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半导体
证券研究报告
2021 年 10 月 26 日
投资评级
行业评级
强于大市(维持评级)
上次评级
强于大市
作者
潘暕
分析师
SAC 执业证书编号：S1110517070005
panjian@tfzq.com
资料来源：贝格数据
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行业走势图
第三代半导体：新能源汽车+AIOT+5G 撬动蓝海市
场，碳中和引领发展热潮
1.核心因素驱动：下游应用迭起+绿色能源需求+后摩尔时代驱动第三代半
导体大发展
1)下游应用迭起，第三代半导体因物理性能优异竞争力极强
新能源汽车等下游应用需求高起带动第三代半导体在大功率电力电子器件
领域起量。快充装置、输变电系统、轨道交通、电动汽车和充电桩等都需要
大功率、高效率的电力电子器件，基于 SiC、GaN 的电子电力器件因其物理
性能优异在相关市场备受青睐。AIoT 时代，智慧化产品渗透率将迅速提
升，智能家居照明的商机空间广阔。GaN 在蓝光等短波长光电器件方面优
势明显。5G 时代驱动 GaN 射频器件快速发展。GaN 器件工作效率和输出
功率优异，成为 5G 时代功率放大器主要技术。
2) 绿色能源需求迫在眉睫，第三代半导体助力 “碳达峰 、碳中和 ”目标
实现
第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱，助力光伏、风电，直流特高
压输电，新能源汽车、消费电源等领域电能高效转换，推动能源绿色低碳发
展。举例来看，若全球采用硅芯片器件的数据中心都升级为 GaN 功率芯片
器件，将减少 30-40%的能源浪费，相当于节省了 100 兆瓦时太阳能和减少
1.25 亿吨二氧化碳排放量。
3）后摩尔时代来临，新材料新架构的创新支撑各类新应用蓬勃发展，其中
第三代半导体为代表的核心材料是芯片性能的提升的基石
材料工艺是芯片研发的主旋律。SiC、GaN 拥有高的击穿电场强度、高工作
温度、低器件导通电阻、高电子密度等优势，在后摩尔时代极具潜力。
2. 供需测算：产业链各环节产能增长，但供给仍然不足
我国产线陆续开通，第三代半导体领域 6 英寸 8 英寸尺寸晶圆渐成主流。
截至 2020 年底，国内约有 8 条 SiC 制造产线，10 条正在建设。7 条 GaN-
on-Si 产线，4 条正在建设。供给端：我国 2020 年 SiC 导电型衬底产能（折
合 6 英寸）约 18 万片，外延 22 万片，Si 基 GaN 外延约 28 万片。需求
端：测算 2025 年我国仅新能源汽车板块就需 75 万片等效 SiC 6 寸晶圆, 仅
快充部分就需要 67 万片 GaN 相关晶圆，现有产能与需求差距较大，如不在
2025 年前加速扩产，供给会持续紧缺。
3. 成本测算：与传统产品价差持续缩小，综合成本优势大于传统硅基
SiC、GaN 器件与传统 Si 基产品价差持续缩小。1) 上游衬底产能持续释
放，供货能力提升，材料端衬底价格下降，器件制造成本降低; 2) 量产技术
趋于稳定，良品率提升，叠加产能持续扩张，拉动市场价格下降; 3) 产线规
格由 4 英寸转向 6 英寸, 成本大幅下降。未来 SiC、GaN 综合成本优势显
著，可通过大幅提高器件能效+减小器件体积使其综合成本优势大于传统硅
基材料，看好第三代半导体随着价格降低迎来大发展。
投资建议：看好下游应用迭起+绿色能源需求+后摩尔时代驱动下第三代半
导体大发展，推荐前瞻布局+高质量研发第三代半导体的优质龙头企业，推
荐三安光电/闻泰科技/立昂微；关注斯达半导/华润微/士兰微/纳微半导体/
华虹半导体/新洁能/扬杰科技/赛微电子/捷捷微电/华微电子/时代电气/天岳
先进/凤凰光学/宏微科技
风险提示：产业政策变化、国际贸易争端加剧、下游行业发展不及预期
-1%
10%
21%
32%
43%
54%
65%
76%
2020-10 2021-02 2021-06
半导体 沪深300
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内容目录
1. 下游应用迭起+能源安全+后摩尔时代驱动第三代半导体大发展 ........................................ 8
1.1. 第三代半导体：优势显著，下游应用场景极为广阔 .......................................................... 9
1.2. 物理性能：能力损耗低、封装尺寸小、散热能力强 ........................................................ 10
1.3. 制备成本：与传统产品价差持续缩小，综合成本优势明显 .......................................... 12
1.4. 产业链：龙头效应初显，国内企业快速追赶 ...................................................................... 16
1.5. 能源安全：第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱 ............................................... 20
2. 供需测算：产业链各环节产能增长，但供给仍然不足 ........................................................ 22
2.1. 供给端：产线陆续开通，产能不断增加 ............................................................................... 22
2.2. 需求端：SiC 在新能源汽车中硅片用量测算 ........................................................................ 23
2.3. 需求端：GaN 在电力电子及射频中硅片用量测算 ............................................................ 26
2.4. 需求端高速发展，但供给仍然不足，国产替代迫在眉睫 ............................................... 27
3. 下游应用：物理性能优势+节能减排需求，SiC 应用多点开花 .......................................... 27
3.1. SiC 在新能源汽车领域备受青睐，未来五年带动 60 亿美元市场 ................................ 29
3.2. SiC 在充电基础设施市场空间广阔，将在直流充电桩带动下实现突破 ..................... 31
3.3. SiC 在光伏发电领域优势显著，为系统的小型高效带来可能 ....................................... 32
4. 下游应用：光电+射频+电力电子起量，GaN 应用场景广阔 ............................................. 34
4.1. GaN 下游市场 2022 超十亿美元，电力电子、射频、光电领域起量朝夕................ 35
4.2. GaN 在光电子领域占据主要市场，是制造 Micro-LED 芯片的优选 ........................... 36
4.3. GaN 在电力电子市场深受认可，消费快充+汽车电子增长空间广阔......................... 37
4.4. GaN 在射频领域市场潜能可观，为 5G 时代功率放大器核心 ...................................... 38
4.5. GaN 异质外延方面产品线持续扩充完善，Si 基 GaN、SiC 基 GaN 前景广阔 ........ 41
5. 产业竞争格局：美日欧三足鼎立，我国渐行渐近................................................................. 44
5.1. 海外市场持续渗透，美日欧三足鼎立 .................................................................................... 44
5.1.1. 全球展开全面战略部署，各国抢占第三代半导体战略制高点 .......................... 44
5.1.2. SiC 美国优势显著，欧洲产业链完备，日本在设备和模块技术方面领先 .... 45
5.1.3. GaN 国际产业格局初定，美日欧三足鼎立 .............................................................. 46
5.2. 政策和市场双轮推动，中国第三代半导体产业发展前景光明 ...................................... 47
5.2.1. 我国政策持续向好，扶持力度不断增强 ................................................................... 48
5.2.2. 我国碳化硅产业研发实力提升，与先进水平差距缩小 ........................................ 48
5.2.3. 多方配合推动创新，中国 GaN 产业发展正当时 .................................................... 50
6. 海外半导体公司情况：群雄争霸，先发制人 ......................................................................... 50
6.1. CREE：宽禁带化合物半导体龙头 ............................................................................................ 50
6.2. 英飞凌：SiC 领域领军人，GaN 已投入量产 ....................................................................... 51
6.3. 意法半导体：与终端应用企业形成强绑定，完善产业布局 .......................................... 54
6.4. 住友电工：全球第三代半导体射频领域引领者 ................................................................. 56
6.5. 三菱电机：第二代 SiC 功率模块优势显著，积极探索 GaN-HEMT ............................ 58
6.6. 纳微半导体：GaN 功率芯片设计领军者，推动下一代氮化镓技术发展 .................. 60
7. 我国公司情况：厚积薄发，未来可期 ..................................................................................... 61
7.1. 三安光电: 化合物半导体业务多轮驱动, 加速替代海外供应商 ...................................... 61
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