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 微信扫码 ，海量资源到手1.进群即领福利《报 告与资源合编》， 内有近百行业、上万份行研、管理及其他学 习资源免费下载； 2.每日学习分享6+份精选行研资料； 3.群友信息交流，群主免费解答并提供相关行业报告。 报告收集整理于网络，只用于 群友学习 ，请勿他用知识星球 行业与管理资源社群 1.无限制下载行业研究报告、咨询公司管理方案，企 业运营制度、科技方案与大 咖报告等。 2.每月同步更新 3000+份最新行业资源；涵盖科技、金融、教育、互联网、房地产、 生物制药、医疗健康等行研报告、科技动态、管理方案； 微信扫码 ，工作轻松无忧 扫一扫二维码或添加客服微信（微信号：Teamkon3）免费报告等你取。 添加好友请备注：姓名+单位+业务领域行业与管理资源微信群 业务合作联系微信：Teamkon3 www.swsresearch.com 2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 。  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 ，RFGaN 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 。 rQsNrOnRsMnRrNtOsQsMtM6MdNaQnPqQpNqQfQoOwPjMtQrR8OpPuNwMpOoQwMpPnR 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 www.swsresearch.com 41.1 GaAs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/cm^3 禁带宽度 1.42 e V 原子密度 4.5x10^22 个/cm 击穿场强 3.3 kV/cm 分子式重量 144.64 饱合漂移速度 2.1x10^7cm/s 纵向弹性模量 7.55x10^11dyn/cm^2 电子迁移率 (非掺) 8500 cm^2/(V·s) 横向弹性模量 3.26x10^11dyn/rm 电子迁移率 (掺硅1x10^18/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/( g·K) 熔点 1238 C 资料来源： chemical book ，申万宏源研究表1：砷化镓相关性质 www.swsresearch.com 51.2 主要应用领域 微电子 •射频（PA、RFSwitch ，LNA）:GaAs 具有载波聚合和多输入多输出技术所需的高功率和高线性度 ， 是6GHz 以下频段的主流技术 。 光电子 •激光（VCSEL 激光器 、光电二极管 ）：激光器件体积很小 ,使用寿命长 ，容量大 。 •LED（红橙黄 LED、红外LED） •光伏（太阳能电池 、新型光伏器件 ）:转换效率高 、抗辐射能力强 、耐高温 。 图1：砷化镓产品：功放、 VCSEL 激光器、太阳能电池 资料来源： 电子工程世界，申万宏源研究 www.swsresearch.com 61.3 下游主要厂商 下游：射频器件 、LED、激光、光伏器件 •射频器件：主要是滤波器和功率放大器 。代表公司为 Skyworks 、Qorvo 、Broadcom •LED：虽然目前成熟的工艺仍然以蓝宝石为主 ，但GaAs 作为四元系红黄光的衬底材料优势 明显，主要厂商包括欧司朗 、三安、晶电等 •激光器：之前主要用于制作 Vcsel ，主要用于数据中心 ，后面3D传感、人脸识别 、激光雷 达等会带来新增量 •光伏器件：宇宙空间探测的太阳能电池 ，地面还未大规模使用 表2:下游主要厂商 射频器件 LED 激光器 光伏器件 Skyworks 欧司朗 Finisar Emcore Qorvo 三安光电 Lumentum SpectroLab Broadcom 晶元光电 纵慧光电 中国航天科技集团 乾照光电 华芯半导体 中电科第 18研究所 资料来源：新材料在线，申万宏源研究 www.swsresearch.com 71.4 行业发展现状 技术较为成熟 ，成本相对更有优势 •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 。 受益5G，产值有望稳步增长 •近年来 ，GaAs 产量稳定增长 ，虽然19年由于手机出货量下滑 ，砷化镓产值受到一些影响 ，但 是随着 5G手机的不断普及 ，未来仍有较大的成长空间 。Yole预测，2019 年以后产值将以不低 于年复合 10%的增长率增长 。 0102030405060708090100 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 砷化镓市场总产值（单位：亿美元）图2：砷化镓市场稳步增长 资料来源： Yole，申万宏源研究