中信建投:第三代半导体潮起

　　GaN 行业深度：5G 、快充 、UVC —— 第三代半导体潮起

　　雷鸣 leiming@csc.com.cn 执业证书编号：

　　研究助理 刘双锋 liushuangfeng@csc.com.cn

　　研究助理 朱立文 zhuliwen@csc.com.cn 

　　射频 GaN 在 在 5G 基站和军用雷达的应用中 独具优势GaN 射频器件具有高频、高功率、宽带宽、低功耗、小尺寸的特点，能在 5G 时代节省宝贵的 PCB 空间，并达到良好的功耗控制。GaN-on-Si 有望挑战 BTS 和 RF 功率市场中现有的 LDMOS 解决方案。到2024 年 GaN 射频市场空间可达 20 亿美元，CAGR 达 21%，主要由军用雷达和无线基础设施市场拉动。全球市场主要由以 Cree 和住友电工为代表的美日企业统治，国内厂商如三安光电、海特高新、华进创威在 GaN RF HEMT 领域有一定实力。

　　快充 、汽车电子 、消费电子推动功率GaN放量

　　GaN在电源管理、发电和功率输出方面具有明显的技术优势。在600伏特左右电压下，其在芯片面积、电路效率和开关频率方面明显优于硅，这使电源产品更为轻薄、高效。并且，GaN 充电器体积小、功率高、支持 PD 协议，有望在未来统一笔电和手机的充电器市场，市场前景广阔。预计 2024 年 GaN 电源市场将超过 3.5 亿美元，CAGR达 85%，GaN 快充是主要推动力量。全球市场由 Infineon、EPC、GaN Systems、Transphorm和Navitas等公司主导，产品主要由TSMC，Episil、X-FAB 代工。国内新兴代工厂中，三安光电和海特高新具有量产 GaN 功率器件的能力。

　　疫情中短期内刺激 光电市场 ， 基于 GaN 的 深紫外 UVC 需求高涨GaN 因其材料的高频特性是制备紫外光器件的良好材料，GaN 基紫外激光器在紫外固化、紫外杀菌等领域有重要的应用价值。疫情期间，中美都已启用基于 GaN 的 UVC 进行消毒杀菌。2018 年全球 UVLED 市场规模达 2.99 亿美金，预计到 2023 年市场规模将达 9.91 亿美金，2018-2023 年复合增长率达到 27%。目前市场上高端的深紫外LED 产品仍以日本、韩国厂商为主，国内有布局深紫外芯片-封装-模组产业链的青岛杰生（圆融光电），深紫外 LED 芯片的三安光电、湖北深紫、中科潞安、华灿光电、鸿利秉一，以及高性能紫外传感芯片的镓敏光电。

　　投资建议

　　我们认为，5G 对高功率射频的需求，手机和笔电对高效轻小快充的需求将在 2020-2021 年爆发，疫情对深紫外 UVC 的需求将在 2020年短期内集中爆发。中长期来看，三类需求面对的都是 GaN 器件的蓝海市场，具有可观的增长空间。我们建议关注三安光电（600703.SH）、海特高新（002023.SZ）、闻泰科技（600745.SH）、华灿光电（300323.SZ）、士兰微（600460.SH）等。

　　风险提示

　　技术创新进度缓慢、市场推广不及预期、消费市场需求疲软

　　一、 第三代半导体 GaN ：射频、电源、光电子广泛运用

　　1.1 5G 时代， 第三代半导体优势明显

　　第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。它们在国际信息产业技术中的各类分立器件和集成电路、电子信息网络工程等领域得到了极为广泛的应用。

　　第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物

　　半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。第二代半导体材料主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。

　　第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度 Eg>2.3eV）的半导体材料。

　　宽禁带半导体是高温、高频、抗辐射及大功率器件的适合材料。与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从目前第三代半导体材料及器件的研究来看，较为成熟的第三代半导体材料是 SiC 和 GaN，而 ZnO、金刚石、氮化铝等第三代半导体材料的研究尚属起步阶段。

　　1.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景