深度剖析第三代半导体材料氮化镓市场现状

       在第三代半导体材料产业链制造以及应用环节上，SiC可以制造高耐压、大功率电力电子器件如MOSFET、IGBT、SBD等，用于智能电网、新能源汽车等行业。与硅元器件相比，GaN具有高临界磁场、高电子饱和速度与极高的电子迁移率的特点，是超高频器件的极佳选择，适用于5G通信、微波射频等领域的应用。具体来看，氮化镓产业链与碳化硅产业链环节无较大差别，同样分为衬底、外延片和器件环节。尽管碳化硅被更多地作为衬底材料，但国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等；从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等；从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

氮化镓作为第三代半导体材料，有更高的禁带宽度，是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系，下游应用包括微波射频器件(通信基站等)，电力电子器件(电源等)，光电器件(LED照明等)。不过，第三代半导体材料中，受技术与工艺水平限制，氮化镓材料作为衬底实现规模化应用仍面临挑战，其应用主要是以蓝宝石、硅晶片或碳化硅晶片为衬底，通过外延生长氮化镓以制造氮化镓器件。

根据预测，2020年末，GaN射频器件市场规模将达到7.5亿美元，年均复合增长率20%。目前氮化镓器件已应用于5G通信基站射频收发单元、消费类电子快速充电器、电动汽车充电机OBC等领域。

（一）LED领域

其中LED领域占比达70%。随着LED芯片技术和制程持续更新迭代，LED照明产品的发光效率、技术性能、产品品质、成本经济性不断大幅提升；再加上产业链相关企业和投资不断增多，LED光源制造和配套产业的生产制造技术不断升级，终端产品规模化生产的成本经济性进一步提高，目前LED照明产品已成为家居照明、户外照明、工业照明、商业照明、景观亮化、背光显示等应用领域的主流应用，LED照明产品替代传统照明产品的市场渗透率不断提升，市场需求持续增长。

根据国家半导体照明工程研发及产业联盟（CSA）的统计，中国LED照明产品国内市场渗透率（LED照明产品国内销售数量/照明产品国内总销售数量）由2012年的3.3%快速提升至2018年的70%，远超全球平均水平。

中国是LED照明产品最大的生产制造国，随着国内LED照明市场渗透率快速攀升至七成以上，LED照明已基本成为照明应用的刚需，国内的LED照明市场规模呈现出较全球平均水平更快的增长势头。

（二）5G基站领域

目前采用氮化镓的微波射频器件主要用于军事领域、4G/5G通讯基站等，由于涉及军事安全，国外对高性能氮化镓器件实行对华禁运。因此，发展自主氮化镓射频功放产业，有助于打破国外垄断，实现自主可控。2020年8月17日，在“点亮深圳，5G智慧之城”发布会上，深圳市市长陈如桂正式宣布深圳市实现5G独立组网全覆盖，深圳率先进入5G时代。截至8月14日，深圳已建成46480个5G基站，截至7月26日，深圳已建成5G基站4.5万个，提前一个月完成深圳此前8月底前完成4.5个5G基站建设的目标。目前，深圳5G产业规模、5G基站和终端出货量全球第一。

从全国各省市最新公布的5G基站建设计划来看，据不完全统计，此前已有29个省市公布了2020年5G基站建设计划。广东5G大提速，2020年建设6万座5G基站。从广东省政府新闻办举行第49场疫情防控新闻发布会,省工业和信息化厅副厅长杨鹏飞表示，2020年将全面加速5G网络建设，争取年内建设6万座5G基站，全省5G用户数量达到2000万。预计2020年，以5G基站和数据中心为代表的新型信息基础设施投资会超过500亿元。以下是全国各省市2020年5G基站建设计划情况：

（三）光伏领域

GaN和SiC器件进入光伏市场，将为小型系统带来更大的竞争优势，主要包括：更低的均化电力成本，提升通过租赁和电力购买协议而销售的电能利润。此外，这些器件还能改善性能和可靠性。据北极星太阳能光伏网援引研究机构LuxResearch报告显示，受太阳能模组的下游需求驱动，宽禁带半导体――即碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)将引领太阳能逆变器隔离器市场在2020年达到14亿美元。

近年来，全球光伏新增装机容量规模持续增加。尽管中国受“531光伏新政”影响，2018年和2019年国内的光伏新增装机容量下滑，但得益于印度、墨西哥等新兴光伏市场的快速发展，以及欧洲市场复苏。随着光伏技术提升，光伏发电成本不断降低，未来光伏发电具有广阔的增长空间。光伏支架作为光伏电站的关键设备之一，将随着全球光伏电站新增装机容量的增长而增长。2020年1-2季度全国新增光伏发电装机1152万千瓦。

数据来源：国家能源局、中商产业研究院整理

文稿来源：今日半导体

图片来源：拍信网