第三代半导体碳化硅的战略风向标

第三代半导体碳化硅的战略风向标,第1张

新能源 汽车 、轨道交通、5G技术、智能电网等产业的快速发展,提高了电子技术对高温、高功率、高压、高频的器件需求,第三代半导体应运而生。目前,全球半导体材料以领先国内更新的速度完成了第三代半导体的研发以及部分应用。碳化硅材料是迄今发展最成熟的第三代半导体的核心,与氮化镓、金刚石、氧化锌共同组成新一代半导体材料。

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行业应用及前景

与传统的第一代、第二代半导体材料硅和砷化镓相比,碳化硅具有禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速度高、介电常数小等独特的性能,可以满足电机、功能转化器的小型化需求,提高新能源发电、电力传输的能量传导率,得以实现在智能电网、新能源电动 汽车 、轨道交通、工业电机上的广泛应用,成为半导体领域的热点。主要西方国家均制定了相应的发展规划,电子产业巨头也都投入巨资进行技术转化。

第三代半导体正引起一场清洁能源和电子技术的重大革命。电动车行业领导企业特斯拉在Model 3电动车中,将碳化硅MOSFET器件用在 汽车 主驱动控制器上,以达到降低传导和开关损耗的目标,从而延长续航里程。在特斯拉的认证和产品大势推广的基础上,可以预见整车企业会越来越多的在功率模块中采用碳化硅器件。根据IHS Markit预测,碳化硅半导体的市场规模将以平均每年25%的增速发展到2026年超过50亿美元。其中,JBS和MOSFET芯片作为碳化硅应用的主流产品,占据碳化硅市场约70%的份额。

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产业链介绍

碳化硅产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块环节,以及下游的应用环节。与硅基集成电路的制造类似,碳化硅器件的生产也有IDM和Fabless模式两种,当前以IDM模式为主。

作为典型的资本密集型和技术密集型产业,西方国家已对碳化硅持续投资超过30年。当前,西方企业掌握产业话语权,呈现美日欧三足鼎立态势。其中美国占据全球碳化硅产量的70%以上,典型公司为Cree公司、II-VI公司,Cree公司占据领跑者的位置;欧洲企业拥有完整的衬底、外延、器件以及应用产业链,典型公司为英飞凌、意法半导体等;日本企业在设备和模块开发方面具备优势,典型企业为罗姆半导体、三菱电机等。

尽管我国企业起步相对较晚,但在多个领域已经有所布局。衬底方面有中天科合达、山东天岳,外延片方面有瀚天天成、东莞天域,器件方面有中电科55所、基本半导体等。

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投资机会分析

碳化硅对于我国工业发展有重大战略意义,从传统的国家供电系统、新能源逆变器到近年快速崛起的新能源 汽车 ,再到用于军事与航天航空的精密器件,都有碳化硅器件的用武之地,蕴含着巨大的市场机会。

相对国际先进企业,我国碳化硅企业在材料研发、芯片设计、芯片制造和下游应用能力尚有较大差距。尽管如此,碳化硅产业格局尚未形成,且我国作为碳化硅下游的最大市场,随着制备技术的进步、需求拉动叠加成本降低,我们认为碳化硅的市场空间和进口替代需求必将打开,投资机会将不断涌现。

近期,华为通过旗下的哈勃 科技 投资有限公司投资了山东天岳公司,占股10%,上市公司天通股份、露笑 科技 、扬杰 科技 、三安光电均涉足了碳化硅项目。中咨华盖把握行业发展趋势,拟与下游产业龙头合作,投资一家具备碳化硅材料加工制造能力及新一代器件设计工艺标的,以促进碳化硅产业在中国的发展。

半导体分立器件制造行业主要上市公司:目前国内半导体分立器件制造行业上市公司主要有华润微(688396)、士兰威(600460)、科技(300373)、华微电子(600360)、信捷能(605111)、苏州固锝(002079)。

本文核心数据:半导体分立器件出货量、市场规模、区域分布。

1.英飞凌推动全球分立器件性能提升。

全球分立半导体器件诞生于上世纪中叶。20世纪50年代,功率二极管和功率三极管问世,并应用于工业和电力系统。六七十年代,晶闸管等分立器件发展迅速;20世纪70年代末,开发了平面功率MOSFET。80年代后期,沟槽功率MOSFET和IGBT逐渐出现,分立器件正式进入电子应用时代。90年代,超结MOSFET逐渐出现,打破了传统的“硅极限”,满足了大功率、高频的应用要求。2008年,英飞凌率先推出屏蔽栅功率MOSFET,分立器件性能进一步提升。

2.分立器件的全球供需明显受疫情影响。

-由于疫情,全球供应疲软。

新冠肺炎疫情对全球经济产生了巨大影响,包括半导体分立器件在内的许多行业都受到了负面影响。根据Statista的预测数据,2020年全球分立半导体器件出货量将达到4630亿。

随着病毒在全球传播,全球供应链中断,隔离期仍不确定。为了遏制新冠肺炎的蔓延,全球许多制造工厂都采取了停工控制措施。例如,由于马来西亚、中国和菲律宾的政府订单,安美半导体的大部分制造设施被关闭,影响了其向客户供应产品的能力。https://iknow-pic.cdn.bcebos.com/1e30e924b899a901545b9da60f950a7b0208f530?x-bce-process=image%2Fresize%2Cm_lfit%2Cw_600%2Ch_800%2Climit_1%2Fquality%2Cq_85%2Fformat%2Cf_auto


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