【研报】电子行业深度报告：化合物半导体5G与新能源车驱动高成长-20200929（33页）.pdf

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1、证券分析师：骆思远 A0230517100006 联系人：唐宗其 A0230519090002 2020.09.29 化合物半导体：5G与新能源车驱动高成长 电子行业深度报告 2 核心观点核心观点 第三代化合物半导体迎来快速成长期。目前绝大多数的集成电路以硅为原材料制作，具有集成度高、稳定性好、功耗 低等优点。但摩尔定律逐渐遇到瓶颈，除了更高集成度的发展方向之外，通过不同材料在模拟IC上实现更优质的性能 是发展方向之一。同时随着5G、新能源汽车等产业的发展，对高频、高功率、高压的半导体需求，硅基半导体由于材 料特性难以完全满足，以GaAs、GaN、SiC为代表的第二代和第三代半导体迎来发展契机

2、。 目前GaAs产业相对较为成熟、以稳懋为代表的相关代工厂近年来取得了快速的成长。GaAs具备高功率密度、低能耗、 抗高温、高发光效率、抗辐射、击穿电压高等特性， 在射频、功率器件、光电子及国防军工等应用领域优势显著。20 世纪90年代以来，砷化镓技术开始迅速发展，并且逐渐成为主流半导体材料，长时间的技术积累，使得GaAs相对于 SiC和GaN等新兴材料而言，技术更为成熟，成本也较低。一开始化合物半导体以IDM公司为主，但专业代工成本优势 逐渐体现，自2006年起，IDM公司对于产能扩充较为保守，释放更多的订单给晶圆制造代工厂。同时，稳懋等代工厂 从较低毛利的产品提升为较高毛利的产品开发与早期

3、量产技术提供者。 5G等行业演进对高频高功率半导体器件需求激增，GaN发展迎来契机。相比于第一代的硅（Si）以及第二代的砷化镓 （GaAs）等，GaN具备许多比较突出的优势特性，由于禁带宽度大、导热率高、电子饱和速度快，GaN适用于高温、 高频、高功率等场景。根据 CASA 报告显示，2019 年各厂家在售的各类GaN产品种类较2017年增加了6成，仅2019 年就新增了321款新品。同时随着技术发展，GaN的成本不断下滑，以射频产品为例，RF GaN HEMT 近期降价显著， 2019 年底平均价格较 2018 年降幅近 23%。 新能源车及充电桩行业景气上行，市场及渗透率双提升。碳化硅具有

4、宽禁带、高击穿场强、高的热导率和强的抗辐射 能力，因此有更高工作温度和可靠性、更耐压，更小的尺寸。SiC电力电子器件已覆盖较多应用，2019年各厂商新推 出数款车规级产品。SiC功率模块2019年推出模块新品数量占新品总数一半以上。博世预计2020-2024年，碳化硅市 场年复合增长率接近30%，到2024年将达20亿美元的规模。根据 Yole 预测，2023年SiC电力电子器件的市场渗透率 将达到 3.75%。 风险提示：5G进展不及预期；新能源汽车进展不及预期；技术良率突破不及预期。 rQsNrOnRsMnRrNtOsQsMtM6MdNaQnPqQpNqQfQoOwPjMtQrR8OpPu

5、NwMpOoQwMpPnR 主要内容主要内容 1. GaAs：技术趋于成熟，产业规模商用 2. GaN：5G高频高功率特性拉动市场高增 3. SiC：高阶应用场景进阶，助力新能源车腾 飞 3 4 1.1 1.1 GaAsGaAs材料特征与优势材料特征与优势 GaAs具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、抗辐射、击穿电压高等特性， 在射频、功率器件、光电子及国防军工等应用领域优势显著。 GaAs具有半绝缘性,通过区域离子注入,其衬底内部仍然能保持电隔离。使其非常适合用作生 产集成电路所用衬底的材料。另外,半绝缘砷化镓材料制成的器件,其寄生电容很小,这样可用 来制造一些快速器件,比如开发的单

6、片微波集成电路 性质相关参数性质相关参数 晶体结构闪锌矿热导率0.55 W/(cm C) 品格常数5.65A介电系数 12.85 密度5.32g/cm3禁带宽度1.42 e V 原子密度4.5x1022个/cm击穿场强3.3 kV/cm 分子式重量144.64饱合漂移速度2.1x107cm/s 纵向弹性模量7.55x1011dyn/cm2电子迁移率(非掺)8500 cm2/(Vs) 横向弹性模量3.26x1011dyn/rm电子迁移率(掺硅1x1018/cm时)1500 cm/(v.s) 热膨胀系数5.8x10-6 K-1空穴迁移率(非掺)400 cm/(V 3) 热容量0.327 J/(gK