芯片危机报告

第三代半导体可有效降低能源损耗 第三代半导体主要是指氮化镓和碳化硅、氧化锌、氧化铝、金刚石等宽禁带半导体,它们通常都具有高击穿电场、高热导率、高迁移率、高饱和电子速度、高电子密度、可承受大功率等特点。宽禁带半导体契合了电力电子、光电子和微波射频等领域的节能需求。在电力电子领域，碳化硅功率器件相比硅器件可降低 50%以上的能源损耗，减少 75%以上的设备装置，有效提升能源转换率。在光电子领域，氮化镓具有光电转换效率高、散热能力好的优势，适合制造低能耗、大功率的照明器件。在射频领域，氮化镓

发展背景：第三代半导体衬底材料改变引领半导体新时代 硅衬底占据主要市场，第三代半导体有望掀起底层材料端革命。第三代半导体材料为氮化镓 GaN、碳化硅 SiC、氧化锌 ZnO、金刚石 C等，其中氮化镓 GaN、碳化硅 SiC 为主要代表。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面氮化镓 GaN、碳化硅 SiC 性能更为出色，在 5G 通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步使用第三代半导体。虽然硅（Si）是目前技术最成熟、使用范围最广、市场占比最大的衬底材料，但近年来硅材料的潜力已

碳化硅性能优势突出，市场规模快速成长 碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底，可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求，当前碳化硅衬底已应用于射频器件及功率器件，随着下游需求爆发，2022-2026 年SiC 器件的市场规模将从 43 亿美元提升到 89 亿美元，复合增长率为 20%，对应的 SIC 衬底市场规模讲从 7 亿美元增长到 17 亿美元，复合增长率为 25%。需求：下游产业链应用爆发，SiC 市场需求红利释放 我们把 SiC 器件发展分为三个发展阶段：201

当前，国际上第三代半导体材料、器件已实现了从研发到规模性量产的成功跨越，并进入产业化快速发展阶段，在新能源汽车、高速轨道交通、5G 通信、光伏并网、消费类电子等多个重点领域实现了应用突破。未来 5 年将是第三代半导体产业发展的关键期，全球资本加速进入第三代半导体材料、器件领域，产能大幅度提升，企业并购频发，正处于产业爆发前的“抢跑”阶段。第三代半导体是我国“十三五”时期重点布局的方向，产业化核心技术取得突破、产业布局较为全面、市场应用逐步开启，自主可控能力逐渐增强，整体竞争力不断提升。[Nead

磁性元器件为电力电子之基。磁性元器件是实现电能和磁能相互转换的基础元器件，广泛应用于家电、通信、能源、汽车、工业、医疗等下游。主要包括电子变压器和电感器两大类，2020 年全球市场空间分别为 615.8 亿元和 597 亿元。随着下游光伏储能、车载&充电桩、通信等快速发展，磁性元器件行业迎来新的发展期。根据中国电子元器件协会预测 2025 年全球电子变压器将达786.8 亿元，2020-2025 五年 CAGR 约 5.0%；电感器到 2024 年市场空间将增至 761.5 亿元，201

➢ 800V 高压平台加速落地，2022-2023 年快速上量有望激活 SiC 一池春水。800V 高压快充平台为解决里程焦虑的破局者，国内外车企从 2021 年起掀起一轮 800V 平台车型发布潮，国内造车新势力及传统汽车厂商旗下的智能电动品牌纷纷入场，以抢攻大功率快充高地。伴随高压平台逐渐落地，具有耐高压、低阻抗、无拖尾电流等优势的 SiC 有望成为首选。➢ 原料降价叠加优异性能，SiC 有望突破成本藩篱，SiC MOSFET 或将于2023H2 达到价格甜蜜点，带动更多车端逆变器应用。基于

➢ 碳化硅：第三代半导体突破性材料。SiC 是第三代半导体材料，其具备极好的耐压性、导热性和耐热性，是制造功率器件、大功率射频器件的突破性材料。根据 Wolfspeed 预计，2022 年全球碳化硅器件市场规模达 43 亿美元，2026年碳化硅器件市场规模有望成长至 89 亿美元。当前 SiC 功率器件价格较高，是硅基 IGBT 的 3~5 倍左右，但凭借优异的系统节能特性，SiC 器件开始在新能源汽车、光伏、储能等领域替代硅基器件。➢ SiC 引领行业变革，新需求快速涌现。新能源汽车是碳化硅功

❑ 耐高温高压高频，碳化硅电气性能优异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、电子饱和速率等指标具有显著优势，可满足现代工业对高功率、高电压、高频率的需求，主要被用于制作高速、高频、大功率及发光电子元器件，下游应用领域包括智能电网、新能源汽车、光伏风电、5G 通信等。❑ 工艺难度大幅增加，长晶环节是瓶颈碳化硅制造工艺具有高技术壁垒，衬底长晶存在条件控制严、长晶速度慢、晶型要求高三大技术难点，而加工难度大带来的低产品良率导致碳化硅成本高；外延的厚度和掺杂浓度为影响最终

Ø 衬底材料改变标志着半导体更新换代。第三代半导体材料为氮化镓GaN、碳化硅SiC、氧化锌ZnO、金刚石C等，其中碳化硅SiC、氮化镓GaN为主要代表。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面碳化硅SiC、氮化镓GaN性能更为出色，在5G通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步使用第三代半导体，待成本下降有望实现全面替代。Ø 从产业链角度分析，碳化硅行业主要可分为衬底、外延和器件三个重点环节。其中，衬底在产业链中价值量占比最高，接近50%，国内外市场主要由WolfSpeed、II-VI、

硅光技术核心理念是“芯片出光”：借助成熟半导体CMOS工艺将光和电器件的开发与集成到同一个硅基衬底上，使光与电的处理深度融合。硅光技术将光通信的传输速率、集成度向更高水平推进，是满足不断发展的大数据、人工智能、未来移动通信等产业对高速通信需求的核心技术选择之一。相较于传统分立元器件，采用硅光技术的集成元器件更具高速率、高集成化、低功耗、低成本等优势，满足技术快速变革对高速数据传输的需求，是光通信产业最有潜力新风口之一。

1，第二代半导体在光电等领域的应用日渐成熟，国内上中下游产业布局趋于完善，下游市场规模将快速增长。第二代半导体砷化镓和磷化铟具有电子迁移率高、光电性能好等特点，广泛应用于5G通信、数据中心、新一代显示、无人驾驶、可穿戴设备、航天等领域。第二代半导体产业链包括上游衬底制造、外延加工，中游IC设计、制造、封测，以及下游应用等环节，各环节均有国产厂商涉及，国内产业布局趋于完善。根据ResearchInChina，2018-2025年全球砷化镓元器件市场总产值将由95.19亿美元增长至近160亿美元，C

科技赋能人工智能、大数据、云计算、VR、5G等逐步从1、2线城市过渡到3、4线城市，实现电源管理芯片行业科技体验的普及化。电源管理芯片行业引入ERP、OA等系统，优化信息化管理施工环节，提高了行业效率。电源管理芯片行业持续需求火热，资本利好电源管理芯片领域，行业发展长期向好。下游行业交易规模增长，为电源管理芯片行业提供新的发展动力。2020年居民人均可支配收入28228元，同比增长6.5%，居民消费水平的提高为电源管理芯片行业市场需求提供经济基础。