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第三代半导体材料的选择必须解决:技术,资金和成本emt

发布时间:2021-06-06相关聚合阅读:

原标题:要解决的第三代半导体材料的选择:技术,资金,成本

作者:王汉兴

回顾2020年,新的冠状肺炎流行继续影响全球半导体产业链。同时,国际贸易形式的变化给国内半导体产业的发展和突破带来了严峻的挑战。在这种情况下,随着功率器件行业的兴旺发展,以碳化硅和氮化镓为核心的第三代半导体材料逐渐成为市场关注的焦点。

其中,第三代半导体与前两代相比仍处于发展初期,国内外领先制造商之间的差距相对较小。那么,第三代半导体材料能否成为国内半导体行业实现完全自主的突破口?行业中存在哪些问题和瓶颈?所谓的"曲线超车"是绝望的还是"狡猾的"?

理论基础:功率半导体激活增长空间

要回答上述问题,我们首先必须对第三代半导体产业链有一个总体了解。第三代半导体材料主要包括碳化硅,氮化镓,金刚石等,它们也被称为宽带隙半导体材料。与第一,第二代半导体材料相比,第三代半导体材料具有导热系数高,击穿场强高,饱和电子漂移率高,键合能高的优点,可以满足现代电子技术对半导体材料的要求。高温,大功率,高压,高频,高辐射要求。目前,第三代半导体材料主要用于功率半导体领域,其应用场景包括新能源汽车,高铁,新一代移动通信,智能电网,航空,航天等。从应用角度来看,第三代半导体材料与国内新型基础设施和消费电子市场密切相关。

中国是世界上最大的功率半导体消费市场。根据IHSMarkit的预测,2018年全球功率器件市场将约为391亿美元。预计到2021年市场将增长到441亿美元。增长率为4.1%。在国内市场上,2018年需求规模为138亿美元,增长率为9.5%,占全球需求的35%。预计2021年国内市场需求规模将达到159亿美元,年增长率为4.8%。

映射:金融部门上市公司研究院资料来源:全球半导体贸易统计组织

从上图可以看出,近年来全球功率半导体市场的规模增长趋于稳定,国内平均增长率在国际市场上略高。实际上,功率半导体的产业链在工业控制和消费电子两个主要应用领域中已经比较完整,并且技术也相对成熟,因此增长的灵活性很低。但是,随着近几年国内新的基础设施概念的兴起,功率半导体的应用领域已逐渐扩展到5G,新能源,轨道交通,智能电网和变频家用电器等增量市场,从而获得了新的长效产品。长期增长动力。

图:金融业上市公司研究院资料来源:华润微观招股说明书

从主要产品结构可以看出,IGBT和MOSFET等近期流行词是功率半导体中的相关产品。场地。根据IHSMarkit的预测,MOSFET和IGBT将在未来五年成为最强劲的半导体功率器件。此外,第三代半导体材料的应用还包括在三个热点地区建设5G新基站,智能电话和新能源汽车。根据CenturySecurities的研究报告,2019年用于5G宏基站的PA功率放大器数量达到1843.2万,预计到2020年将达到7372.8万,同比增长4倍。预计到2020年,基于GaN技术的基站功率放大器的比例将从去年的50%增加到58%;在智能手机领域,2020年全球GaN充电器市场预计将达到24.41亿元人民币,到2022年预计将达到87.74亿元人民币。

总而言之,在新基础设施的推动下,新能源汽车,旭晓网消费电子产品,智能电网,轨道交通,LED,5G和其他新兴市场通过向上游第三代电力设备的发展而增长。半导体材料产业因此为该产业的发展打开了新的"窗口"。市场需求的客观存在为国内第三代半导体材料产业的"曲线超前"提供了理论基础。

实际操作:"技术%2B资本"是突破的关键

从理论上讲,相关国内产业链中的企业是实现"曲线"的主要参与者超车"和关键。从全球市场结构的角度来看,根据IHSMarkit的统计,在功率半导体领域,2018年全球功率半导体市场份额最高的公司是德州仪器(TI),英飞凌,安森美半导体和意法半导体(STMicroelectronics);其中,英飞凌,德州仪器(TexasInstruments)和安森美半导体(ONSemiconductor)也在中国功率半导体市场占有率最高的公司中。

Omida统计数据显示,2019年全球功率半导体市场约为468亿美元。其中,中国约占全球市场的36%。就本地化而言,2017年主要功率半导体器件的本地化率不到50%,主要产品IGBT模块,MOSFET,晶闸管和整流器的本地化率仅为30%。

根据Yole的统计数据,在上游材料领域,以导电产品为例,美国占2018年全球碳化硅晶片产量的70%以上,仅CREE占了更多超过一半的市场份额,还有很大的剩余份额,其中一部分被日本和欧洲的其他碳化硅公司占领。国内碳化硅晶片制造商占不到3%的市场。从以上数据可以看出,与国内半导体产业的其他领域一致,自主替代仍然是第三代半导体材料及其应用的主要任务之一。

今年初,星电半导体,华丰测控,华润微电子等第三代半导体材料及相关功率半导体领域的重要制造商陆续登陆A股市场。。随着市场关注度的迅速提高,以及资本和资本的叠加,第三代半导体材料行业的自主替代过程加速了。目前,与第三代半导体概念相关的A股共有45只,其中9只将于2020年上市。一些主要制造商的业务和市值如下:

映射:上市研究所金融业公司资料来源:巨灵财经

从资本市场的表现来看,第三代半导体指数年内上涨了6.91%,略低于大盘。在成分股方面,StarSemiconductor的增幅最大,达到1794.09%,迄今为止共有16只股票,年初至今涨幅均超过100%。从市场价值分布的角度来看,如下图所示:

绘图:金融业上市公司研究院来源:巨灵金融

总体而言,A股票第三代半导体概念产业的整体市值不大,大量上市公司集中在300亿以下的市值,个股的年增长率呈现出更加明显的两极分化趋势。

映射:金融领域的上市公司数据来源:巨灵金融

从2020年上半年第三代半导体行业主要上市公司的运营数据来看,大多数公司的收入和收入均实现了增长。利润,而利润增长通常高于收入增长。就研发而言,根据2020年半年度报告年报数据,第三代半导体产业的平均R&D比例为5.25%,其中总市值超过200亿元的企业的平均R&D投资占6.05%。

映射:上市公司金融部门研究所数据来源:巨灵财经

如上图所示,2020年上半年第三代半导体公司的毛利率与公司的比重之间没有明显的正相关关系。研发投入。但是总体上,大多数市值最高的公司都具有更高的研发投资比率和毛利率。第三代半导体是技术密集型产业,因此对企业的研发投入和研发周期提出了更高的要求。以碳化硅为例。尽管已经进行了数十年的研究,但是当前的碳化硅生长技术仍仅由美国,德国和日本的少数制造商掌握,并且大规模工业化之间仍然存在一定差距。

当前,全球第三代半导体材料产业面临的问题对于国内公司而言既是挑战,也是机遇。与前两代半导体材料相比,第三代仍处于发展初期,因此国内外领先的制造商基本处于相同的起跑线。此外,庞大的内需市场与"十四五"规划以及新材料领域新基础设施的发展需求相叠加,为国内相关制造商提供了良好的发展土壤。最后,随着资金的不断发展,国内第三代半导体公司的突破和升级具有实际的可操作性。

"曲线超车"仅仅是个开始

因此,凭借理论基础和实际可操作性,第三代半导体材料能否成为实现"曲线超车"的国内半导体产业链""重要的机会是什么?在回答这个问题之前,我们必须首先弄清两个前提:1)功率半导体≠所有半导体。第三代半导体材料并不是在所有情况下的最佳解决方案。2)从技术突破到实现民用还有很长的路要走。成本问题至关重要。

结合以上两个前提,首先,在应用链路中,碳化硅可以制造高压,大功率电子设备,例如MOSFET,IGBT等,其中大多数都使用在智能电网和新能源汽车行业。氮化镓具有高临界磁场和高电子饱和速度的特性,适用于5G通信和微波射频等应用。因此,第三代半导体材料的主要应用场景是功率器件和射频器件,与整个半导体产业链的市场规模相比仍然相对有限。主流存储,电路和其他手机芯片仍由硅占据主导地位,而硅是当前该领域最大的市场。

绘图:金融部门上市公司研究所的数据来源:赛迪顾问智库,世纪证券研究所

事实上,在新能源和新材料领域,成本通常起着决定性的作用。更换新旧并非没有成本。如果不能将第三代半导体材料的成本降低到合理的范围,那么大多数制造商将无法接受该成本。尽管第三代半导体材料在功率器件等方面具有明显的优势,并且在光电子和高频微波器件中具有发展潜力,但与第一代半导体材料硅相比,它们在某些方面没有任何成本效益优势。逻辑设备。根据《华安证券研究报告》的数据,当前碳化硅产业发展的瓶颈主要是碳化硅衬底的成本高达硅的4-5倍。预计在接下来的3-4年中,价格将逐渐下降至硅价格的两倍。

因此,国内第三代半导体材料产业在新的基础设施和消费电子产品的推动下,市场潜力巨大。同时,本地化替代还包含巨大的发展空间。该行业的长期增长逻辑是客观存在的。就技术突破而言,毋庸置疑,国内半导体行业的自主过程并非"智能"的。如果可以实现"曲线超车",那仅仅是开始。在打破技术壁垒的基础上,真正实现了这一目标。"公平价格"和突破成本瓶颈,是第三代半导体产业乃至整个半导体产业健康发展的保证。

资料来源:金融业上市公司研究院返回搜狐以了解更多信息

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