1次增产第2次增产第3度增产1、产能于2018年4月从3,000片提高至5,000片;2、2019年2月扩增至9,000片的水准.
X-Fab2018.
9.
X-Fab德州工厂购买了第二台加热离子注入机,用于制造6英寸SiC晶圆.
2019年第一季度德克萨斯州6英寸SiC工艺工厂产能翻番,以满足预计的近期需求.
Soitec2019.
111、法国半导体公司Soitec宣布与应用材料公司启动联合研发项目,共同开发新一代SiC衬底;2、两家公司将在法国原子能委员会电子与信息技术实验室(CEA-Leti)的衬底创新中心中增添一条SiC优化衬底实验生产线.
此条生产线预计于2020年上半年开始运行,目标为在2020年下半年生产SiC晶圆片样品.
资料来源:CASAResearch整理22(2)并购多发,金额超百亿美元据CASAResearch不完全统计,2019年国际半导体领域共有包括英飞凌、罗姆、意法半导体等企业通过并购来推进其在第三代半导体领域的布局,材料、器件及模组标的均有涉及,整体涉及金额超过100亿美元.
表102019年国际企业并购情况时间并购方被并购方金额详情并购影响2019.
4罗姆松下罗姆从松下受让半导体业务部门经营的二极管及部分晶体管业务.
罗姆考虑委托松下进行部分生产,以便使松下能够继承与罗姆以往完全相同的供应体系.
2019.
4安森美富士通增购富士通的两座8英寸晶圆厂的20%股权收购,持有两座晶圆厂的60%的股权.
1、推出新的工业级和符合车规的SiCMOSFET,补足成长的生态系统,并为迅速增长的应用带来宽禁带性能的优势;2、强化市场竞争力,得到300毫米晶圆厂.
FAB-10收购格芯FAB-10.
2019.
5SoitecEpiGaN3000万欧元EpiGaN的GaN产品主要用于RF(射频)、5G、电子元器件和传感器应用.
预计未来五年内,GaN技术的市场应用规模将达到每年50万至100万个晶圆.
收购EpiGaN后,Soitec产品组合将得到进一步的扩展并补充,为射频、5G和功率系统创造新的工艺解决方案.
EpiGaN将被整合成为Soitec的一个业务部门.
此外,收购EpiGaN还将为Soitec现有的Power-SOI产品创造新的增长空间.
2019.
12意法半导体SiCNorstelAB1.
38亿美元分两次完成对瑞典SiC晶圆制造商Norstel的整体收购.
Norstel将被完全整合到意法半导体的全球研发和制造业务中,继续发展150mmSiC裸片和外延片生产业务研发200mm晶圆以及更广泛的宽禁带材料.
2019.
6英飞凌CYPERSS90亿欧元Cypress的强项在于微控制器(MCU)、车联网芯片及软件系统.
收购后英飞凌在汽车领域将超越恩智浦,位居第一.
在功率分立器和模块领域及安全集成电路领域,英飞凌稳居世界第一.
收购Cypress后,英飞凌的芯片将覆盖汽车上所有用到芯片的地方,比如车载空调、车门模块控制、车联网领域的娱乐系统和触控、底盘上的制动与转向、动力总成领域的发动机和变速器以及逆变器、ADAS驾驶辅助系统的雷达和传感器等等.
资料来源:CASAResearch整理235.
巨头加速布局,竞争格局初现(1)国际巨头积极调整战略2019年是全球半导体产业的低迷期,库存过多、需求下滑,美中、日韩贸易纷争此起彼伏.
据全球半导体贸易统计协会(WSTS)数据,2019年全球半导体销售额将较上一年下滑13.
3%,半导体设计、制造、封装三大产业环节均受影响.
涉及第三代半导体的几大半导体厂商的业绩也有所下滑,在整体半导体受宏观环境影响不景气的情况下,国际巨头纷纷采取措施,调整战略.
其中,加强在第三代半导体方面的布局是其重要的战略方向,主要措施包括:第一,继续扩大产能(见表11),通过规模效应降低成本;第二,加强与上下游产业链的联合,通过合同、联盟或其他方式提前锁定原材料、订单;第二,调整业务领域,收缩传统业务或毛利较低的业务(如科锐拆分照明业务),积极拓展高增长、高毛利的新领域,主要包括汽车电子(新能源汽车和无人驾驶)、5G通讯(基础设施)、数据中心等.
第三,积极加强针对重点市场的策略,特别是中国市场.
第四,加强对新技术的市场推广和应用.
表11国际重点企业在第三代半导体领域的布局进展企业第三代半导体布局情况科锐1、出售科锐照明,专注加速Wolfspeed的增长.
将管理重点放在核心业务上,支持加速SiC和GaN业务的成长.
2、巨资扩大SiC产能.
3、加速应对5G市场,增加GaN产量.
北美、中国、拉丁美洲、韩国5G进展都在加速.
公司增加GaN生产,去满足日益增长的需求,但预计未来几个季度的需求将超过供应量.
4、对电动汽车平台的新投资,随着公司在欧洲,亚洲和北美的业务铺展,汽车客户对SiC技术的兴趣在提升.
销售渠道正在建设中,有了一个超过50亿美元渠道.
24安森美1、SiC开始布局,2019年第三和第四季度SiC在电动汽车上首次使用.
2、受到中美贸易以及华为事件的影响,安森美曾暂停对华为供货,造成通信业务收入疲软,但对中国市场长期前景仍持乐观态度,对汽车、工业和云计算方向的长期趋势仍未改变.
QORVO1、在军口业务方面,QORVO与美国空军签订了一份为期四年的合同,开发新的建模和仿真工具,以加速先进的GaN设计,用于关键任务应用.
同时,还获得一份支持大型国防航空航天计划的多年生产合同,正在生产大量高频BAW滤波器.
2、在通讯、5G方面,基础设施方面,大量massiveMIMO基站的部署,5G业务增长强劲.
而终端设备方面,预计5G手机推出,并在2020年迎来快速增长,被韩国智能手机制造商选中,同时向华为提供Mate20的中高频段PAD.
3、部署sub-6GHz的应用和毫米波手机,支持客户的设计活动.
4、在物联网方面,工业应用方面扩展到新领域,包括电子货架.
家庭应用方面,WiFi6即将推出,扩大在互联家庭中的应用.
5、在汽车行业,与OEM和一级供应商合作,扩展产品以满足多种协议,包括卫星,WiFi,LTE,5G和V2X.
恩智浦1、布局汽车雷达系统,致力于推动高级安全驾驶系统的发展.
为加速雷达在高级驾驶辅助系统中的集成,NXP推出一款雷达解决方案,将S32R处理器、RF收发器和天线设计整合在一个新的参考平台上,满足汽车行业对功能、性能和安全的严苛要求.
新款雷达解决方案旨在加快技术研发速度,并将雷达部署到量产车型中,从而降低研发成本.
2、5G基础设施投资正在进行中,需求非常稳固,正在努力争取能够满足所有要求.

3、公司继续实施股权回购计划.
意法半导体1、强化硅基半导体领导地位.
在意大利新建一座300mm的晶圆厂,计划2021年量产,支持BCD、IGBT和电源技术领域.
2、SiC和GaN持续扩产,SiC的项目众多,持续投资是为了保持30%的市场份额,该份额带来的营收预期在2025年能超过30亿美元,是未来盈利重点.
3、布局下一代成像领域,投资传感器技术,用以保持该领域领导地位.
英飞凌1、得益于中国半导体行业的发展和战略扶持,英飞凌继续加强与中国企业的合作.
和上汽集团成立了功率半导体合资企业生产新能源汽车的核心零部件,并宣布与阿里、京东、百度共同打造物联网生态链.
进博会期间,英飞凌科技分别与阳光电源、海尔家电、海信等多家中国企业签署了战略合作备忘录.
2、收购Siltectra,在SiC方面整合上游材料,实现晶圆成本降低,同时为扩大产能打基础,在SiC市场中处于有利地位.
罗姆1、2018年6月,在日本筑后的Apollo工厂大规模扩大SiC生产能力.
建设工作现已开始,将持续到2020年底.
2、从4英寸晶圆转移到6英寸晶圆正在进行,提高生产效率.
罗姆已开始平面MOSFET工作,并将尝试沟槽式MOSFET.
3、除了Wolfspeed外,罗姆是唯一拥有垂直整合业务的公司,希望在2025年之前占据30%的市场份额.
资料来源:CASAResearch整理(2)上下游合作动态频频国际巨头提前锁定上游材料的货源.
第三代半导体产业化进度加25速,上游开始扩大规模和锁定货源.
根据CASA对国际几大企业的公告整理,意法、英飞凌、安森美等中游厂商开始锁定上游材料的货源.
而科锐则与除罗姆以外的欧美主要第三代半导体中游企业签订长期供货协议,确保未来订单,这也是科锐的10亿美元巨资扩产重要动力和基本保证.
表12国际企业提前锁定SiC原料情况时间详情2019.
11科锐与意法半导体签署一项为期多年的2.
5亿美元的生产供应协议,Wolfspeed将会向ST供应150mmSiC晶圆,11月将该协议扩大至5亿美元.
2018.
10科锐与英飞凌签订了1亿美元的长期供应协议,为其光伏逆变器、机人充电基础设施工业源牵引和变速驱动等产品提供SiC晶圆.
2018.
2科锐宣布了一项价值8,500万美元的长期协议,将为一家未公布名称的"领先电力设备公司"供应SiC晶圆.
2019.
8科锐与安森美签订了8500万美元的150mm(6英寸)SiC(SiC)衬底和外延片供应协议,科锐将为安森美生产和供应Wolfspeed(科锐旗下公司)的SiC衬底及外延片,安森美将用于新能源汽车和工业应用等高速增长的SiC电力电子器件市场.
2019.
3UnitedSiC宣布获得AnalogDevices,Inc.
公司战略投资,并签署长期供应协议.
具体内容没有公布.
资料来源:CASAResearch整理车企牵头,第三代半导体全面进入各汽车集团的供应链.
国际各大第三代半导体企业在新能源汽车领域继续发力,上游龙头企业纷纷与下游车企应用企业签订合作协议,共同推动第三代半导体在新能源汽车领域的发展.
表13车用第三代半导体领域的国际企业合作动态时间详情2019.
11科锐联手采埃孚推进电驱动领域合作.
双方达成战略合作协议,推进采用SiC基逆变器的电驱动动力总成开发.
新型SiC基逆变器解决方案帮助提升电动汽车的驱动效率和行驶里程,开发业界领先的高效率电传动设备.
采埃孚目前已经收到多家汽车商的SiC基电驱动订单,预计将在2022年之前正式推出SiC电动化动力系统.
2019.
5意法半导体宣布加入全球车联联盟(CCC).
全球车联联盟是一个跨产业组织,致力于推动适用于智能手机与汽车连接解决方案的全球技术的发展.
2019.
5英飞凌成为大众汽车集团FAST项目战略合作伙伴.
科锐成为大众汽车集团FAST项目SiC独家合作伙伴.
FAST旨在推进共同合作,更快速地实施技术创新,更有效率地、更有效果地实现全球汽车项目.
262019.
7日本丰田与日本电装宣布合资成立半导体公司,研究和开发下一代车用半导体和车用电子元件,以顺应未来自动驾驶、联网汽车、电动车等市场.
双方合资的新公司预计于2020年4月成立,DENSO占有50%所有权,丰田占49%.
新公司将对下一代车用半导体的基本结构和制程方式进行深入研究,并透过开发如电动汽车电源模组、自动驾驶感测器等车用半导体元件,为汽车移动技术带来更多创新.

2019.
11法国半导体公司Soitec宣布与应用材料公司启动联合研发项目,共同开发新一代SiC衬底.
Soitec将与应用材料公司合作,联手突破上述限制:Soitec将应用其专利技术SmartCutTM(目前该技术广泛应用于SOI产品生产),保障芯片制造商材料供应;而应用材料公司将在制程技术与生产设备方面提供支持.
在此次研发项目中,两家公司将在法国原子能委员会电子与信息技术实验室(CEA-Leti)的衬底创新中心中增添一条SiC优化衬底实验生产线,此条生产线预计于2020年上半年开始运行,目标为在2020年下半年生产SiC晶圆片样品.
2019.
11德国企业博世(BOSCH)宣布,目前正在研发SiC半导体,用以进一步提升电动车的能源使用效率,预计将于2020年开始投产.
资料来源:CASAResearch整理(3)国际竞争格局逐步成型各巨头的战略行动导致竞争格局逐步成型.
上游材料企业纷纷在2019年加大动作,积极卡位,包括科锐、Qorvo等,而其第三代半导体业务也有实质性进展,在收入中比例呈现增长态势.
经过扩产后,上游的SiC材料产能已经成乘数级增长,科锐占据较大竞争优势,产能最大,并已经完成了与中下游主要企业的供应链锁定.
中游的半导体巨头,尽管有大量企业新进入,但目前的重点玩家仍是安森美、罗姆、英飞凌、意法半导体以及科锐.
以SiCSBD为例,根据Mouser数据,这五家提供的产品占比接近70%.
目前这几家均在大力推广新产品,主要动作包括:优化产品品类、供货周期和价格等因素;加强模块和配套系统解决方案的推出;不约而同加强在中国市场的推广力度.
另一方面,我国台湾地区以汉磊为代表的代工企业在明确其商业模式后,在贸易战的背景下迅速承接大陆的急速爆发的需求,扩张产能,延伸产品线,成为重要的产能供应商.
而下游方面,以汽车集团牵头的车用半导体推进迅猛,第三代半导体正式进入汽车供应链.
而275G基站领域,射频器件及模块主要供应商的格局基本确立.
整体来看,2019年以科锐巨幅扩产为标志,国际半导体巨头纷纷在该领域加速,一方面将推动SiC、GaN等材料在市场渗透加速,另一方面可以初步窥见未来几年第三代半导体领域的竞争格局雏形.
二、国内第三代半导体产业进展1.
国内高度重视,各级政策持续跟进(1)各级政策出台护航产业发展1)中央政策护航产业发展2019年,国务院、发改委、商务部、财政部、工信部、税务总局等国家部委先后在产业发展、营商环境、税收政策、示范应用等方面出台政策,进一步支持我国第三代半导体产业的发展.
其中,国家级的战略《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》明确要求长三角区域加快培育布局第三代半导体产业,推动制造业高质量发展.
表142019年国家部委关于第三代半导体的产业政策政策名称政策内容《中共中央国务院印发长江三角洲区域一体化发展规划纲要》纲要明确要求长三角区域加快培育布局第三代半导体产业,推动制造业高质量发展.
《鼓励外商投资产业目录(2019年版)》(国家发展和改革委员会、商务部27号令)支持引进SiC超细粉体(纯度〉99%)、高纯超细氧化铝微粉(纯度〉99.
9%)、高纯氮化铝(AlN)粉体(纯度〉99%,平均粒径〈1μm)等精密高性能陶瓷原料外资生产企业.
《财政部税务总局关于集成电路设计和软件产业企业所得税政策的公告》(公告2019年第68号)依法成立且符合条件的集成电路设计企业和软件企业,在2018年12月31日前自获利年度起计算优惠期,第一年至第二年免征企业所得税,第三年至第五年按照25%的法定税率减半征收企业所得税,并享受至期满为止.
《工业和信息化部关于印发重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》的通告(工信部原[2019]254号)对重点新材料首批次应用给予保险补偿,GaN单晶衬底、功率器件用GaN外延片、SiC外延片、SiC单晶衬底等第三代半导体产品进入目录.
28《优化营商环境条例》(中华人民共和国国务院令第722号)宏观政策利好,企业营商环境进一步优化.
资料来源:CASAResearch整理2)地方政策助推产业集聚据统计,2019年我国地方各级政府共出台32项政策,进一步支持第三代半导体产业的发展.
其中,京津冀鲁涉及4个城市8项政策;珠三角涉及3个城市9项政策;长三角涉及24个城市7项政策;闽赣地区涉及4个地区4项政策,中西部涉及4个城市4项政策.
结合自身的发展特点,各地区2019年政策导向各有特点.
政策内容涉及集群培育、科研奖励、人才培育、项目招商、生产激励等多个方面.
从政策的深度来看,五大产业集群的顶层设计层面的政策基本均已出台,各地政策重点均落在实质性落地执行方面,政策出处也从早期的科技口开始向发改、工信/经信、商务、财政及各高新科技园区蔓延,而政策的层级明显从省部级以上开始下沉至市区级.
2019年各地通过政策将实质性的人、财、物资源注入,推动着各地产业集聚加速.
表152019年部分重点第三代半导体产业发展政策汇总地区政策颁布机构北京《关于促进中关村顺义园第三代半导体等前沿半导体产业创新发展的若干措施》中关村科技园区、顺义区人民政府山东《数字山东发展规划(2018-2022年)》山东省人民政府《山东省关于加快5G产业发展的实施意见》山东省人民政府济南《济南市支持宽禁带半导体产业加快发展的若干政策措施》济南市人民政府河北《河北省人民政府办公厅关于加快5G发展的意见》河北省人民政府上海《中国(上海)自由贸易试验区临港新片区促进产业发展若干政策和集聚发展集成电路、人工智能、生物医药、航空航天产业若干措施》中国(上海)自由贸易试验区南京《南京市打造集成电路产业地标行动计划》南京市人民政府办公厅29《浦口区促进集成电路产业发展若干政策》南京市浦口区人民政府《南京江北新区集成电路人才试验区政策(试行)》南京市江北新区人民政府浙江《浙江省加快新材料产业发展行动计划(2019-2022年)》浙江省人民政府办公厅广东《广东省加快5G产业发展行动计划(2019—2022年)》广东省人民政府广州《广州市加快发展集成电路产业的若干措施》广州市工业和信息化委员会深圳《深圳市进一步推动集成电路产业发展行动计划(2019-2023年)》深圳市人民政府《深圳市工业和信息化局集成电路专项扶持计划操作规程》深圳市工业和信息化局《深圳市人民政府办公厅印发关于加快集成电路产业发展若干措施的通知》深圳市人民政府办公厅珠海《珠海高新区加快推进集成电路设计产业发展扶持办法(试行)》珠海高新区晋江《晋江市加快培育集成电路全产业链的若干意见的补充意见》晋江市人民政府江西《京九(江西)电子信息产业带发展规划》江西省人民政府安徽《安徽省人民政府关于开展支持集成电路产业加快创新发展若干政策相关项目申报工作的通知》安徽省人民政府长沙《长沙市加快新一代半导体和集成电路产业发展若干政策》长沙市人民政府办公厅成都《成都市人民政府办公厅关于促进电子信息产业高质量发展的实施意见》成都市人民政府山西《山西省加快推进数字经济发展实施意见和若干政策》山西省人民政府资料来源:CASAResearch整理(2)科技计划推动研发持续攻关"十三五"期间,国家科技部通过"国家重点研发计划"共支持了第三代半导体和半导体照明相关研发项目超过30项,项目实施周期3-5年.
2019年,各项目均按照进度要求完成启动等工作,通过对第三代半导体基础研究及前沿技术、重大共性关键技术、典型应用示范的全创新链支持,科技计划对技术和产业发展起到了持续助推作用.
项目部署涵盖电力电子、微波射频和光电应用多个领域,紧贴产业发展实际需求和进程.
在新能源汽车应用、电网应用前沿研究、光30伏逆变器、小型化电源、农业应用、健康医疗应用、光通讯、紫外应用、激光应用、智慧照明等多个热点发挥了引导作用.
表16正在实施的第三代半导体国家重点研发计划重点专项序号项目名称牵头单位项目周期(年)1高温车用SiC器件及系统的基础理论与评测方法研究中国科学院电工研究所52大失配、强极化第三代半导体材料体系外延生长动力学和载流子调控规律北京大学53面向下一代移动通信的GaN基射频器件关键技术及系统应用中兴通讯股份有限公司54面向下一代移动通信的GaN基射频器件关键技术及系统应用瑞德兴阳新能源技术有限公司55中低压SiC材料、器件及其在电动汽车充电设备中的应用示范北京华商三优新能源科技有限公司56高压大功率SiC材料、器件及其在电力电子变压器中的应用示范全球能源互联网研究院57第三代半导体固态紫外光源材料及器件关键技术中国科学院半导体研究所58第三代半导体紫外探测材料及器件关键技术南京大学59高效大面积OLED照明器件制备的关键技术及生产示范苏州大学410高品质、全光谱无机半导体照明材料、器件、灯具产业化制造技术南昌黄绿照明有限公司411用于小型化电源模块的高速GaN基电力电子技术中兴通讯股份有限公司3.
512用于中等功率通用电源的高效率GaN基电力电子技术苏州能讯高能半导体有限公司3.
513GaN基新型电力电子器件关键技术西安电子科技大学414第三代半导体的衬底制备及同质外观中国科学院苏州米技术与纳米仿生研究所415第三代半导体核心关键技术南京大学416第三代半导体核心配套材料北京化工大学417宽禁带半导体电机控制器开发和产业化湖南中车时代电动汽车股份有限公司418基于SiC技术的车用电机驱动系统技术开发上海电驱动股份有限公司319基于新型电力电子器件的高性能充电系统关键技术许继电源有限公司320超宽禁带半导体材料与器件研究西安电子科技大学321氮化物半导体新结构材料和新功能器件研究北京大学322第三代半导体新型照明材料与器件研究中国科学院半导体研究所323三基色激光二极管(LD)材料与器件生产示范线杭州增益光电技术有限公司324SiC大功率电力电子器件及应用基础理论全球能源互联网研究院有限公司3资料来源:CASAResearch整理同时,《国家重点研发计划重点专项2020年度项目申报指南(征31求意见稿)》已完成征求意见工作,涉及第三代半导体的项目包括功率SiC芯片和器件在移动储能装置中的应用、在设施农业中紫外LED应用模组和系统技术应用、高性能μLED芯片与显示关键技术研究、智能新能源汽车车载控制基础软硬件系统关键技术研究等,主要为第三代半导体应用的高新领域.
2.
量产技术渐稳定,商业化进程加速2019年我国第三代半导体领域技术已经基本完成从小批量的研发向规模化、商业化生产的成功跨越.
各环节技术、性能趋于稳定,规模化生产工艺、产品性价比等逐步得到市场认可.
行业对技术的关注点不仅是创新研发,还包括工程化技术、可靠性验证及规模商用.
(1)材料获下游认可,技术指标稳定提升SiC衬底方面,4英寸导电和半绝缘衬底已经实现产业化,6英寸导电衬底小批量供货,已经研制出8英寸衬底.
目前,国内主流衬底厂商均有能力制备低微管密度衬底,自主的6英寸N型4H-SiC单晶衬底材料技术,微管密度降低到0.
13个/cm2,4英寸半绝缘SiC衬底批量商用,表面粗糙度0.
082nm,供货过万片.
外延方面,SiC同质外延目前商业化的尺寸为4-6英寸,基平面位错(BPD)≤1cm-2,最大厚度可达200μm.
GaN衬底方面,2-3英寸衬底小批量产业化,4英寸可提供样品,综合指标达到国际先进水平.
GaN异质外延方面,用于电力电子器件的Si基GaN外延基本实现6英寸产业化和8英寸材料的样品研发,32650V产品的外延厚度通常在5μm.
Si基GaN外延,实现晶圆级无裂纹10μm硅基GaN薄膜,位错密度低于6*107cm-2.
基于Si基GaN厚膜,通过红外反射和拉曼偏振光谱联合测量,克服了GaN强烈的剩余射线带导致的测量难题,首次给出C在GaN中替代N位的直接证据.
用于微波射频器件的SiC基GaN外延以4英寸为主,并逐步向6英寸发展.
高铝组分的GaAlN材料技术获得突破,通过纳米图形蓝宝石衬底,实现了位错密度降低3倍以上、IQE提升了43.
3%、EQE提升了98%.
蓝宝石基AlN外延片商业化尺寸为2-4英寸.
AlN薄膜表面粗糙度RMS5*1010.
GaN射频器件方面,大功率GaN器件工作频段达到Ku波段,输出功率达到千瓦量级;GaN微波功率单片集成电路工作频段达到W波段,输出功率突破百瓦量级;应用于5G移动通信的Sub-6GHzGaN功率器件实现600W以下系列化产品,并已推出基于0.
5m、0.
35m线宽的可规模化量产的产品.
硅基GaN射频器件性能位于国际前列水平,工作频率145GHz-220GHz,已经实现规模量化供货,经装机验证,一次性装机直通率小于300ppm.
GaN光电子方面,功率型白光LED光效超过200lm/W,功率型硅基LED芯片产业化光效达到170lm/W,黄光LED发光效率大幅提高到27.
9%,创造了国际最高值,研究成果达到国际领先水平.
新型显示技术不断创新,小间距显示及MiniLED蓝绿显示芯片(50m-100m)的波长一致性、外延尺寸及良率方面均有了较大水平的提升,达到产业化需求.
紫外LED领域,我国产业化UVALED芯片(390nm-400nm),发光功率达到980mW-1060mW@500mA.
在固化应用方面,385nm、395nm的UVA器件技术已经实现了在油墨固化设备中替换原有光源;在杀菌消毒领域,280nm器件输出功率能够达到小功率消毒产品的需求.
激光器方面,研制出Si基GaN基激光器,实现室温连续电注入34激射;基于新型微盘器件结构与高质量外延材料研制出首支室温电注入激射硅衬底GaN基微盘激光器.
(3)标准研制快速推进,支撑产业协同第三代半导体产业技术创新战略联盟(以下简称"联盟")标准在支持科技创新、技术快速转化、产业协同发展方面发挥了重要的催化作用.
2019年,联盟发布了3项团体标准:"T/CASA008-2019地铁再生制动能量回收系统技术规范"、"T/CASA009-2019半绝缘SiC材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方法"、"T/CASA010-2019GaN材料中痕量杂质浓度及分布的二次离子质谱检测方法".
同时,还有在研标准7项,包括"CASA005GaNHEMT电力电子器件通用技术规范"、"CASA006SiCMOS场效应晶体管测试方法"、"CASA007电动汽车用SiCMOSFET功率模块评测规范"等,预期未来几年国内相关标准将陆续出台.
从标准的分布环节来看,材料标准进展较快,而器件及应用环节的标准分布较多.
从分布领域来看,目前在研的标准主要方向为GaNHEMT电力电子器件、SiCMOSFET功率模块、车规级半导体功率器件等领域.
而从标准的类型来看,目前主要集中在通用技术规范、测试方法等先行标准内容.
在第三代半导体产品的量产技术趋于稳定的情况下,下游的应用是产业发展的重点,而产品可靠性、应用解决方案是SiC、GaN技术推广所亟需解决的问题,特别是面向量大面广的消费电子、车用半导体等领域.
加快标准研制正是为了通过分析指标、方法,将应用的需35求明确化,为上游生产提供指导,为产业链的协同贯通提供基础.
另一方面,各项标准旨在通过对器件、模块的电气性能、热性能、可靠性等方面进行评价,为应用端提供有价值的参考.
车用半导体系列标准、规范,正是为车规级半导体的测试、认证、供货体系流程提供依据,并充分指导自主车规级分立型功率器件技术的快速进步.
3.
国产替代加速,市场快速增长(1)国产替代加速,市场加快启动大中华区是主要市场驱动.
中国第三代半导体产业从2015年开始高速增长,从终端市场看未来应用将广泛扩展到人工智能、新能源汽车、自动驾驶、5G技术、车联网等领域.
第三代半导体器件在新兴应用领域的渗透迅猛,国内市场化进度显著快于国外.
从各国际巨头的财报中反映出来,科锐、罗姆、英飞凌等的财报中均反映出大中华市场都成为其重要驱动力,均在加大对中国市场的应对力度.
国产替代获得发展机会.
自2018年贸易摩擦以来,"中兴事件"、"华为事件"等系列事件,警醒了业内对硬科技缺失的重视,从国家层面到企业均开始推进半导体核心技术国产自主化,实现供应链安全可控,这加速了半导体器件的国产化替代进程.
以华为为代表的应用企业均在调整供应链,扶持国内企业,2019年三安集成、山东天岳、天科合达、泰科天润、国联万众、苏州能讯等国内第三代半导体企业的上中游产品均获得了难得的下游用户验证机会,进入了多个关键厂商供应链,逐步开始了以销促产的"良性循环".
36(2)电力电子器件市场规模近40亿元1)渗透率提升,市场规模近40亿元受经济形势下行和国内应用市场的共同作用,我国半导体电力电子市场规模继续扩大,但增速略有下滑.
据Wind数据显示,2019年我国半导体分立器件的市场规模约2900亿元,而规上半导体分立器件企业的销售收入约为1234亿元.
第三代半导体器件则逆势增长,而据CASAResearch统计,2019年国内市场SiC、GaN电力电子器件的市场规模约为39.
3亿元,较上年同比增长40.
97%.
这意味SiC、GaN器件在功率器件市场渗透率在1.
5%到3.
0%之间,逐年提高.
图152015-2024年我国SiC、GaN电力电子器件应用市场规模(亿元)资料来源:CASAResearch未来几年,随着技术进步、产业发展和成本价格持续降低,SiC、GaN的器件较传统Si器件的市场竞争优势将越来越明显,推动第三代半导体功率电子的替换渗透逐步提升.
同时,SiC、GaN的应用领域也不断拓展,新市场、新应用相继启动.
2019年国内除光伏逆变、新能源汽车等持续推进以外,消费电子的快充电源和云计算数据中心0.
0050.
00100.
00150.
00200.
00250.
00300.
00350.
002015年2016年2017年2018年2019年(E)2020年(F)2021年(F)2022年(F)2023年(F)2024年(F)x亿元其他不间断电源UPS工业电机光伏逆变器机车牵引电网风力发电新能源汽车消费类电源(PFC)快充电源工业及商业电源37的商业电源市场成为新的应用亮点.
应用领域拓展、市场渗透加速、国产化率提升,三大发展趋势将推动国内第三代半导体市场未来几年的高速增长.
CASAResearch预计2024年我国电力电子器件应用市场规模预计将近200亿元,未来5年的复合增速将超过40%.
2)新能源汽车、消费电子及工商业电源应用高速增长从各细分市场来看,市场成长动力主要来自新能源汽车、消费电子和工商业电源应用.
新能源汽车和充电桩市场是SiC功率器件市场增长的重要动力.
我国作为全球最大的新能源汽车市场,2019年随着下游特斯拉等品牌开始大量推进SiC解决方案,国内的厂商也快速跟进,以比亚迪为代表的整车厂商开始全方位布局,推动第三代半导体器件的在汽车领域加速.
第三代半导体器件在充电桩领域的渗透快于整车市场,主要应用是直流充电.
2019年,新能源汽车细分市场的SiC器件应用规模(含整车和充电设施)约为4.
2亿元,较上年增长了70%,未来五年预计将保持超过30%的年均增长.
在消费电子方面,2019年的亮点在于快充电源作为新应用带来的市场预期.
根据CASA测算,2020年第三代半导体电力电子器件应用在快充市场的市场规模超过1亿元.
目前终端厂家如OPPO和小米已经开始在新机型中采用,而中国作为最大的消费电子(特别是手机)生产地,一旦GaN快充方案成为终端主流方案,无线充电市场也将随之推展开,未来几年将成为GaN功率电子应用最大的推动力,38预计未来几年消费电子应用将保持翻倍的增速.
2019年,第三代半导体电力电子器件在工业及商业电源的市场规模接近9亿元,增速超过30%.
受5G浪潮、汽车电气化、物联网、智慧城市、军用雷达等宏观要素推动,终端的消费电子、汽车电子带来更新换代需求;而云端数据中心催化了服务器市场的高速增长;同时5G基站新浪潮带来了通讯电源市场的爆发.
一方面受通讯电源、服务器电源的市场高速增长影响,另一方面在工商业电源中成本敏感度稍低,随着SiC、GaN产品的成本下降,大量解决方案的出台,第三代半导体产品的性价比开始凸显,因此工商业领域,特别是毛利较高的高端市场,新技术的渗透较预期的快.
预计未来五年将继续保持超过30%的增长,到2024年第三代半导体在该领域的市场规模将超过30亿元.
光伏市场增长不如预期,占比下降较多.
根据国家能源局数据,2019年光伏发电新增装机容量仅3011万千瓦,同比下降31.
6%,主要是"531新政"影响,光伏建设规模受到控制,且电价及补贴再次被降低,导致部分企业退出,光伏市场陷入低谷期.
因此,尽管SiC器件的渗透仍在提升,但光伏整体市场规模较前两年有较大萎缩,仅为3.
2亿元,下降了48%.
39图16我国SiC、GaN电力电子器件应用市场结构(快充、机车牵引、电网、风力发电市场占比不足1%,未在图中显示)资料来源:CASAResearch(3)微波射频器件市场规模近50亿元2019年,我国GaN微波射频器件市场规模约为48.
56亿元,较2018年同比增长200%.
预计2019-2024年期间,我国GaN射频器件市场将保持42%的年增长率.
图172015~2024年我国GaN射频器件应用市场规模(亿元)资料来源:CASAResearch5GGaN射频应用规模23亿元,成为GaN射频主要拉动因素.
2019年,国内5G周期正式启动.
中国信息通信研究院数据显示,我其他10%不间断电源UPS13%工业电机4%光伏逆变器8%新能源汽车11%消费类电源(PFC)28%工业及商业电源26%050100150200250300无线基础设施亿元移动终端设备亿元国防军事与航天亿元其他亿元40国截至2019年底将完成13万座宏基站建设,而2020年宏基站需求量将达到近50万座.
华为已在全球已签署了60多份5G商用合同,发货5G模块超过40万个.
华为2019年5G基站产量60万座,2020年将达到150万座.
2019年,国内5G相关GaN射频器件市场规模达到23.
7亿元,预计2019-2024年我国5G相关GaN射频器件市场复合增长率达到16%,2024年市场规模将接近50亿元.
图182019年我国GaN射频器件各细分市场规模占比资料来源:CASAResearch国防军事与航天的持续增长将推动我国GaN射频市场规模不断扩大.
根据2019年我国GaN射频器件各细分市场情况来看,国防军事与航天市场占GaN射频市场规模的43%.
微波器件、功放模块是微波技术的关键组成部分,受国防需求驱动,技术、工艺不断发展,在军工领域起步较早、经验较丰富,在"军民融合"大环境下,这将推动GaN射频市场需求不断增长.
(4)LED应用市场达到6388亿元2019年,LED应用环节实现小幅增长,但增幅持续收窄.
通用照明与去年基本持平,小间距显示、工业照明、场馆照明、智慧路灯、教室照明、景观照明仍是市场增长点.
2019年,下游应用环节产值约无线基础设施49%国防军事与航天43%其他…416388亿元,同比小幅增长5.
1%.
图19我国半导体照明应用领域分布数据来源:CSAResearch通用照明2019年产值为2707亿元,与上年基本持平,占整体下游应用市场42.
37%.
通用照明趋向高品质化和智能化.
光源替换逐步放缓,但高端商照、场馆照明、工业照明、教育照明、舞台照明等细分市场表现向好.
智能化趋势提升了通用照明附加值,智能建筑、智能家居及智慧路灯等细分领域逆势增长,物联网、5G通信、云计算和人工智能等新技术与LED技术深度融合,智能照明成为通用照明市场的一大亮点.
景观照明市场趋于理性,但夜游经济、文旅景观及大型活动会展带动下,2019年景观照明规模达1108亿元,较上年实现了10%的增长.
显示应用突破千亿元,小间距显示助力显示市场实现两位数增长.
2019年LED显示屏产值约为1089亿元,较去年同比增长15%.
小间距LED显示屏在专业显示、商业显示市场渗透率持续增高,成为推动显示应用的强劲动力.
随着MiniLED技术取得快速突破,超高清电视、高阶显示器等市场需求拉动,MiniLED市场发展好于预期,42.
37%7.
88%17.
34%17.
04%1.
32%1.
52%12.
53%通用照明背光应用景观照明显示屏信号及指示汽车照明其他42预计2020年MiniLED开始起量.
新兴应用承载厚望.
紫外LED市场窗口期即将来临,根据CSAResearch市场调研,2019年紫外LED芯片和封装市场规模为4.
37亿元,其中固化应用占比78%左右,杀菌消毒应用占比不足5%.
在应用端,UVALED带动诱蚊、美甲、工业固化、小功率杀菌消毒等应用市场近20亿元.
此外,农业光照、红外应用、医疗应用等市场都是未来备受期待的应用领域,随着技术推进,有望成为未来LED的新增长点.
4.
扩产热度不减,投资方向明确(1)扩产金额超265亿元2019年,国内第三代半导体产业投资热度居高不下.
据CASA根据可查询的公开资料整理,全年共17个增产(含新建和扩产)项目(2018年6个),已披露的投资扩产金额达到265.
8亿元(不含光电),较2018年同比增长60%,其中SiC投资14起,涉及金额220.
8亿元;GaN投资3起,涉及金额45亿元.
图202017-2019年SiC和GaN投资情况(亿元)资料来源:CASAResearch整理6560220.
81911245050100150200250201720182019SiCGaN43分区域看,京津冀鲁地区增产投资金额121.
5亿元,长三角地区增产投资金额102亿元,中西部地区增产投资金额10亿元.
SiC功率器件投资方向主要集中在新能源汽车领域.
GaN外延及器件投资方向主要集中在UVLED、MicroLED、5G射频器件等领域.
表172019年国内部分重点第三代半导体领域投资项目时间企业主要产品及方向金额2019.
2中科钢研(北京)SiC晶体衬底片、碳化硅电力电子芯片15.
5亿元2019.
9中科钢研(上海)SiC长晶专用装备、SiC高纯度原料合成、SiC单晶生长及衬底片加工/2019.
12华大半导体4-6英寸SiC衬底及外延片、SiC基GaN外延片10.
5亿元2019.
8江苏超芯星SiC晶体0.
8亿元2019年河北同光SiC单晶衬底/2019.
2山东天岳SiC功率半导体器件6.
5亿元2019.
3泰科天润SiC电力电子器件10亿元2019.
7绿能芯创SiC功率器件、SiIGBT4亿元2019.
12富能半导体8英寸Si器件/6英寸SiC器件/2019.
9广东芯聚能新能源汽车的Si基IGBT、SiC功率器件与模块25亿元2019.
11耐威科技6英寸GaN微波器件,8英寸GaN功率器件/2019.
4博方嘉芯集成电路GaAs、GaN微波器件、GaN功率器件/2019.
12中电国基南方集团化合物半导体晶圆、射频集成电路20亿元2019.
11泉州三安半导体科技有限公司(三安光电)Mini/MicroLED、UVLED、IRLED大功率LED、PSS衬底、大功率激光、车用级LED138亿元2019.
7三安光电(湖北鄂州)Mini/MicroLED氮化镓芯片、Mini/MicroLED砷化镓芯片、4K显示屏用封装120亿元资料来源:CASAResearch整理值得注意的是,宣称投资并不意味着能真正落地,并最后转化成真正的产能.
CASAResearch经过4年对国内的各类投资项目情况跟踪,44发现宣称的投资每年均超过100亿元,然而至今为止投资到位,建设并投产的项目较少.
主要原因如下:第一,部分项目的周期较长,且分期建设,从宣称投资到产线投产仍需一段时间,加上市场、技术、人员等原因,目前仍处在早期,或进度较慢.
第二,半导体项目是资本需求大、协调要求高、风险高的领域,前两年相当部分项目因为种种原因,最终并未实质落地.
此外,也有些项目是出于资本、土地、政策等原因前期规划较好,但后续执行落实无法跟上.
因此,从资本角度,需要关注风险,同时做好项目甄别,预防热度过高、资产定价偏高的泡沫产生.
(2)并购重组交易频现据不完全统计,2019年,国内第三代半导体行业共发生7起股权交易、重组事件,披露的交易金额超过142亿元.
其中,6起股权并购事件,交易金额118亿元;1起业务重组事件,时代电气半导体业务资产重组,成立时代半导体公司,并增资24亿元,此举或意味着中车时代电气半导体业务有望进一步发展壮大.
此外,华为通过哈勃投资入股山东天岳值得关注,三安集成、苏州能讯等业内企业也积极争取进入下游通讯设备供应商供应链.
表182019年国内部分重点第三代半导体领域并购项目投资方被投资方时间阶段并购事件好利来华功半导体2019.
28%股权好利来以合计4,000万元的价格,收购华功半导体产业发展有限公司合计8%股权,主要基于公司对第三代半导体的材料、研发、制造等相关领域进行了深入研究,对华功发展及其下属子公司在相关领域的研发成果及未来发展长期看好.
时代电气DynexPower2019.
3.
100%股权中车时代电气完成收购DynexPower,总代价约为1314万加元,Dynex已成为该公司的全资附属公司.
Dynex公司英国一家专门从事设计与制造功率半导体、晶体管模块及其他电子组件的公司.
45时代半导体2019.
8.
100%股权时代电气半导体业务资产重组,成立时代半导体公司,并增资24亿元,此举或意味着中车时代电气对于半导体业务的定位有所变化,其半导体业务有望进一步发展壮大.
歌尔股份MACOMCayman2019.
4.
51%股权歌尔股份4月24日晚公告称:拟以自有资金1亿3460万美元(约合人民币9亿630万元)购买MACOMCayman持有的MACOMHK51%的股权,借此进入新一代无线通信射频芯片及模组市场.
闻泰科技安世半导体2019.
6.
70%股权2018年4月,闻泰宣布收购安世半导体(Nexperia)的七成股份,成交价格114.
35亿元,溢价多达63%,并于2019年6月获得批准,是国内半导体行业最大的并购案.
收购完成后,闻泰科技将成为中国最大的半导体上市公司.
哈勃投资山东天岳2019.
8.
10%股份2019年8月16日,山东天岳完成了工商资料变更,哈勃投资入股山东天岳10%.
资料来源:CASAResearch整理5.
产值超过60亿,企业开始盈利(1)产值大幅提升,规模超60亿元2019年,在国内大半导体产业增长乏力的大背景下,我国第三代半导体产业实现逆势增长.
据CASA初步统计,2019年,我国SiC、GaN电力电子和微波射频产值(供给)超过60亿元,过去四年年均增速超过90%.
其中,2019年我国SiC、GaN电力电子产值规模近24亿元,同比增长84%;2019年我国GaN微波射频产值规模近38亿元,同比增长74%.
图212016-2019年我国GaN微波射频产业产值(单位:亿元)资料来源:CASAResearch2.
78512.
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813805101520253035402016201720182019(E)x亿元衬底外延及芯片器件及模组装置合计46图222016-2019年我国SiC、GaN电力电子产业产值(单位:亿元)资料来源:CASAResearch(2)产能持续增加,短期供给紧张产线陆续开通,产能不断增加.
据CASAResearch不完全统计,2019年,国内主要企业Si基GaN外延片(不含LED)折算6英寸产能约为20万片/年,Si基GaN器件(不含LED)折算6英寸产能约为19万片/年.
SiC基GaN外延片折算4英寸产能约为10万片/年,SiC基GaN器件折算4英寸产能约为8万片/年.
SiC方面,国内主要企业导电型SiC衬底折合4英寸产能约为50万片/年,半绝缘SiC衬底折合4英寸产能约为20万片/年;SiC外延片折算6英寸产能约为20万片/年.
2019年,下游市场开启的进度超预期,加上中美贸易摩擦的影响,造成了国内市场供不应求的局面.
从价格也可以看出,产业链各环节的产品(特别是上游材料)的价格并未下降,甚至有微涨,有实际生产能力的企业产能基本都满产,且大都在谋划扩产.
但另一方面,我国产业链各环节所需原材料仍然对国外依赖性较高,各环节的国产化率较低,如衬底材料方面,对科锐、住友等的依赖仍然较高:一是0.
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96920260510152025302016201720182019x亿元衬底外延及芯片器件及模组装置合计47出于国内外技术指标、性价比对比考虑;二是国内目前现有产能无法满足市场需求.
因此,有效产能的增长仍然是未来一段时间我国实现第三代半导体自主可控的最重要的事情之一.
(3)企业加速布局,实现商业盈利2019年对于国内的第三代半导体相关企业来说是较为关键的年份,相较于前两年的宣传教育和等待,产业逐步跨越导入期,市场真正开启.
随着第一波5G浪潮和国产替代机遇到来,前几年沉淀了技术和产品的企业包括山东天岳、天科合达、东莞天域、瀚天天成、泰科天润等,逐步实现商业化盈利.
从目前已发布三季度财报的企业来看,三安光电、扬杰科技、台基股份、捷捷微电、亚光科技等业绩较为平稳,其第三代半导体业务都取得较好进展.
目前,其技术、产品、渠道、商业模式等均已经较为成熟,且在价格上相较于国外产品具有一定优势,但受限于资本和企业管理方面,目前规模均较小.
表21国内部分涉及第三代半导体上市公司的产业布局情况企业第三代半导体产业布局及经营情况三安光电1、下属公司三安集成作为国内化合物半导体制造平台龙头,公司产品工艺布局较为完善,产品类别涵盖射频、电力电子、光通讯和滤波器板块.
2、在射频代工领域,三安集成在国内市场进展加快,获得更多工艺平台的客户认证,公司产品量产节奏加快.
三安集成30万片/年砷化镓(GaAs)和6万片/年GaN(GaN)外延片生产线.
3、在电力电子领域,2018年12月三安集成宣布推出国内第一家6英寸SiC晶圆代工制程,且全部工艺鉴定试验已完成.
公司已推出成熟的650V/1200VSiC器件工艺,并已获得包括北美客户在内的行业客户的认证及订单;GaN器件相关工艺于2019年第三季度完成所有工艺可靠性认证并推向市场.
4、光通讯领域在发射及接收端,面向传统通信市场以及新兴的5G相关市场、数据中心及消费类市场,均已推出成套解决方案.
扬杰科技1、公司采用垂直整合IDM(原材料硅片+芯片设计+晶圆制造+高端封装+品牌销售)的经营模式,是国内功率半导体的杰出企业.
2、公司沿着建设硅基4英寸、6英寸、8英寸晶圆工厂和布局对应的二极管、MOSFET、IGBT产品路径,并行SiC基同类晶圆和封装产线建设,步步为营,有序推进.
海特高新1、成立于2010年,是国内首家提供6英寸砷化镓/GaN微波集成电路(GaAs/GaNMMIC)的纯晶圆代工(Foundry)服务公司,其"6英寸GaAs/GaN集成电路Foundry线"填补了国内空白,达到国际先进水平.
2、海威华芯的项目产线继续加大投入,针对二代化合物芯片的晶圆代工服务,产品面48向5G、雷达、新能源等市场,目前处于工艺完善和良率提升试生产阶段.

台基股份1、国内领先的大功率半导体器件供应商.
公司已经积极与国内外知名高等院校合作,提前卡位布局,持续跟踪第三代半导体的技术研发.
2、3月14日,台基股份拟出资1亿元人民币设立全资子公司北京台基半导体有限公司,同时拟发行股份数量不超过42,624,000股用于新型高功率半导体器件项目,包括IGBT模块封测线、SiC半导体功率器件封测线等.
3、台基股份拟定增募资7亿元加码半导体产业.
这次募集资金扣除发行费用后将用于新型高功率半导体器件产业升级项目,其中1.
71亿元将投入月产4万只IGBT模块(兼容MOSFET等)封测线,兼容月产1.
5万只SiC等宽禁带半导体功率器件封测项目;9400万元将投入月产6500只高功率半导体脉冲功率开关生产线建设项目;2.
3亿元将投入晶圆线改扩建项目;2.
05亿元将投入新型高功率半导体研发中心和营销中心建设项目.
捷捷微电1、公司与中科院微电子所、西安电子科技大学、中科院苏州纳米所的"产学研"的长期合作,完成了SiC肖特基二极管、GaN基电力电子关键技术等原创性突破,研发效率、创新能力及定制化等明显提升,对公司未来发展形成有力支撑.
2、募投的功率器件和防护器件产线相继投产,助力公司前三季度收入同比增长15.
29%,优于上半年增速10.
43%.
亚光科技1、公司加大科研投入力度,预计年度研发费用将超过6000万元,进一步深入在微波元器件、数字TR、高密度集成封装等方面技术攻关与批量生产能力.
2、布局民用5G领域,市场前景开阔.
公司将功放作为重点研发方向,2018年开始5G用GaAs功放芯片、GaN功放芯片、GaN功放管芯和GaN内匹配模块等系列功放芯片的研发.
同时,公司与多家高校进行5G技术合作研究,并与华为、中兴通讯和爱立信等进行了对接拓展.
派瑞股份公司计划在三年内,采取产学研结合的方式,与国内高校、企业联合开展攻关研究,研制出SiC二极管和三极管器件,形成自主知识产权,实现芯片自主制造,为在国内率先实现SiC基大功率电力电子器件产业化奠定坚实基础.
卓胜微研发采用GaN材料的高频高功率放大器产品,主要应用于5G微基站.
实现高频、高发射功率的射频放大器电路设计.
中微公司公司主要为集成电路、LED芯片、MEMS等半导体产品的制造企业提供刻蚀设备、MOCVD设备及其他设备.
募集资金将用于研发包括下一代高产能蓝绿光LEDMOCVDAlpha机、基于下一代硅基GaN功率应用MOCVD试验平台、基于MiniLED显示应用的MOCVD试验平台、基于Micro-LED显示应用的新型MOCVD试验平台等.
华润微电子公司拟充分利用IDM模式优势和在功率器件领域雄厚的技术积累开展650V硅基GaN器件、SiCJBS器件和SiCMOSFET产品的设计研究和工艺技术研发工作.
资料来源:CASAResearch整理,上市公司财报在近两年市场大幅增长趋势下,许多企业产能跟不上,导致国内市场扩张速度不如外企,目前多数企业均在加速布局,表现在:第一,扩产能,产能成倍放大;第二,商业模式明确,工业化批量技术稳定;第三,进入大公司供应链.
第四,面向研发的订单仍然较多,但是产业化的订单逐步成为主要支撑.
传统半导体企业布局第三代半导体.
据CASAResearch不完全统49计,2019年科创板上市的11家半导体企业有4家企业计划布局第三代半导体,分别为派瑞股份、卓胜微、中微公司和华润微电子.
传统半导体上市企业具有雄厚的技术和资本积累,预期将有更多半导体企业逐渐关注以新能源汽车、5G应用等为代表的第三代半导体新技术领域,以期创造新的利润增长点.
(4)地方深入部署,区域格局凸显在5G、新能源汽车、能源互联网、轨道交通、国防装备等下游应用领域快速发展带动下,第三代半导体产业将成为未来半导体产业发展的重要引擎.
当前,我国第三代半导体产业发展初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域.
从2015年下半年至2019年底,已披露的第三代半导体项目投资总额来看,五大地区的投资额占比分别为长三角区域(43%)、中西部区域(25%)、京津冀鲁区域(12%)、闽三角区域(11%)、珠三角区域(3%).
长三角地区第三代半导体产业集聚能力凸显,投资总额715亿元,其中,2019年投资总额超过107亿元.
北京、深圳、广州、泉州、苏州等代表性城市在2019年深入部署、多措并举,有序推动第三代半导体产业发展.
50图222015年下半年-2019年各区域项目投资分布情况资料来源:CASAResearch整理经过几年的发展,各地产业集聚已初步形成,且各集群有其自身的优势和特点.
但另一方面,由于各地多个产业园大量资源倾斜,高速发展,需要错位发展,避免重复建设.
同时,在基地建设和招商时对项目做好甄别,更好地配置资源.
表222019年国内第三代半导体集聚区建设进展区域建设进展京津冀鲁区域北京顺义致力于打造第三代半导体创新产业集聚区:2019年,《顺义区第三代半导体发展规划》和《关于促进中关村顺义园第三代半导体等前沿半导体产业创新发展的若干措施》专项政策出台.
顺义园将以打造千亿级产值规模的"北京市第三代半导体产业创新集聚区"为目标,重点发展先进半导体新型器件设计和工艺研发、产业协同创新平台建设、特色产业园建设、吸引和培育全球先进半导体领域的人才和团队、建设全球领先的先进半导体产业创新中心.
产业逐步形成集聚,以天科合达、泰科天润、国联万众、国网、精进电动、燕东微电子为代表的第三代半导体企业发展较快顺利,部分企业已经实现了商业盈利.
加上中科钢研、绿能新创等新项目正在持续推进,北京已经形成了产业链完整,材料环节优势突出、具备一定产业规模的产业基地.
河北打造5G产业发展基地:《河北省人民政府办公厅关于加快5G发展的意见》(冀政办字[2019]54号),建设河北石家庄5G产业发展基地.
保定、沧州、石家庄围绕不同的重心,错位发展,推进产业集聚.
保定围绕SiC发展材料、器件;沧州围绕光电开展招商集聚,实现产业升级;而石家庄围绕5G布局相关涉及产业.
河北同光、十三所等企业已经成为国内重要的上游材料及器件供应商,商业化进展顺义.
河北同光晶体有限公司直径6英寸SiC单晶衬底改造项目,新增设备160余台套,建设规模达到年产单晶衬底4万片.
山东建设宽禁带半导体小镇:《数字山东发展规划(2018-2022年)》和《济南市支持宽禁带半导体产业加快发展的若干政策措施的通知》出台,提出建设济南宽禁带半导体产业高地,加快打造百亿产业集群.
京津冀鲁区域,12%长三角区域,43%珠三角区域,3%闽三角区域,11%中西部区域,25%其他地区,6%51山东天岳成为国内SiC材料重要供应商,2019年实现了较快增长.
天岳公司会同山东大学牵头组建第三代半导体产业技术研究院正在组建中,山东天岳二期(SiC)、耐威科技(GaN)等项目推进中.
长三角区域《中共中央国务院印发长江三角洲区域一体化发展规划纲要》,纲要明确要求长三角区域加快培育布局第三代半导体产业,长三角地区第三代半导体产业发展上升为国家战略.
苏州工业园区继续发挥在GaN等材料领域的优势,加快价值链贯通,成立长三角第三代半导体产业联盟.
张家港持续推进第三代半导体产业集聚,携手第三代半导体产业技术创新战略联盟、张家港市集成电路产业发展有限公司、苏州锴威特半导体股份有限公司、西安西谷微电子有限责任公司4方共同组建的张家港功率半导体器件检测及可靠性考核认证中心.
江苏南通第三代半导体产业发展初具规模.
江苏省如皋高新区坚持把第三代半导体及智能制造产业作为重要战略性新兴产业加速布局,先后落户迅镭激光设备制造产业园、总投资300亿元的正威5G新材料产业园.
2019年,中科钢研、苏州能讯、江苏卓远、江苏晶能、天科合达、浙江博方嘉芯、华大半导体等单位投资110亿元左右.
珠三角区域珠三角区域的广东、深圳等地积极谋划第三代半导体产业持续发展.

广州、深圳、珠海、东莞等地陆续发布多条政策,继续推进产业集聚.
《广州市加快发展集成电路产业的若干措施》、《深圳市人民政府办公厅印发关于加快集成电路产业发展若干措施的通知》、《珠海高新区加快推进集成电路设计产业发展扶持办法(试行)》几条政策从产业资金、发展空间、企业落地、人才队伍、核心技术攻关、产业链构建等方面对第三代半导体产业进行全方位支持.
广东省第三代半导体技术创新中心2成立.
该中心按照"一体两翼多中心"的模式,以深圳第三代半导体研究院为主体,以东莞第三代半导体基础材料产业基地和广州南沙新能源汽车第三代半导体应用产业基地为两翼,采用多个协议制的联合/应用研发中心和企业会员制,加强与现有各类创新平台的衔接,最大限度整合利用广东省及国内外领先研发团队和人才的存量,完善"共商、共建、共治、共享、共用"的开放运行机制.
强化开放共享,吸引集聚第三代半导体领域优势力量,通过产学研协同创新、大中小企业协调发展,打造风险共担、收益共享的利益共同体,推动形成开放共享的大联合、大协同、大网络,辐射形成更加完善的产业创新生态.
基本半导体和金威源科技签订战略合作协议,于深圳坪山共同设立"金威源科技—基本半导体联合实验室",针对第三代半导体在高效电源领域展开技术研发和产品创新等深度合作.
深圳第三代半导体研究院作为全国第一家覆盖全产业链的新型独立研发机构,平台建设进展顺利,市财政首期资金9.
9亿元,目前长晶、测试等设备陆续到位,并已集聚包括IEEEFELLOW、国家"千人计划"、"长江学者"等顶级科研专家的103人研究团队,确立了5万6千平米的孵化及办公场地,承担多项国家级、省级重大课题,申请发明专利70多项.
南沙开发区管委会与第三代半导体产业技术创新战略联盟签署了合作协议,南沙新能源汽车第三代半导体创新中心揭牌成立,助力南沙打造千亿级新能源智能网联汽车城.
9月24日,广州南沙万顷沙智能网联汽车产业园举行奠基仪式.
产业发展较快,产业集聚之势基本成型.
东莞天域、东莞中镓、基本半导体、英诺赛科等企业进展较快,成为国内第三代半导体中坚力量.
而比亚迪、华为、格力等下游应用企业也在布局.
芯聚能半导体、南砂晶圆等项目先后落地.
闽三角闽三角区域的厦门、泉州、福州、晋江等地大力扶持第三代半导体产业发展.

52区域福建多地出台第三代半导体扶持政策,《福州市人民政府关于加快培育一批产业基地打造新经济增长点的意见》《晋江市加快培育集成电路全产业链的若干意见的补充意见》,均提出重点引进第三代半导体企业,打造产业基地.

3月,三安集成电路与美的集团达成战略合作,共同成立第三代半导体联合实验室,聚焦GaN、SiC功率器件芯片与IPM(智能功率模块)的应用电路相关研发,并逐步导入白色家电领域,凝聚双方的科研力量共同推动第三代半导体功率器件的创新发展.
瀚天天成引入AIXG5WWC高产能设备,年产能增加到60,000片;泉州三安投资138亿元建设GaN业务板块、砷化镓业务板块、特种封装业务板块项目.
中西部地区中西部地区以重庆、成都、西安为代表大力发展半导体产业.