半导体全产业链国产化深度报告：奏响半导体国产化攻坚前进曲

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晶圆代工尖兵突进，SMIC 吹响前进号角

一季度业绩大超指引，先进+成熟制程驱动高增

一季度业绩大超此前指引，中芯国际吹响半导体国产化号角。中芯国际公布 2020Q1 业 绩情况，实现营收 9.05 亿美元，同比+35.28%，环比+7.80%；实现归母净利润 0.64 亿 美元，同比+422.85%，环比-27.69%；整体业绩创历史新高。公司预期二季度环比增长 3-5%，同比增长 18-20%。公司方面表示业绩大幅增长主要系市场需求和产品结构优于 预期。公司业绩优于业绩指引与市场预期，凸显全球半导体行业在疫情影响下仍保持相 当的承压韧性和增长动能，同时一定程度上反映了半导体行业未来经济复苏下行业景气 回升的潜力。

产品结构持续优化，成熟制程+先进制程驱动公司毛利持续上行。近两年中，自 2018 年 Q4 开始公司毛利率持续回升， 2020Q1 实现毛利率 25.8%，已接近 2018Q1 的 26.5%， 同比+7.6pct，环比+2.0pct。

成熟制程产能满载，先进工艺研发顺利。受益于摄像头、电源管理 IC、指纹识别、特殊 存储等应用需求强劲，公司成熟制程和先进制程占比持续提升。2020Q1 公司 55/65nm 制程产品占比同比+10.8pct，环比+1.6pct；28nm 制程产品同比+3.5pct，环比+1.5pct； 14nm 制程产品同比+1.3pct，环比+0.3pct。

根据集邦咨询旗下拓墣产业研究院分析，2020 年第一季晶圆代工厂的营收排名中，中 芯国际排名行业第五位，预计市场占有率为 4.5%。

根据ChipInsights的数据，2019年中国大陆本土晶圆代工整体营收为391亿元人民币， 中芯国际排名国内第一。（华虹集团包括华虹宏力合上海华力的营收，华润微和武汉新 芯只计算晶圆代工营收）

需求强劲成熟制程产能满载，先进制程产能持续开出

需求强劲，产能满载。公司 2020Q1 产能增加 27,500 片/月（折合 8 寸晶圆），主要系 天津 200mmFab、北京 300mmFab、上海 300mmFab，2020Q1 产能分别环比+5,000片/月、+9,000 片/月、+1,000 片/月（未折合 8 寸晶圆）。产能持续满载，产能利用率为 98.5%，同比+9.3pct，凸显下游需求强劲。同时，晶圆出货量稳定提升，2020Q1 公司 实现晶圆出货 140.67 万片，同比+29.12%，环比+5.03%。

2020 年中芯国际将逐步扩大 FinFET 产能，至 2020 年年底将达月产 15000 片。公司正 在开发更加先进的 N+1 和 N+2 工艺（中芯国际内部代号），其中 N+1 工艺在去年四季 度已经完成流片，目前处于客户产品验证阶段，预计今年四季度风险量产。从 N+1 工艺 比 14nm，性能提升 20%，功耗降低 57%，逻辑面积缩小 63%，SoC 面积缩小 55%， 除了性能提升幅度低于 7nm 工艺，功耗和稳定性上都与 7nm 工艺相近。

信心充足奏响突进乐曲，全年 Capex 大幅上调

下游需求强劲，公司信心充足。下游需求持续加强为公司进行扩产带来充足动力，公司 2020Q1 资本开支延续 2019Q4 增长态势，达 7.77 亿美元，同比+78.4%，环比+57.9%。 半导体制造公司产能与对下游需求的判断高度关联，基于 2020Q1 成熟制程产能满载， 先进制程工艺推进顺利，在通信、手机、汽车、消费电子等领域应用持续拓展，公司对 未来充满信心，将 2020 全年资本开支计划上调 11 亿美元至 43 亿美元，预计较 2019 年的 20 亿美元增长 115%。

此前，公司的资本开支主要用于晶圆厂的设备及设施，此外还有部分用于建设员工生活 区等。正是因为晶圆厂的持续投资，使得公司产能在过去年份中持续增长。本次公司将 上调的 11 亿美元 Capex 将主要用于上海 300mmFab 和成熟制程生产线的设备和设施 购置与建设，我们预计 14nm 先进制程产能将加速扩充，成熟制程也将在不断恢复的下 游需求中收益。

同时，公司对 2020Q2 维持较乐观预期，2020Q2 业绩指引为总营收约 9.32~9.50 亿美 元，同比+18%~20%，环比+3%~5%；预计毛利率为 26%~28%，延续上行态势，同比 +6.9pct~+8.9pct，环比+0.2pct~+2.2pct。

中芯国际 2020Q1 业绩优于市场预期，对 2020Q2 给出较为乐观的业绩指引，同时大幅 提升 2020 全年资本开支计划，凸显公司对下游需求和半导体行业景气情况的乐观预期， 未来有望重启成长，把握半导体产业的成长机遇。同时，随着中芯国际拟科创板 IPO+ 半导体国产化持续推进，公司未来将与国内半导体市场、设计/设备/材料供应商实现共 同成长。

拟科创板回归+大基金增资加持，先进制程扩张提速

拟回归科创板 IPO，募资推进先进制程产能扩张。5 月 5 日晚间，中芯国际(00981.HK) 发布公告，拟于科创板发行不超过 16.86 亿股股份，扣除费用后，约 40%的募集资金将 用于 12 英寸芯片 SN1 项目，剩余的募集资金则用于先进及成熟工艺研发项目的储备资 金以及用于补充流动资金。对于中芯国际回归科创板对国内半导体产业的意义，我们认 为有三点：

1、A 股市场将增加公司的融资渠道，公司募集资金支持高端制程的研发和产能扩 张；

2、公司代表国内晶圆制造的最高水平，高端工艺制程的突破将支持国内 IC 设计 企业的高端产品实现，降低国内 IC 设计企业对非大陆地区代工企业的依赖，提升 国产供应链的安全性；

3、产能扩张一方面可以带动产业链上游半导体设备和材料的国产化发展，另一方 面能够在非正常情况下保障国内大客户的产能供应。

公司本次募集资金的 40%用于 12 英寸 SN1 项目，目前该项目三大单体建筑物建设已 顺利完成，在建废品仓库和门卫室等配套工程，按计划整体项目将在 8 月底竣工。项目 建筑总面积约 40 万平米，是目前全球体量最大的电子厂房项目，新建的 12 英寸芯片生 产线投产后一条生产线规模可达每月 7 万片，投产工艺节点可覆盖 14nm-7nm。

大基金强势增资，先进制程扩张提速。5 月 15 日晚，两大国家级投资基金——国家集 成电路基金 II 及上海集成电路基金 II 宣布分别向中芯南方注资 15 亿、7.5 亿美元（约 合 160 亿元）现金（此外中芯国际全资子公司中芯控股也将增资 7.5 亿美元现金） 。本 次注资完成后中芯南方的注册资本将由 35 亿美元增加至 65 亿美元。注资的大部分款 额将根据发展计划用作资本开支。

先进制程技术+产能持续推进，增资中芯南方加速成长空间扩容。中芯南方是为中芯国 际 14nm 及以下先进制程研发和量产计划而建设的、具备先进制程产能的 12 英寸晶圆 厂（上海 300mmFab）。开发 14nm 及以下产能是公司的一项战略性的决策，可强化在 先进制程产品制造的领先市场地位。

技术持续升级。中芯南方 14nm 已实现量产，目前正在开发更加先进的 N+1 和 N+2 工艺（中芯国际内部代号），其中 N+1 工艺在去年四季度已经完成流片，目前处于 客户产品验证阶段，预计今年四季度风险量产。从 N+1 工艺比 14nm，性能提升 20%，功耗降低 57%，逻辑面积缩小 63%，SoC 面积缩小 55%，除了性能提升幅 度低于 7nm 工艺，功耗和稳定性上都与 7nm 工艺相近。

产能扩张迅速。中芯南方14nm制程产能从2019Q4投产以来迅速扩张，目前14nm 晶圆的产能已经达到了 6,000 片/月，较 3 月份 4,000 片/月提升了 50%。据公司公 告，中芯南方的最终目标产能是 35,000 片/月，主要生产 14nm 及以下工艺先进晶 圆，包括 14nm 改进型的 12nm 工艺，未来还有下一代的 N+1、N+2 代工艺。

客户导入顺利。中芯国际已通过中芯南方的 14nm 生产线为华为生产麒麟 710A 并 实现量产。展望未来，随着主流移动平台、汽车、物联网、云计算市场和高速铁路、 智能电网、超高清视频及安全系统等高潜力领域的需求快速增长，叠加半导体国产 化的持续推进，客户导入进程将不断加快，有望与国内多个终端产商、多种主体客 户达成合作。

中芯国际原本在中芯南方占比 50.1%，在新的合约中，各方的股权将有所变化，中芯国 际的股权将降至 38.515%，其他分别由国家集成电路基金、国家集成电路基金 II、上海 集成电路基金及上海集成电路基金 II 拥有 14.562%、23.077%、12.308%及 11.538%权 益，显示中芯国际与国家战略力量的合作与联系进一步加强，凸显国家应对外部限制、 实现关键环节自主可控的战略决心。

晶圆代工核心地位强化，牵引国内产业链共同成长

未来强化一站式 FinFET 全面解决方案，打造公司在国内芯片产业链的核心地位。公司 作为国内最先进的 FinFET 厂，近年来积极推进 FinFET 先进制程工艺研发，已经能够 提供完整的的的 FinFET 技术平台与组合。2019 年公司与客户的 14 纳米 FinFET 制程 实现重大进展，第一代 FinFET经已成功开始大规模生产，并于 2019Q4 开始贡献收入； 同时，第二代 FinFET 的开发稳定，客户导入亦畅顺。未来，随着公司在芯片代工、IP 支持+设计服务、光照制作+凸块制造等多个环节中不断发力，未来公司有望进一步巩固 在国内芯片产业链的核心地位。

同时，公司的高速发展还将在半导体国产化加速推进的时代趋势中为国内半导体产业链 的企业提供发展机遇，国内半导体行业将在 2020 年开始吹响新十年的前进号角，奏响 半导体的时代最强音。

存储芯片双强突破，时代浪潮破浪前行

DRAM 接力长跑，长鑫存储曙光在望

DRAM 产能+制程提升双缓，危中存机

DRAM是半导体市场上占比最大的商品，需求未来在服务器等应用持续扩容下将持续上 行。由于该产品的商品化性质和半导体产业的性质（规模经济高），现在三星电子，SK 海力士和美光科技（MU）三家公司占据着 95％的市场份额。基于 IDC、智能终端、智 能汽车、物联网等领域的需求增长，未来 DRAM 市场将持续增长，据集邦咨询，全球 2020 年内存市场年成长预估为 13.2%，主要原因是三大存储厂商 DRAM 策略趋于保 守：

控费获利、资本支出增加趋缓，投片量同比成长较低；

工艺与制程转进减速。

集邦咨询预估今年全球内存厂晶圆投片量年成长大概只有 6%，其中三星的投片规模预 计从去年的 46 万片/月增至今年 50 万片/月；SK 海力士目前投片规模约在 30 多万片/ 月，今年的产能增长仅在无锡二厂；美光投片规模约在 33 万片/月~35 万片/月。

DRAM 位元供给的增长来源以工艺进步带来的密度提升为主，以产能扩张带来的投片 量提升为辅。但是近年来 DRAM 在进入 20nm 制程以后，制程提升开始遇到瓶颈，主 流厂商出于成本和研发难度的考虑，对工艺的定义已经不是具体的线宽，而是希望通过 两代或三代 1Xnm 节点去升级 DRAM，由此称为 1Xnm、1Ynm、1Znm。

接力长跑+技术突破，长鑫引领 DRAM 国产突破

作为国产 DRAM 长跑竞赛的接棒人（第一棒为奇梦达），合肥长鑫存储自 2016 年立项 以来快速推进 DRAM 的研发与量产，2018 年年底即完成与国际主流 DRAM 产品同步 的 10nm 级、第一代 19nm 8GB DDR4 的交样，随后在 2019 年 9 月 20 日宣布 19nm 8GB DDR4 投产，一期目标产能达 12 万片/月。这标志我国在内存芯片领域实现量产技 术突破，拥有了这一关键战略性元器件的自主产能。

长鑫存储在产能、技术、知识产权和客户导入等方面进程持续推进：

1）积极扩张产能。长鑫存储项目有三期，第一期投资约为 72 亿美元，第一期设计满载 产能为 12 万片/月，约占到全球内存芯片产能的 10%。

2）技术研发迭代。长鑫存储目前采用 10G1 工艺技术(即 19nm 工艺)制造 8Gb DDR4 DRAM，预计在 2020 年下半年采用同样的工艺制造 LPDDR4X DRAM；公司明年将向 17nm制程工艺推进，也等同于三星/SK海力士/美光的1Y，用于生产DDR4、LPDDR4X、 DDR5 和 LPDDR5 DRAM；此外，公司也开始了在 EUV、HKMG 和 GAA 等目前还没 有在 DRAM上实现的新技术探索，有望在工艺制程之外突破 DRAM技术的藩篱，为实 现弯道超车提供技术支撑。

3）完善专利布局。2019 年 12 月 5 日，长鑫存储技术有限公司与 Wi-LAN 联合宣布， 就奇梦达开发的 DRAM 专利，长鑫存储与 WiLAN 全资子公司 Polaris Innovations Limited 达成专利许可协议和专利采购协议。依据专利许可协议，长鑫存储从 Polaris 获 得大量 DRAM 技术专利的实施许可。这些专利来自 Polaris 于 2015 年 6 月从奇梦达母 公司英飞凌购得的专利组合。2020 年 4 月，与美国半导体公司 Rambus 签署专利许可 协议。依据此协议，长鑫存储从蓝铂世获得大量 DRAM技术专利的实施许可。

4）迅速导入客户。目前光威(Gloway)迈出了历史性的一步， 5月初上架了采用长鑫DDR4 内存芯片的羿 PRO 系列内存。5 月 15 日，江波龙宣布旗下嵌入式存储品牌 FORESEE 推出了 3 款国产化内存，分别为 DDR4 SODIMM 8GB、DDR4 UDIMM 8GB、DDR4 UDIMM 16GB，核心 DRAM均采用长鑫存储颗粒。江波龙称这几款采用长鑫存储 DRAM 颗粒的产品在单通、双通、四通满载 Loading 上都保持 100%的测试通过率，在稳定性 上的表现非常优异，目前已通过了国际主流方案的 IntelZ390、IntelH310、AMDB450、 AMDX570 和国产方案的飞腾 FT2000/4、鲲鹏 920 这些测试平台。

我们预计，长鑫存储未来通过自主研发、拥抱主流技术、引入创新型存储技术，以及与 WiLAN 等国际伙伴的合作，不断完善知识产权组合提供专利技术的可追溯性，将持续增 厚在半导体核心技术和高价值知识产权方面的积累，进一步强化技术战略储备，保障公 司 DRAM 业务在外部环境波动中稳定运营的能力，为公司提供相对稳定的发展空间。 同时，随着外部限制恶化、外部环境不确定性增加，我国半导体国产化趋势确定性持续 加强，本土厂商需求强劲，长鑫存储有望在技术、产能、专利、客户等多个维度构建公 司未来的增长内核，为实现国产存储芯片弯道超车积蓄能量。

NAND Flash 跻身前列，长江存储跨越发展

NAND Flash 供需改善

2019 年全球 NAND Flash 销售额达 460 亿美元，同比减少 29%。2020 年，一方面全 IDC、高容量 5G 手机需求强劲，另一方面由于资本支出的减少，2020 年 NAND Flash 行业供给端增量有限，中国产业信息预计 2020 年销售额将达到 570 亿美元，同比实现 回升 23.91%。

多年累积终有回报，长江存储实现跨越式发展

长江存储起步较晚，NAND FLASH 进展迅猛。2020 年 4 月 13 日，长江存储宣布业内 首款 128 层 QLC3DNAND 闪存（X2-6070）研发成功，且已在群联和联芸两家控制器 厂的 SSD 上通过验证，而这距 32 层 3DNAND 完成设计仅过去不到 3 年。长江存储在 2016 年成立之初产品仅为 32 层 3DNAND Flash，跟全球顶级厂商的差距约为 4-5 年 （彼时三星已实现 64 层产品量产）；2018Q3 32 层 3DNAND Flash 实现量产，一年后 2019Q3 64 层 3DNAND Flash 实现量产（彼时三星已于一年前实现 96 层产品量产） ， 随后长江存储跳过 96 层直接研发 128 层 3DNAND Flash，跻身全球前沿技术队列，技 术实力突破速度持续增加。

多年累积终成回报，128 层技术跻身全球前列。长江存储的 X2-6070 是 128 层 QLC 规 格的 3D NAND 闪存，也是我国首款 128 层 3D NAND 闪存芯片，拥有业内已知型号产 品中最高单位面积存储密度（QLC，4bit/cell），最高 I/O 传输速度（1.6G/s）和最高单 颗 NAND 闪存芯片容量（1.33Tb），是上一代 64 层单颗芯片容量的 5.33 倍，在当今 128 层 3D NAND 为主流的全球闪存市场里意味着长江存储在 NAND FLASH 的技术上 已经跻身全球第一梯队。X2-6070 将率先应用于消费级 SSD，并逐步进入企业级服务 器、数据中心等领域，以满足未来 5G、AI 时代多元化数据存储需求。

128 层 3D NAND 意味着长江存储已经逐步跻身全球存储技术前沿：

三星于 2019 年 6 月推出 128 层 TLC 3D NAND 并于 8 月量产；同时三星正在开 发 160 层或更多层的第 7 代 V-NAND Flash；

SK 海力士 2019 年 6 月发布 128 层 TLC 4D NAND（本质上是 3D NAND Flash： 单芯片采用 4 层架构设计，结合了 3DCTF、PUC 技术，芯片面积有一点缩减） ， 预计 2020 年进入投产阶段；

美光 2019 年 10 月宣布采用 Xpoint 技术的 128 层 3D NAND 流片出样，预计 2020Q4 投产；

铠侠 2020 年 1 月 31 日发布 112 层 TLC 3D NAND，量产时间预计将在 2020 年 下半年。

同时，Xtacking 带来更强技术竞争力：

2018 年 7 月，长江存储首次发布了突破性能的 3D NAND 构架 Xtacking，随着 Xtacking 升级到 2.0，这项技术创新带来的产品优势持续增强：

更快的 I／O接口速度：Xtacking 技术可在一片晶圆上独立加工负责数据 I/O 及记 忆单元操作的外围电路，可以采用更为先进的逻辑电路设计，提高 I/O 速度，长江 存储 X2-6070 目前设计 I/O 读写速度高达 1.6Gb/s。目前 NAND FLASH 主要有两 种 I/O 接口标准，分别是 Intel、SK 海力士、群联、西数、美光主推的 ONFi，目前 ONFi4.1标准的I/O接口速度最大为1.2Gb/s，以及三星、东芝主推的ToggleDDR， I/O 速度最高 1.4Gbps。

更高的存储密度：外围电路约占传统 3DNAND 架构中芯片面积的 20～30％，随 着3DNAND技术堆叠到128层以上，外围电路面积占比将超过50％以上。Xtacking 技术将外围电路置于存储单元之上，实现比传统 3DNAND 更高的存储密度，长江 存储目前 X2-6070 可实现 1.33Tb 的高容量。

提升研发效率并缩短生产周期：由于存储单元和外围电路可分别进行独立加工，可 并行+模块化设计制造产品，产品整体开发时间可缩短三个月，生产周期可缩短 20％，从而大幅缩短 3DNAND 产品的上市时间。

此外，这种模块化的方式也为引入 NAND 外围电路的创新功能以实现 NAND 闪存的定 制化提供了可能。

长江存储 128 层 QLC 3D NAND 技术意味着我国存储技术已经在快速追赶过程中，未 来或将在技术+产能上挑战三星、海力士等传统龙头。据长江存储预计，128 层产品 2020 年底到 1H2021 量产，2021 有望实现产能 10 万片/月，且有希望在 128 这一代产品上 实现盈利。目前公司产能为 2 万片/月，12 英寸晶圆厂的 3D NAND Flash 产能尚处于 爬升期，公司将尽快将 64 层产能爬升至 10 万片/月，并按期建成 30 万片/月产能。

行业周期或成关键机遇，长江存储蓄势弯道超车

NAND Flash 等存储芯片价格具有周期性，NAND Flash 价格 2018 年初至 2019 年间处 于降价周期。2019 年 NAND Flash 的价格平均跌幅达 46%，行业营运利润持续走低， 主要供应商陷入亏损，资本支出转为保守，产出增长规划亦创下历史新低。

经过接近两年的降价，目前 NAND Flash 价格虽然仍相对处于低位，但从 2019 年中开 始逐渐有回暖趋势，同时在年初至今的疫情影响下，云端服务需求加速上升，远程办公远程教育等对笔记本电脑需求的急速上升，备货需求逐渐涌现，连带提升 NAND 存储需 求。据 Gartner 研究数据显示，在多种因素叠加影响+持续发酵下，2020 年存储市场规 模预计将达到 1247 亿美元，呈增长态势。内存方面，由于从 2019 年开始持续短缺， 以及晶圆厂的业务延迟和技术转型，NAND 闪存价格将不断提升，预计 NAND 闪存收 入将在 2020 年增长 40%。

供需情况改善，存储厂商开启新一轮扩张计划。在上一轮降价周期中，各厂商纷纷暂缓 了扩产计划。如今随着下行周期的结束，各厂家又重启投资计划。

未来，随着各家存储厂商产能在 2020、2021 年逐步开出、疫情逐步得到控制导致服务 器等企业级需求增加减缓，NAND Flash 供需格局或将再次波动，行业可能脱离平台期、 进入下行区间。在产业周期转换中各家存储厂商资本开支存减弱可能性（亦符合扩产周 期性），长江存储在产品技术、工艺能力和生产规模可持续发力，叠加半导体国产化的国 家决心、行业倾向和市场引导，长江存储或将迎来弯道超车的机遇期。

客户导入顺利，半导体国产化趋势明确

2020 年 4 月 26 日，国科微与长江存储正式签署长期供货协议，批量采购长江存储 64 层 3D NAND 颗粒，全年采购金额预计突破亿元。根据协议，在保障长期颗粒供货的同 时，双方还将加强在技术、研发、创新、市场等领域的全方位交流与合作。

在外部环境恶化、科技限制的加强的形势下，随着长江存储技术的不断迭代、产品性能 的持续提升和产能的稳定扩张，我们预计未来长江存储有望加速导入国内客户，为未来 挑战全球存储龙头提供坚实基本盘。

化合物半导体平台化发展，三安发力晶圆代工

区别于第一代单元素半导体，化合物半导体在电子迁移率、禁带宽度、功耗等指标上表 现更优，具有高频、抗辐射、耐高电压等特性。化合物半导体材料最初的应用主要在 LED 芯片领域，因其材料的性能和参数优势逐步在射频、电力电子等领域崭露头角。

GaAs 和 GaN PA 在 5G 阶段仍为主流

射频前端模块是连接收发芯片和天线的必经之路，是无线终端产品（手机、平板电脑等） 通信系统和无线连接系统（Wi-Fi、GPS、Bluetooth、NFC、FM）的核心组件。射频前 端模块的核心器件包括功率放大器（PA）、低噪声放大器（LNA）、滤波器、射频开关， 目前化合物半导体材料在 PA 和 LNA 中广泛应用。

在手机中，近年来由于硅制程不断进步，高频 RF CMOS 的工作频率与特性持续提升， 手机及 WiFi 的射频收发机（包括射频开关和射频低噪放等）大多已采用 RF CMOS 制 造，这也是商用通讯 IC 朝向高整合度单一 SoC 发展的必然结果。但由于硅先天物理上 的特性如低崩溃电压、硅基板的高频损耗、信号隔离度不佳、低输出功率密度等，使得 其在 PA 的应用上始终难以跟砷化镓抗衡。展望下一代 5G 技术，其数据传输速度将是 现行 4G LTE 的 100 倍，目前硅制程 PA 不能应付如此快的传输速度，因此 GaAs PA 将进一步拉开与硅制程 PA 之间性价比的差距。

当前 GaAs PA 领域仍然以 IDM公司为主，随着移动通讯与无线网络的蓬勃发展，PA 等 元件的大量需求驱使更多的 IC 设计公司加入砷化镓半导体 IC 的开发与普及化，同时促 成更大规模的 GaAs 晶圆代工市场。据 Strategy Analytics 的研究报告，2018 年全球砷 化镓元件市场（包含 IDM）总产值约为 88.7 亿美元，达到历史新高；若以砷化镓晶圆 代工市场而言，2018 年代工市场规模为 7.47 亿美元。

4G 基站采用 4T4R 方案，按照三个扇区，对应的射频 PA 需求量为 12 个；5G 基站预 计 64T64R 将成为主流方案，对应的 PA 需求量高达 192 个，PA 数量将大幅增长。4G 基站用功率放大器主要为 LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体）技术，但是 LDMOS 技术适用于低频段，在高频领域应用存在局限性。GaN PA 有望在 5G频段快速渗透的 主要原因有以下几点：

GaN HEMT 能同时满足下一代高频电信网络高频、高功率和高效率的要求；

GaN 的宽带性能使得其能实现多频载波聚合等重要新技术；

对于既定功率的产品，GaN PA 体积更小，对应的寄生电容更小，较高带宽的设计 变得更加轻松；

GaN 元件更加适用于大规模 MIMO 技术，因为大规模 MIMO 中使用的耗电量大的 有源电子扫描阵列（AESA），需要单独的 PA 来驱动每个天线元件，对 PA 提出了 尺寸、重量、功率密度和成本的高要求。

根据集邦咨询的研究数据表明，2018 年由于 5G 通信试验基站的建设，基站端 GaN 射 频器件市场规模达到 4.2 亿元；2019 年为中国 5G 建设元年，基站端 GaN 放大器同比 增长达 71.4%；预计到 2023 年中国基站端 GaN 放大器市场规模达到 121.7 亿元。

全球基站 GaN 射频器件主要由 Sumitomo Electric（日本住友集团旗下）、Wolfspeed （Cree 旗下）、Qorvo、MACOM 等国外企业，国内发展 GaN 射频技术较晚，做相关 器件的厂商也不多，主要包括三安光电、苏州能讯、中电科 13 所和 55 所等。

GaN 和 SiC 功率半导体的全方位升级

电力电子器件又称为功率器件，主要应用于变频、变压、变流、功率放大和功率管理等 领域，几乎用于所有的电子制造业，包括计算机、网络通信、消费电子、汽车电子、工 业控制等。功率半导体器件主要包括：二极管、PIN 二极管、双极性晶体管、晶闸管、 MOSFET、IGBT 等。碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等第三代半导体因禁带宽度和击 穿电压高，未来在功率半导体领域有很大的应用潜力，这一领域可以说是传统硅基功率 半导体的全方位升级。

目前第三代半导体功率器件发展方向主要有 SiC 和 GaN 两大方向，SiC 拥有更高的热 导率和更成熟的技术，而 GaN 高电子迁移率和饱和电子速率、成本更低的优点，两者 的不同优势决定了应用范围上的差异，GaN 的市场应用偏向高频小电力领域，集中在 600V 以下；而 SiC 适用于 1200V 以上的高温大电力领域。

目前，SiC 功率器件市场仍然主要受功率因素校正器（PFC）和光伏（PV）应用中使用 的二极管驱动。在电源 PFC 电路中使用碳化硅肖特基二极管，电源效率提高显而易见， 同时由于不再需要考虑软开关或无损吸收技术，缩短了电源的开发周期、减少了元件数 量、简化了电路结构，更为重要的是它减小了对周围电路的电磁干扰，提高了电源的可 靠性，使产品具有更高的竞争力。SiC 的出现符合未来能源效率提升的趋势，也是产业 链努力的结果，未来市场空间必将越来越大。根据 Yole 的统计及预测，2017 年全球 SiC 功率器件的市场空间为 3.02 亿美金，预计到 2023 年，SiC 功率器件的市场空间可以达 到 13.99 亿美金，对应 2017-2023 年复合增速达到 29%。

类似于集成电路的制造，SiC 器件的生产也已经开始出现分工，但目前仍以 IDM 模式为 主。SiC 产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块制造环节以及下游的应 用环节。由于功率半导体的投资额较硅半导体要低，IDM 厂商较多，包括德国英飞凌、 美国 Cree、美国通用、日本 Rohm 和日本三菱电机等。其中值得一提的是同样涉足 LED 产业的 Cree，拥有多年碳化硅衬底生产经验，并且其旗下的 Wolfspeed 是全球领先的 射频与功率器件公司，拥有垂直一体化的生产能力。但由于大陆与台湾地区企业的进入， 近年来专业分工模式也在增多，代工企业包括大陆的三安集成、瑞典 Ascatron、法国离 子束、德国 X-Fab 以及台湾地区的汉磊科技等。

GaN 器件相对 Si 器件有明显的性能优势，而 GaN 可以用廉价易得的 Si 做衬底，使得 GaN 器件相比于 SiC 器件具有更显著的成本优势。GaN 器件与 Si 器件竞争劣势在于价 格较贵，很多厂商已经开始开发 GaN 集成系统使得在系统层面具有成本竞争力（耗尽 型和增强型器件均可以做集成化），在另一个层面，系统级封装（SiP）也将降低模组的 成本。

GaN 产业链包括上游的衬底和外延环节、中游的器件和模块制造环节以及下游的应用 环节。目前 IDM 厂商较多，包括德国英飞凌、美国 Cree、美国 Avogy、美国 Exagan 和日本三菱电机等。随着行业的发展，GaN 功率器件领域涌现了一批初创设计企业，与 拥有生产线的 IDM企业或代工厂合作开发 GaN 器件产品，如 EPC、Transphorm、GaN System 等设计公司已与 On Semi、富士通半导体、台积电、X-Fab 等代工厂达成合作 协议。

三安光电发展的第一阶段主要专注于全色系超高亮度 LED 外延片、芯片与车灯的研发 与生产；以 15 年为起点，三安延续其Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体领域的生产经验，正式涉足 化合物半导体制造业的晶圆代工服务，将业务范围从 LED 芯片拓展至通讯射频、光通 信与电力电子等四大领域。三安深耕 LED 芯片领域多年，具备长期研发、生产Ⅲ-Ⅴ族 材料的经验，建立全体系解决方案有助于三安把握5G趋势下化合物半导体的运用爆发。

打造强大的原材料自控能力，构建全体系化合物半导体制造工艺。2017 年 12 月， 公司又公告将在泉州南安投资 333 亿元建成 III-V 族化合物半导体、集成电路研发 和产业基地，开启七大产业化项目。

时隔五载，化合物半导体业务逐一突破。三安集成与华为达成合作，预计从 2020 年开始将实现批量供应，将和 LED 芯片主业一起助力公司实现稳步跨越。

大基金一期成果斐然，一二级投资协力正向循环

大基金资金加速半导体国产化，账面投资回报可观形成正反馈。大基金主要有两种投资 方式：第一种是直接股权投资，包括定增、转让等，不仅给相关企业提供了资金支持， 还可以一定程度上优化股权结构，提高企业运作效率；第二种是与地方政府资金、社会 资金联动，撬动地方杠杆、社会杠杆。在大基金的资金及资源的双重因素助推下，被投 企业加速发展，大基金账面投资回报也非常可观。

大基金一期成果斐然，浮盈超 200%，二级市场更多的半导体关注度将进一步吸引一级 市场资本投入，而一级市场资金投入是我国半导体企业从小微形态向具备核心技术的优 质企业成长的重要支持，半导体企业成功上市也将为一二级市场投资人带来丰厚回报， 形成一二级市场的正向循环。本次大基金二期注册资本大幅提升，地方、民间资本参与 度更高显示这种正向循环未来还将持续强化，同时也是我国半导体国产化持续向好的重 要反映，未来在国家和人民的持续支持+收益成长的正向循环下，我国半导体产业有望 突破海外垄断，在风雨中闯出新天地，不再等待阳光，而是自身成为太阳。

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（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：长江证券）

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