深度剖析第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵市場現(xiàn)狀

       在第三代半導(dǎo)體材料產(chǎn)業(yè)鏈制造以及應(yīng)用環(huán)節(jié)上，SiC可以制造高耐壓、大功率電力電子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能電網(wǎng)、新能源汽車等行業(yè)。與硅元器件相比，GaN具有高臨界磁場、高電子飽和速度與極高的電子遷移率的特點(diǎn)，是超高頻器件的極佳選擇，適用于5G通信、微波射頻等領(lǐng)域的應(yīng)用。具體來看，氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈與碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)無較大差別，同樣分為襯底、外延片和器件環(huán)節(jié)。盡管碳化硅被更多地作為襯底材料，但國內(nèi)仍有從事氮化鎵單晶生長的企業(yè)，主要有蘇州納維、東莞中鎵、上海鎵特和芯元基等；從事氮化鎵外延片的國內(nèi)廠商主要有三安光電、賽微電子、海陸重工、晶湛半導(dǎo)體、江蘇能華、英諾賽科等；從事氮化鎵器件的廠商主要有三安光電、聞泰科技、賽微電子、聚燦光電、乾照光電等。

   氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料，有更高的禁帶寬度，是迄今理論上電光、光電轉(zhuǎn)換效率最高的材料體系，下游應(yīng)用包括微波射頻器件(通信基站等)，電力電子器件(電源等)，光電器件(LED照明等)。不過，第三代半導(dǎo)體材料中，受技術(shù)與工藝水平限制，氮化鎵材料作為襯底實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用仍面臨挑戰(zhàn)，其應(yīng)用主要是以藍(lán)寶石、硅晶片或碳化硅晶片為襯底，通過外延生長氮化鎵制造氮化鎵器件。

   根據(jù)預(yù)測，2020年末，GaN射頻器件市場規(guī)模將達(dá)到7.5億美元，年均復(fù)合增長率20%。目前氮化鎵器件已應(yīng)用于5G通信基站射頻收發(fā)單元、消費(fèi)類電子快速充電器、電動(dòng)汽車充電機(jī)OBC等領(lǐng)域。

（一）LED領(lǐng)域

  其中LED領(lǐng)域占比達(dá)70%。隨著LED芯片技術(shù)和制程持續(xù)更新迭代，LED照明產(chǎn)品的發(fā)光效率、技術(shù)性能、產(chǎn)品品質(zhì)、成本經(jīng)濟(jì)性不斷大幅提升；再加上產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)和投資不斷增多，LED光源制造和配套產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造技術(shù)不斷升級(jí)，終端產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)的成本經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步提高，目前LED照明產(chǎn)品已成為家居照明、戶外照明、工業(yè)照明、商業(yè)照明、景觀亮化、背光顯示等應(yīng)用領(lǐng)域的主流應(yīng)用，LED照明產(chǎn)品替代傳統(tǒng)照明產(chǎn)品的市場滲透率不斷提升，市場需求持續(xù)增長。

   根據(jù)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CSA）的統(tǒng)計(jì)，中國LED照明產(chǎn)品國內(nèi)市場滲透率（LED照明產(chǎn)品國內(nèi)銷售數(shù)量/照明產(chǎn)品國內(nèi)總銷售數(shù)量）由2012年的3.3%快速提升至2018年的70%，遠(yuǎn)超全球平均水平。

   中國是LED照明產(chǎn)品最大的生產(chǎn)制造國，隨著國內(nèi)LED照明市場滲透率快速攀升至七成以上，LED照明已基本成為照明應(yīng)用的剛需，國內(nèi)的LED照明市場規(guī)模呈現(xiàn)出較全球平均水平更快的增長勢頭。

（二）5G基站領(lǐng)域

   目前采用氮化鎵的微波射頻器件主要用于軍事領(lǐng)域、4G/5G通訊基站等，由于涉及軍事安全，國外對(duì)高性能氮化鎵器件實(shí)行對(duì)華禁運(yùn)。因此，發(fā)展自主氮化鎵射頻功放產(chǎn)業(yè)，有助于打破國外壟斷，實(shí)現(xiàn)自主可控。2020年8月17日，在“點(diǎn)亮深圳，5G智慧之城”發(fā)布會(huì)上，深圳市市長陳如桂正式宣布深圳市實(shí)現(xiàn)5G獨(dú)立組網(wǎng)全覆蓋，深圳率先進(jìn)入5G時(shí)代。截至8月14日，深圳已建成46480個(gè)5G基站，截至7月26日，深圳已建成5G基站4.5萬個(gè)，提前一個(gè)月完成深圳此前8月底前完成4.5個(gè)5G基站建設(shè)的目標(biāo)。目前，深圳5G產(chǎn)業(yè)規(guī)模、5G基站和終端出貨量全球第一。

   從全國各省市最新公布的5G基站建設(shè)計(jì)劃來看，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，此前已有29個(gè)省市公布了2020年5G基站建設(shè)計(jì)劃。廣東5G大提速，2020年建設(shè)6萬座5G基站。從廣東省政府新聞辦舉行第49場疫情防控新聞發(fā)布會(huì),省工業(yè)和信息化廳副廳長楊鵬飛表示，2020年將全面加速5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，爭取年內(nèi)建設(shè)6萬座5G基站，全省5G用戶數(shù)量達(dá)到2000萬。預(yù)計(jì)2020年，以5G基站和數(shù)據(jù)中心為代表的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施投資會(huì)超過500億元。以下是全國各省市2020年5G基站建設(shè)計(jì)劃情況：

（三）光伏領(lǐng)域

   GaN和SiC器件進(jìn)入光伏市場，將為小型系統(tǒng)帶來更大的競爭優(yōu)勢，主要包括：更低的均化電力成本，提升通過租賃和電力購買協(xié)議而銷售的電能利潤。此外，這些器件還能改善性能和可靠性。據(jù)北極星太陽能光伏網(wǎng)援引研究機(jī)構(gòu)LuxResearch報(bào)告顯示，受太陽能模組的下游需求驅(qū)動(dòng)，寬禁帶半導(dǎo)體――即碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)將引領(lǐng)太陽能逆變器隔離器市場在2020年達(dá)到14億美元。

   近年來，全球光伏新增裝機(jī)容量規(guī)模持續(xù)增加。盡管中國受“531光伏新政”影響，2018年和2019年國內(nèi)的光伏新增裝機(jī)容量下滑，但得益于印度、墨西哥等新興光伏市場的快速發(fā)展，以及歐洲市場復(fù)蘇。隨著光伏技術(shù)提升，光伏發(fā)電成本不斷降低，未來光伏發(fā)電具有廣闊的增長空間。光伏支架作為光伏電站的關(guān)鍵設(shè)備之一，將隨著全球光伏電站新增裝機(jī)容量的增長而增長。2020年1-2季度全國新增光伏發(fā)電裝機(jī)1152萬千瓦。

數(shù)據(jù)來源：國家能源局、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

文稿來源：今日半導(dǎo)體