三安光电：第三代半导体广泛布局，有望长期受益功率器件蓝海市场

 

 

三安光电2014年成立全资子公司三安集成，是国内第一家6寸化合物半导体晶圆代工厂，开发砷化镓、氮化镓外延片和衬底，涵盖射频、电力电子、光通讯和滤波器板块。2020年上半年三安集成实现销售收入3.75亿元，同比增长680%。

 

现阶段，砷化镓射频出货客户累计将近100家、氮化镓射频产品重要客户产能正逐步爬坡；电力电子产品客户累计超过60家，27种产品已进入批量量产阶段；光通讯业务除扩大现有中低速PD/MPD产品的市场领先份额外，高端产品10GAPD/25GPD、VCSEL和DFB发射端产品均已在行业重要客户处验证通过，进入批量试产阶段；滤波器产品开发性能优越，产线持续扩充及备货中。

 

短期来看，射频是三安集成主要收入来源，公司射频业务产品应用于2G-5G手机射频功放WiFi、物联网、路由器、通信基站射频信号功放等市场应用；其中手机用射频器件以GaAs为主，基站用射频器件以GaN为主，为更好保持综合竞争力，650VGaN工艺开发已经取得突破，某国际化大客户下单，开始流片验证。

 

三安光电目前在长沙设立子公司湖南三安从事碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目，项目正处于建设阶段。

 

三安光电电力电子业务主要在湖南全资子公司进行，公司从SiC衬底到外延到模组都有布局。三安光电长沙项目将包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链，研发、生产及销售6寸SiC导电衬底、4寸半绝缘衬底、SIC二极管外延、SiC MOSFET外延、SIC二极管外延芯片、SiC MOSFET芯片、碳化硅器件封装二极管、碳化硅器件封装MOSFET。

 

 

以目前来看，GaAs是最为成熟的化合物半导体之一。砷化镓半导体材料与传统的硅材料相比，它的电子移动率约为硅材料的5.7倍，它具有直接带隙，功耗低的特性，广泛运用于高频及无线通讯（主要为超过1GHz以上的频率），也是手机功率放大器的基石。

 

预计GaAs射频业务占砷化镓晶圆市场份额超过50%，而随着通信技术向5G演进，因为5G的高频特性，GaAs将仍然是手机功率放大器采用的主流技术。除在IC产品应用以外，也可加入其它元素改变能带隙及其产生光电反应，达到所对应的光波波长，制作成光电子器件。

 

GaN主要用于射频、功率和光电子等领域。GaN器件可以在更高频率、更高功率、更高温度的情况下工作，GaN射频功率放大器兼具硅器件的大功率和GaAs器件的高频率特点。主要应用场景覆盖射频、快充、变频器等领域。根据Grand view research的测算及预测，2019年全球GaN器件市场规模约14亿美元，从2020-2027年复合增速有望达到19.8%。

 

SiC在高功率领域优势明显。碳化硅相比硅材料有10倍的临界电场击穿强度，3倍的能量带隙。碳化硅器件的耐压能力是同等硅器件的10倍，碳化硅肖特基耐压管耐压可达2400V，碳化硅场效应管耐压可达数万伏。

 

值得注意的是，碳化硅器件的单位面积的阻抗仅为硅器件的100分之一，使得碳化硅器件的发热量极低。因此碳化硅是制作高功率器件的绝佳材料，在新能源车、轨交等领域有望取代IGBT。根据Yole预测，2020年全球SiC器件市场规模预计达到5亿美元，2022年有望达到10亿美元。

 

 

就整体而言，功率器件是化合物半导体材料的蓝海赛道。虽然目前依旧是硅材料主导功率器件市场，但SiC与GaN材料将逐步改变当今市场格局，因为在需要大功率和耐高压(>600V)高电流特性时，使用SiC组件会较为有利；而在需要高频切换和中低压环境时，使用GaN组件会较有利。

 

现阶段，新能源车是功率器件需求增长的重要驱动因素。在新能源车上，SiC器件对于IGBT具有替代潜力。目前电动汽车用到的主流功率器件是硅基IGBT。但是IGBT在能量转换效率、功率、耐高温和耐高压方面均逊色于SiC。尤其在能量转化效率方面，纯电动车完全采用碳化硅模块，整车能效可以提高3%-5%。

 

2020年比亚迪推出的汉EV是国内首款应用自主开发SiC模块的电动汽车。预计到2023年，比亚迪将在旗下的电动车中，实现SiC车用功率半导体对硅基IGBT的全面替代。伴随第三代半导体在关键领域逐渐替代硅基半导体，三安光电子公司三安集成有望直接受益，览富财经网将持续关注。