新銳 | 氮化镓挑起半導體界的大梁,進入倒計時?

  近些年,由於第三代半導體材料的相關研究大多處於初級階段,圍繞其展開的各種爭論不絕於耳,其中最為激烈的便是碳化矽(SiC)、氮化镓(GaN)的“一哥”之爭。而最近,無論是從研發應用引起的市場反響來講,還是從年後股票市場追捧程度來看,氮化镓王者之相已露端倪。

  眾所周知,第三代半導體又稱寬禁帶半導體,相較於第一代和第二代半導體材料,具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點和優勢,以碳化矽(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化鋅(ZnO)、金剛石、氮化鋁(AlN)等材料為代表。

  氮化镓將引領半導體革命

  由於碳化矽、氮化镓之外的其他第三代半導體材料大多處於實驗室研發階段。從應用領域上來講,氮化镓可以在1~110GHz 範圍的高頻波段應用三大領域是LED(照明、顯示)、射頻通訊、高頻功率器件;碳化矽主要應用領域在電網、軌道交通、電動汽車及充電樁領域。氮化镓適用於高頻領域,碳化矽則主要適用於高壓領域。從兩者各自的特性,碳化矽是襯底材料最優的選擇,以此生長碳化矽的外延片適合高壓功率半導體,生長氮化镓的外延片適合中低壓功率半導體、LED、射頻。如果搭配碳化矽的襯底,氮化镓性能會更優異。

  

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  氮化镓的應用研究比碳化矽要晚,但是近些年表現更為搶眼,原因有二:首先,氮化镓在降低成本方麵顯示出了更強的潛力。目前主流的氮化镓技術廠商都在研發以矽為襯底的氮化镓的器件,以替代昂貴的碳化矽襯底。有分析預測到2019年氮化镓MOSFET的成本將與傳統的矽器件相當。其次,由於氮化镓器件是個平麵器件,與現有的矽半導體工藝兼容性強,這使其更容易與其他半導體器件集成。

  近幾年,氮化镓凡是出現,必定引起行業震動。在miniLED應用方麵,去年6月矽穀創業公司Mojo Vision公開了超高效和明亮的微米級氮化镓LED屏幕,在芯片上使用氮化镓像素製成完整的陣列;射頻應用方麵主要是基站PA,去年底三安集成為華為代工PA芯片,采用高頻性能更好的GaN材料;在功率器件氮化镓主要用在低壓上,今年2月13日小米發布的體積更小、性能和功率倍增的65W氮化镓充電器引爆充電器市場,氮化镓相關概念股瞬間大漲,截止到2月17日A股相關上市公司中,三安光電、士蘭微、華微電子和海特高新均實現了大漲,21隻個股市值累計增加292億。行業預計2025年氮化镓的市場規模超過100億美元。

  將持續受益於氮化镓材料技術發展得國內優質上市公司標的有:

  海陸重工:旗下江蘇能華是氮化镓的IDM企業有專業研發、生產以氮化镓( GaN)為代表的複合半導體高性能晶圓,並用其做成功率器件。其在小米充電器發布後實現6個一字板;

  

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  三安光電:LED照明龍頭,miniLED龍頭,第三代半導體芯片代工龍頭,已建成國內第一條第三代半導體6″生產線,格力入股,給華為代工射頻PA,未來有望成為5000億市值的龍頭企業。

  聞泰科技:收購的安世半導體在車載OBC 領域全球領先,安世入股的Transphorm 已經獲得了車規級的認證,單車On-Board-Charge 的用量是5-6 顆GaN FET,按照單顆6 美元計算,單車OBC 價值量有30 美元之多。居於安世在汽車半導體中的地位,後續會開發出碳化矽的MOSFET模塊,該部件占電動車成本的5%~10%,目前正處於電動車爆發式增長的階段,聞泰也將是最大的受益者。聞泰的手機ODM+安世的汽車半導體IDM融合,手機產業向上遊的手機芯片拓展,汽車半導體向下遊的汽車電子發展,未來成長為消費電子和汽車電子製造雙龍頭的唯一標的,證券公司給予5000億的市值預估。


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