預見2023:《2023年中國第三代半導體行業全景圖譜》(附市場規模、競爭格局和發展前景等)

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20 蔣金成 ? 2022-11-12 14:00:43  來源:前瞻產業研究院 E21234G1

行業主要上市企業:目前國內第三代半導體行業的上市公司主要有華潤微(688396);三安光電(600703);士蘭微(600460);聞泰科技(600745);新潔能(605111);露笑科技(002617);斯達半導(603290)等。

本文核心數據:第三代半導體分類;SiC;GaN電子電力和GaN微波射頻產值;SiC;GaN電子電力和GaN微波射頻市場規模

行業概況

1、定義

以碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AIN)為代表的寬禁帶半導體材料,被稱為第三代半導體材料,目前發展較為成熟的是碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)。

與傳統材料相比,第三代半導體材料更適合制造耐高溫、耐高壓、耐大電流的高頻大功率器件,因此,其為基礎制成的第三代半導體具備更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的導熱率,以及更強的抗輻射能力等諸多優勢,在高溫、高頻、強輻射等環境下被廣泛應用。

圖表1:第三代半導體特性

第三代半導體主要包括碳化硅(SiC)、氮化鋁(AlN)、氮化鎵(GaN)、金剛石、氧化鋅(ZnO),其中,碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)并稱為第三代半導體材料的“雙雄”,是第三代半導體材料的典型代表。

圖表2:第三代半導體分類

2、產業鏈剖析:產業鏈涉及多個環節

第三代半導體產業鏈分為上游原材料供應,中游第三代半導體制造和下游第三代半導體器件環節。上游原材料包括襯底和外延片;中游包括第三代半導體設計、晶圓制造和封裝測試;下游為第三代半導體器件應用,包括微波射頻器件、電力電子器件和光電子器件等。中國第三代半導體行業產業鏈如下:

圖表3:第三代半導體行業產業鏈

第三代半導體產業鏈各個環節國內均有企業涉足。從事襯底片的國內廠商主要用露笑科技、三安光電、天科合達、山東天岳、維微科技、科恒晶體、鎵鋁光電等等;從事外延片生產的廠商主要有瀚天天成、東莞天域、晶湛半導體、聚能晶源、英諾賽科等。蘇州能訊、四川益豐電子、中科院蘇州納米所等;從事第三代半導體器件的廠商較多,包括比亞迪半導體、聞泰科技、華潤微、士蘭微、斯達半導、揚杰科技、泰科天潤等。

圖表4:第三代半導體產業鏈全景圖譜

行業發展歷程:興起的時間較短

中國第三代半導體興起的時間較短,2013年,科技部863計劃首次將第三代半導體產業列為國家戰略發展產業。

2016年,為第三代半導體發展元年,國務院國家新產業發展小組將第三半導體產業列為發展重點,國內企業擴大第三半導體研發項目投資,行業進入快速發展期。

2018年1月,中車時代電氣建成國內第一條6英寸碳化硅生產線;2018年,泰科天潤建成了國內第一條碳化硅器件生產線;2019年9月,三安集成已建成了國內第一條6英寸氮化鎵(GaN)、砷化鎵(GaAs)外延芯片產線并投入量產。在2020年7月,華潤微宣布國內首條6英寸商用SiC晶圓生產線正式量產。

2020年9月,第三代半導體寫入“十四五”規劃,行業被推向風口。

圖表5:中國第三代半導體行業發展歷程

行業發展現狀

1、產值規模逆勢增長

隨著5G、新能源汽車等市場發展,第三代半導體的需求規模保持高速增長。同時,中美貿易戰的影響給國產第三代半導體材料帶來了發展良機。2020年以來,在國內大半導體產業增長乏力的大背景下,我國第三代半導體產業實現逆勢增長。

2021年我國第三代半導體產業電力電子和射頻電子兩個領域實現總產值達127億元,較2020年增長20.4%。

圖表6:2017-2021年中國第三代半導體材料市場規模(單位:億元)

其中SiC、GaN電力電子產值規模達58億元,同比增長29.6%。GaN微波射頻產值達到69億元,同比增長13.5%,較前兩年稍有放緩。

圖表7:2017-2021年中國第三代半導體細分市場產值(單位:億元)

2、產能大幅增長但仍供應不足

根據CASA數據顯示截至2020年底,我國SiC導電型襯底折算4英寸產能約40萬片/年,SiC-on-SiC外延片折算6英寸產能約為22萬片/年,SiC-onSiC器件/模塊(4/6英寸兼容)產能約26萬片/年。

GaN-on-Si外延片折算6英寸產能約為28萬片/年,GaN-on-Si器件/模塊折算6英寸產能約為22萬片/年。

圖表8:2020年中國第三代半導體產能統計(單位:萬片/年,%)

2021年,第三代半導體產能建設項目如火如荼開展,據CASA不完全統計,2021年大陸地區SiC襯底環節新增投產項目7項,披露新增投產年產能超過57萬片。三安半導體、國宏中能、同光科技、中科鋼研、合肥露笑科技等企業相繼宣布進入投產階段。此外,微芯長江、南砂晶圓、澤華電子三家宣布SiC項目工程封頂。

圖表9:2021年中國大陸地區主要第三代半導體項目建設動態

但隨著新能源汽車、5G、PD快充等市場的發展,我國國產化第三代半導體產品無法滿足龐大的市場需求,目前有超過八成產品以來進口??梢姷谌雽w產品國產化替代空間較大。

3、電力電子器件市場規模超70億元

2017-2021年,中國SiC、GaN電力電子器件應用市場快速增長。2021年我國SiC、GaN電力電子器件應用市場規模達到71.1億元,同比增長51.9%,第三代半導體在電力電子領域滲透率超過2.3%,較2020年提高了0.7個百分點。

圖表10:2017-2021年中國SiC、GaN電力電子器件應用市場規模(單位:億元)

目前,GaN電力電子器件主要應用在快充領域。SiC電力電子器件重點應用于新能源汽車和充電樁領域。我國作為全球最大的新能源汽車市場,第三代半導體器件在新能源汽車領域的滲透快于整車市場,占比達57%;PD快充占9%;PV光伏占了7%。

圖表11:2021年中國SiC、GaN電力電子器件下游應用分布(單位:%)

2021年,我國GaN微波射頻器件市場規模約為73.3億元,同比增長11%。其中國防軍事與航天應用規模34.8億元,成為GaN射頻主要拉動因素。

圖表12:2017-2021年中國GaN微波射頻器應用市場規模(單位:億元)

全國各地5G基站建設在近幾年達到高峰,2021年無線基礎設施是我國GaN微波射頻器件的主要應用領域,占比約50%,其次為國防軍事應用,市場占比約為43%。

圖表13:2021年中國GaN射頻器件下游應用分布(單位:%)

行業競爭格局

1、區域競爭格局:江蘇省第三代半導體代表性企業分布最多

當前,我國第三代半導體初步形成了京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角、中西部等五大重點發展區域。

從我國第三代半導體行業產業鏈企業區域分布來看,第三代半導體行業產業鏈企業在全國絕大多數省份均有分布。其中河南省第三代半導體企業數量分布最多,同時山東、江蘇和甘肅等省份企業數量也相對集中。

圖表14:2022年中國第三代半導體產業鏈生產企業分布熱力地圖

從代表性企業分布情況來看,江蘇省第三代半導體代表性企業分布最多,如蘇州納維、晶湛半導體、英諾賽科等。同時廣東、山東代表性企業也有較多代表性企業分布。

圖表15:中國第三代半導體產業鏈代表性企業區域分布圖

2、企業競爭格局:主流企業加速擴張布局

經過初期的發展,第三代半導體迅速在新能源汽車、5G基站、PD快充等領域應用,市場規模增長迅速。同時,行業內的競爭也逐漸加劇。為了迎合市場需求,搶占市場地位,國內主流半導體企業均加強在第三代半導體產業的布局,擴充第三代半導體的產能。其中,代表性的主流企業有三安光電、中電科55所、泰科天潤等。

圖表16:中國第三代半導體行業代表性企業業務布局情況

行業發展前景及趨勢預測

1、2027年行業規模有望超過900億元

第三代半導體已經寫入“十四五”規劃。根據CASA的預測,在國家政策的支持和下游需求增長的背景下,預計未來五年,我國SiC、GaN電力電子器件應用市場將以45%的年復合增長率增長至2027年的超660億元;GaN微波射頻器件市場規模將以22%的年均復合增長率增長至2027年的超240億元。2027年第三代半導體整體市場規模有望超過900億元。

圖表17:2022-2027年中國第三代半導體行業市場規模預測(單位:億元)

2、國產化進程將加速

未來,在市場規模趨勢方面,我國第三代半導體行業將持續保持高速增長;在細分產品發展趨勢方面,SiC需求將會增長,GaN應用場景將進一步拓展;在技術發展趨勢方面,大尺寸Si基GaN外延等問題將會有所進展。

圖表18:第三代半導體行業發展趨勢

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2023-2028年中國第三代半導體材料行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告
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