半导体行业：砷化镓本土闭环，碳化硅等待“奇点时刻”

- 1 - 敬请参阅最后一页特别声明 市场数据(人民币） 市场优化平均市盈率 18.90 国金半导体指数 5868 沪深 300 指数 5337 上证指数 3509 深证成指 14507 中小板综指 12778 相关报告 1.《新能源车快速发展，碳化硅迎来发展良机-新 能 源 车 快 速 发 展 ， 碳 化...》，2020.12.31 2.《新技术催化景气上行，国产替代空间广阔-半导体硅片行业深度》，2020.12.26 3.《2021 年年度策略报告-2021－2022 年投资展望，六个...》，2020.11.26 4.《半导体行业 2020 年三季报综述-三季度半导体高度景气，盈利指...》，2020.11.5 5.《集成电路扶持政策点评-全产业链加大扶持力度，分级优惠鼓励做强》，2020.8.5 郑弼禹 分析师 SAC 执业编号：S1130520010001 zhengbiyu＠gjzq.com.cn 砷化镓本土闭环，碳化硅等待“奇点时刻” 投资建议  行业策略：在新能源汽车刚性需求驱动下，碳化硅产业链在实现综合成本优势之后，有望迎来爆发式增长；砷化镓未来仍将继续主导 sub-6G 手机射频，国内 PA 厂商的发展带来本土砷化镓代工需求；GaN 在 5G 宏基站和消费级快充上将取得大发展。建议关注碳化硅从衬底、外延片、器件到模块和设备的全产业链，砷化镓和氮化镓建议重点关注本土代工厂。  推荐组合： 三安光电（化合物半导体全产业链）、华润微（碳化硅器件）、Cree（碳化硅全产业链）、英飞凌（碳化硅器件）、稳懋（砷化镓代工） 行业观点  化合物半导体在射频、光电子和功率领域有望获得大发展：化合物半导体材料在电子迁移速率、临界击穿电场、导热能力等特性上具有独特优势。 砷化镓 PA 平均单机价值从 4G 的 3.25 美元增加至 5G 的 7.5 美元，砷化镓晶圆市场规模从 2019 年的 2 亿美元提升至 2025 年的 3.5 亿美元，核心受益环节是代工厂和射频 IDM；氮化镓具有更高功率密度和更小损耗，GaN HEMT相比砷化镓体积下降 82%，是 5G 宏基站 PA 的最佳材料，行业发展的核心受益环节是外延片厂商和射频 IDM；碳化硅降低电动车能耗 5%-10%，缩小整体模块体积 80%（以丰田 PCU 为例），降低电池成本，缩短电池充电时间, 适应电动车电压从 500V 左右向 1200V 发展的高压化趋势,预计到 2027年碳化硅功率器件市场规模超过 100 亿美元，行业发展的核心受益环节是衬底生产厂商。  GaAs 代工比例提高，本土代工厂迎来发展机会：化合物半导体因为行业整体规模较小，非标准化程度高，以代工模式为主。欧美主导砷化镓产业链，台湾厂商垄断代工。日本的住友、德国的 Freiberger 和美国的 AXT 三家合计约占全球半绝缘型衬底 90%的市场份额。英国 IQE 占据外延片市场 53%的市场份额。IDM 厂商 Skyworks、Qorvo 和博通合计占 GaAs 射频器件市场约 70%市场份额。砷化镓代工占全球砷化镓器件市场规模 10%左右，而稳懋占据其中超过 70%市场份额。IDM 长为了维持高产能利用率使得产能建设趋于保守，有意愿释放出更多代工订单，叠加高通等 Fabless 设计公司在射频领域崛起使代工比例提升。国内 PA 设计公司如海思、唯捷创芯的成长促进对本土砷化镓代工厂需求。  SiC 全球供需即将失衡，跨过“奇点时刻”有望迎来大发展：碳化硅成本高昂及可靠性问题是阻碍碳化硅发展的最大障碍。两年之内，电动车的快速发展或将造成全球碳化硅衬底的供需失衡。假设未来五年碳化硅模块价格每年下降 10%，IGBT 价格每年下降 5%，电池成本每年下降 10%，中性预计全碳化硅方案相比硅方案能降低能耗 8%，我们测算在 2025 年碳化硅将迎来综合成本低于硅功率器件的 “奇点时刻”，之后迎来爆发增长。碳化硅成本结构使得全产业链布局具有优势，器件厂商也逐渐布局上游材料。在颠覆汽车功率器件进程中，目前车载领域市占率超过 80%的 Cree 有望成为最大赢家，而国内企业也在相关领域积极布局。 风险提示  成本下降不及预期、下游发展不及预期、外部贸易环境恶化 4470502255756127667972317784200302200602200902201202国金行业 沪深300 2021 年 02 月 28 日 创新技术与企业服务研究中心 半导体行业研究 买入（维持评级） ) 行业深度研究 证券研究报告 行业深度研究 - 2 - 敬请参阅最后一页特别声明 内容目录 一、下游应用驱动，GaAs、GaN 和 SiC 各领风骚 ..........................................4 1.化合物半导体具有物理特性优势 ...............................................................4 2.GaAs 主导 sub-6G 5G 手机射频 ...............................................................4 3.GaN 在 5G 宏基站射频 PA 的大发展.........................................................5 4.SiC 有望颠覆汽车功率半导体未来 ............................................................6 二、产业化正循环，“奇点时刻”加速到来.........................................................8 1.发展阶段、核心驱动因素及受益环节分析 .................................................8 2.SiC 成本高昂之源及可靠性问题 ................................................................9 3.预计 SiC“奇点时刻”五年之内到来 ........................................................... 11 三、GaAs 代工比例提高，打造本土产业链闭环 ............................................12 1.化合物半导体行业以 IDM 模式为主.........................................................12 2.欧美主导产业链，台湾厂商垄断代工 ......................................................13 3.代工比例提升，代工厂大举扩产 ..............