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        1. 會員登錄|會員注冊 2021年7月4日 星期日

          半導體新格局

          ?半導體行業呈現“弱供給-低庫存-強需求-滿產能”的格局,隨著下游需求的爆發,未來高景氣度或將持續。

          全球“缺芯”浪潮繼續蔓延,就連劫匪都打上了芯片的主意。據香港文匯報報道,6月16日下午,香港街頭上演了一場“芯片大劫案”,一物流公司運輸的價值約500萬港元高價芯片被劫。

          事實上,近半年多,全球芯片短缺愈發嚴重,使得交貨時間徒增。Susquehanna Financial Group最新研究報告顯示,5月芯片整體交貨期延長至18周,較前月進一步增加7天,續創近四年新高。這一交貨期已比2018年上一個峰值長了4周有余。

          據彭博報道,目前受芯片短缺影響最大的是汽車業,預計因此損失逾1000億美元。其他領域也感受到了壓力,包括蘋果等大公司在內的許多電子產品制造商,都無法滿足對其產品的所有需求。

          而隨著供需的不平衡,芯片價格持續上漲,通脹飆升帶來的原材料成本上漲同樣推高了芯片售價,一年內芯片供應鏈經歷幾輪調漲。自“缺芯”導致的一二季度大范圍漲價后,部分芯片價格已經上漲五倍之多,而且這一趨勢仍未見消停。目前有消息稱,隨著晶圓供不應求的局勢持續升溫,中國臺灣地區的臺積電、世界先進、聯電和力積電四大代工巨頭決定在三季度繼續上調代工報價,漲幅高達30%,遠超預期15%。力積電董事長黃崇仁公開表示,半導體晶圓代工價格呈每季增長趨勢,產能吃緊局勢未緩解,漲價也將一直持續。

          為應對上游晶圓代工報價上調帶來的高成本及下游與日俱增的市場需求,芯片設計廠商也將開啟跟風模式,同步漲價。其中,驅動IC、微控制器(MCU)兩類芯片率先領漲,中國臺灣的義隆、盛群等廠商將在三季度再調整產品價格。據了解,此次漲價是盛群第二輪調漲,漲幅為10%-15%,義隆為第三輪。近日,比亞迪半導體也向客戶發出漲價通知函,公司決定從2021年7月1日起對IPM、IGBT單管產品進行價格調整,提漲幅度不低于5%。

          中銀國際表示,當前正處于半導體行業歷史以來的景氣最高點,屬于由基本面帶動的結構性高景氣,相對以往的周期波動來說時間會稍有延長。

          在這樣的背景下,一則消息更是令本已火爆的半導體行業火上澆油。據彭博社報道,中國正在推動一項旨在幫助中國芯片制造商克服美國制裁的關鍵舉措,從而重新推動中國多年來實現半導體芯片自給自足的努力。據知情人士透露,該計劃包括了龐大的投資組合,涵蓋貿易、金融和技術。國家主導的這項計劃已預留了約1萬億美元的政府資金,目前已被率先用于推動發展第三代半導體芯片,并正在領導制定一系列對該技術的金融和政策支持。

          雖然上述消息并未得到官方層面的證實,但在彭博社發布相關報道后,A股半導體及元器件即開始大漲。僅在6月17日,整個半導體及元件板塊大幅上漲6.48%,第三代半導體板塊漲幅更是高達8.44%,半導體設備及材料相關標的股價也大幅上漲。

          從基本面看,中國擁有第三代半導體材料最大的應用市場。受益于新能源汽車、5G、消費電子領域需求強勁,未來幾年,國內SiC和GaN功率半導體市場將迎來高速增長。而且,中國在第三代半導體分立器件與美國沒有明顯代差,產業鏈相比硅基更能自主可控。

          分析人士認為,半導體行業供需緊張是近期板塊上漲的主邏輯,目前行業呈現“弱供給-低庫存-強需求-滿產能”的格局。隨著下游多領域需求增長驅動芯片需求爆發,未來半導體行業的高景氣度或將持續。日前,IC Insights上調了2021年半導體產值成長預估,從原來的成長19%調至24%,2021年全球半導體產值將有望首次突破5000億美元。

          中航證券認為,全球半導體市場周期大概為4-5年,在2019年突破拐點進入復蘇周期后,疫情催生的需求變化使得2021年開啟了新一輪周期的高景氣復蘇。IDC預計2021年全球半導體銷售額將達到5220億美元,同比增長12.5%。在行業景氣度上升的背景下,下游5G、云計算、汽車電子等需求上升疊加上游供給緊張,造成供需不匹配而導致缺貨漲價狀況將貫穿整年,帶動行業公司盈利上行。

          申港證券也表示,半導體行業過去13年來,整體呈現出牛長熊短的態勢(受到經濟衰退而產生下跌周期越來越短),無論是費城半導體指數還是臺灣半導體指數,都在不斷創新高。經過了四輪半導體牛市周期,呈現出持續高增長態勢,臺灣半導體指數漲幅已經遠遠大于臺灣電子零件和電子通路指數,而A股半導體指數在2020年3月至今大幅跑輸萬得全A,全球行業景氣度帶來的超額收益在逐漸集聚。

          缺芯全球蔓延

          5月中下旬以來,新冠疫情迅速在東南亞、中國臺灣地區蔓延,即使是至關重要的半導體產業也無法免受影響。為遏制疫情,馬來西亞政府從6月1日開始在全國范圍內實施“全面封鎖”,暫停經濟和社會活動,僅開放必要經濟和服務領域。

          而東南亞地區是全球主要的半導體芯片封裝和測試中心,Statics數據顯示,東南亞在全球芯片封裝測試行業的市占率近27%,其中,馬來西亞是全球最重要的半導體封測基地之一,占全球13%的份額。此外,馬來西亞也是全球7大半導體出口中心之一,芯智訊統計數據顯示全球有50多家半導體企業在馬來西亞有投資。

          封測作為芯片制造后段的重要核心工序之一,疫情導致的封裝廠和芯片廠停工斷供,會使得芯片短缺的市場擔憂更加劇烈,部分工藝要求較低的成熟制程芯片生產會對疫情控制較好的生產區域寄予厚望,同時也要視產能的擴張是否到位。而先進制程芯片的產能會因此受到嚴重的影響。

          受馬來西亞的“封國”政策影響,當地的眾多半導體工廠產線被要求維持低度人力運作,產線降載。芯智訊資料顯示,馬來西亞政府要求生產線只能維持10%-20%的低度人力運作,這幾乎等于只是不關機的狀態;另外,“封國”期間半導體公司的原材料及芯片產品進出口通關速度及運輸時間也受到影響,對半導體產品產能構成沖擊。中銀國際表示,總的來看馬來西亞半導體封測產能以及車用MLCC、芯片電阻、固態電容、鋁質電容等元器件都會受到較大沖擊。

          中國臺灣方面,苗栗京元電子廠區內爆發群體感染,京元電子是目前全球最大的芯片測試企業之一,本次爆發疫情的是其位于苗栗縣竹南鎮的廠區,這是京元電子最大的生產基地。京元電子主要業務來自于集成電路設計,約占其營業收入的76%。由于臺灣地區疫情存在高度不確定性,京元電子及其行業所受到的影響仍然不可預估。中銀國際認為,如果京元電子的停工情況進一步惡化,將會直接影響到下一代芯片的研發進度以及下游電子產品的交付。

          申港證券研報顯示,首先是支付卡芯片可能短缺,美國時間6月21日智能支付協會(SPA)發布公開聲明,提請注意全球芯片短缺導致支付卡可用性風險增加的問題近90%的非現金消費者付款是在實體店使用卡支付的,支付卡對于獲取現金也至關重要。此外,40%-60%的在線支付通過支付卡直接或間接支持(通過數字錢包)。

          LCD驅動器芯片供求也在發生變化,用于顯示器、個人電腦、筆記本電腦、汽車、智能手機和幾乎所有帶有數字液晶面板的產品,向像素提供指令。

          與成本較高的CPU、GPU或內存芯片相比,LCD驅動器的芯片的供應更少,因為LCD驅動器使用的是低端制造流程,外包制造服務的半導體代工廠正在逐步淘汰這種流程。而英特爾(Intel)和AMD等微處理器公司則是全球最大的微處理器制造商。AMD正在爭奪10納米、7納米或更低納米芯片的最先進制造能力,而像Himax這樣的公司則在40納米至150納米的工藝節點上制造芯片。

          在截至2021年3月31日的第一季度,Himax的收入同比增長67%,至3.09億美元。增長的一個主要領域是筆記本電腦的驅動,其銷量連續增長了70%,但由于代工產能不足,監控IC銷量連續下降。該公司的股價從2020年的3.3美元飆升了約14美元,股價飆升了366%。

          蘋果方面芯片需求更為明顯,iPhone 13系列預計2021年下半年發布,芯片制造商準備在第四季度應對蘋果2021年的訂單高峰。9月份推出的iPhone13機型預計與2020年的iPhone陣容類似,有四款設備,尺寸包括5.4英寸、6.1英寸和6.7英寸,其中兩款是更高端的Pro機型,兩款定位為成本更低、更實惠的設備。

          而近期純晶圓廠臺積電將優先保障蘋果的訂單需求,盡可能滿足2021年第三季度iPhone13的芯片訂單。在供應短缺的情況下,這家蘋果供應商還要滿足自動駕駛以及其他設備芯片的訂單。臺積電也將在第三季度為即將推出的iPhone系列增加產量。

          根據一項來自軟件供應商Qt Group委托市場研究機構Forrester Consulting進行的制造商調查,工業用機械(industrial machinery)與電氣設備(electrical equipment)領域受到芯片缺貨的沖擊程度最重;IT硬件與電腦領域也出現產品開發減緩。

          這項調查是在3月份進行,涵蓋262家嵌入式裝置與連網產品開發商,發現受訪者中60%的工業用機械與電氣設備制造商,正在重點關注保全IC供應鏈。在此同時,有55%的服務器與電腦制造商表示,他們正為維持芯片供應而努力。

          在全球“缺芯”浪潮中,汽車芯片短缺情況尤為嚴重。半導體組件缺貨的問題在過去一段時間已經讓許多車廠因此停工,而行業調查顯示,汽車仍是重點關注IC供應鏈的產業之一。有將近三分之二的制造商因為芯片供應中斷,導致數字新產品的出貨遭遇挫折,生產計劃的延遲超過7個月。

          目前汽車芯片主要分為三大類:第一類負責算力,具體為處理器和控制器芯片,比如中控、ADAS(高級駕駛輔助系統)和自動駕駛系統,以及發動機、底盤和車身控制等;第二類負責功率轉換,用于電源和接口,比如新能源汽車用的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)功率芯片;第三類是只用于傳感器,主要用于各種雷達、氣囊、胎壓檢測。

          在供應有限的情況下,車企將車型供給按照優先級排序。從單車價格來看,缺芯對豪華品牌車型的影響較小,對于普通品牌車型的影響較大。

          從驅動方式來說,缺芯對電動車的影響小,對燃油車的影響大。一臺電動車上面用的半導體其實比燃油車上用的更多,但是多的主要是功率半導體,而目前缺的是最基本的MCU。而且在當前嚴格的排放標準下,車企會優先保證生產電動車。

          根據中國汽車工業協會的最新統計數據,2021年1-5月,中國汽車產銷量分別達到1062.6萬輛和1087.5萬輛,同比增長了36.4%和36.6%。

          電子元器件占汽車成本的比重上升到了40%,而九成以上汽車芯片仍然依賴進口,受國際供應鏈影響,2021年全球汽車將減產400萬輛。

          中國各類芯片中MCU控制芯片最為緊缺,國內MCU控制芯片企業較為薄弱。截至目前,中國半導體自給率為15%,其中汽車芯片自給率不足5%。

          芯片短缺已成為全球性發展問題。在MCU方面,2020年,汽車、物聯網等領域需求快速爆發,國際大廠ST、瑞薩等對市場需求供應不及時,產能也受到了各種“天災人禍”制約,導致MCU價格上漲、交期延長,市場出現缺貨,而隨著下游分銷商囤貨、炒貨,部分型號的MCU產品價格漲幅已經超過10倍。

          2020年末,汽車半導體短缺現象開始進入人們視線,隨后,汽車半導體短缺現象開始在更大范圍蔓延,全球多家知名汽車企業均不同程度受到汽車半導體供貨不足的影響,部分車型出現生產延誤、減產,甚至停產等問題。汽車半導體短缺帶來整車企業減產甚至停產不斷發酵,對全球汽車產業造成了顯著沖擊。

          據媒體報道,目前,已有包括大眾、福特、豐田、通用、本田等全球超20家車企因不同程度的芯片短缺問題而被迫停產或減產。據咨詢公司艾睿鉑(Alix Partners)最新預測,全球“缺芯”將導致2021年汽車制造商營收損失1100億美元,約合人民幣7145億元。同時,2021年的汽車凈產量總計會減少390萬輛。

          遠水不解近渴

          中銀國際表示,芯片荒已經蔓延到家電制造業、手機、游戲機產業等各個行業,車載電子等工業產品中還在大量使用,而這些領域使用的芯片是工藝較成熟、價格低廉的28nm-55nm工藝。鑒于全球近70%的半導體都由臺積電和三星這兩家公司生產,且半導體產業的景氣更多在于對客戶訂單的情況掌握,參考臺積電TSMC在一季度投資者會議中提到“芯片荒”將延續至2022年底、疊加近期東南亞和東亞的疫情復燃等不利因素,有理由相信全球缺芯情況將延續至2023年,有望在2023年中至下半年間得到緩解。

          中國大陸方面,受《瓦森納安排》等對先進制程工藝的半導體設備的干擾,目前國內先進制程(14nm及以下)的芯片產能受到限制,對應的是較先進的5G、AI、高性能運算等領域。以國內新建產線中占比最大的中芯國際為例,目前國內擁有最先進制造工藝的中芯國際受美方制裁后,在2021年上半年就投入了12億美元向ASML采購成熟工藝的DUV光刻設備,以提升成熟工藝的芯片代工產能,且將28nm芯片代工的產能提升計劃放在了公司發展首位,其55nm代工業務也是營收的主要部分。

          中銀國際表示,此情況表示國內一流晶圓代工廠商正聚焦較成熟制程的芯片領域,與國際主流晶圓廠商近期計劃擴產28nm產線的舉動一致。據微電子工藝技術專家、中芯國際技術研發副總裁吳漢明院士在投資者交流會上透露,目前10nm以上節點的成熟工藝占據83%的市場,而28nm及以上的工藝在國內不管是設計、制造、封測都有公司能夠參與進來,且目前國內產能需要再有另外8家中芯國際才能滿足。目前國內的晶圓產能集中在8寸,隨著新建12英寸產線的計劃陸續釋放,如國家大基金二期聯手華潤微電子建造12英寸晶圓產線等,晶圓生產效率也會大幅提升。因此,未來相信國內缺芯情況會與國際情況一樣延續至2023年,且半導體行業會先穩住成熟工藝,再去搶奪先進技術。

          在6月16日由CNBC舉辦的Evolve峰會上,英特爾CEO Pat Gelsinger以芯片廠商的角度,表達了自己對整個半導體產業前景的樂觀態度。他表示,目前的半導體市場正處于一個快速擴張的時期,隨著智能化、數字化的普及,幾乎所有產業都很難離開半導體,對于半導體產業而言,接下來的數十年仍然是一個很好的機會。

          在此背景下,英特爾宣布多項擴產計劃,一方面擬在美國亞利桑那州投資約200億美元新建兩座晶圓廠;另一方面希望成為晶圓代工的主要提供商。

          事實上,除了英特爾之外,全球半導體龍頭也在紛紛宣布擴產。其中,臺積電宣布三年投1000億美元,并提升2021年資本開支至300億美元;臺聯電公布1000億新臺幣(約合35.8億美元)投資案,擴充在南科的12英寸廠;三星電子將在2030年前增加對System LSI和Foundry業務領域的投資,投資總額擴大至171萬億韓元(約1516億美元),以加快先進半導體工藝技術的研究和新生產設施的建設;中芯國際計劃2021年成熟12英寸產線擴產1萬片/月,成熟8英寸產線擴產不少于4.5萬片/月。

          6月22日,SEMI(國際半導體產業協會)在最新發布的報告中預測,全球半導體廠商將在2021年年底前開始建設19座新的高產能晶圓廠,并在2022年再開工建設10座。從地域分布看,中國處于領先地位。報告預測,中國大陸和臺灣地區將各新建8個晶圓廠;其次是美洲地區,將新建6個,歐洲和中東共有3個,日本和韓國各有2個。在這29座晶圓廠中,有15座是晶圓代工廠,月產能為3萬至22萬片(8英寸等效)。

          SEMI總裁兼首席執行官Ajit Manocha表示,未來幾年,這29座晶圓廠的設備支出預計將超過1400億美元?!皬闹虚L期來看,晶圓廠產能擴張將有助于滿足新興應用(如自動駕駛汽車、人工智能、高性能計算和5G/6G通信)對半導體的強勁需求?!?/p>

          根據SEMI此前預測,到2022年,半導體行業將實現三年連續增長,迎來超級周期。但是,新建產線無法快速緩解短期內的產能緊缺問題。SEMI表示,在2021年開始建造新晶圓廠的半導體廠商中,許多要到2023年才會開始安裝設備,因為在破土動工后需要長達兩年的時間才能達到這一階段,不過有些廠商最早可能會在2022年上半年開始安裝。

          國產替代機遇

          在全球半導體產業鏈中,當前整個半導體設備行業主要被應用材料AMAT(19%,美國)、泛林半導體LAM(15%,美國)、東京電子TEL(15%,日本)和阿斯麥爾ASML(16%,荷蘭)四大家壟斷。

          按區域劃分,美國在等離子體刻蝕設備、離子注入機、薄膜沉積設備、檢測設備、測試設備領域領先;荷蘭在光刻機(最先進的EUV光刻機,荷蘭ASML的市占率100%)領域領先;日本在刻蝕設備、晶圓清洗設備、檢測設備、測試設備、氧化設備等領域領先。

          按制程工序劃分為硅片廠設備(5%)、前段設備(80%,晶圓加工&晶圓針測)、后段設備(15%,芯片封裝&測試);其中,前段設備:以刻蝕設備、光刻機、化學薄膜設備、制程控制設備為主,均被排名國際前1-4家公司寡頭壟斷。后段設備:以封裝測試設備為主,全球的測試機&探針臺被美國Teradyne、日本Advantest雙頭壟斷,占全球半導體企業測試設備市場份額的80%以上。

          據中國國際招標網數據進行統計,前段設備中,國內廠商在部分細分領域競爭力較強。其中,刻蝕設備領域包括北方華創、中微、屹唐半導體(實現國產化率超20%,其中,中微已進入國際主流晶圓廠并技術上可隨其最先進制程同步);清洗領域有盛美半導體(引領本土12英寸產線上超20%的國產化率,同時國際大廠SK海力士為第一大客戶);去膠設備領域有屹唐半導體(全面實現進口替代,國內主要晶圓產線中市占率超90%);CMP領域為華海清科(實現本土主流產線的國產化率超20%);PVD領域為北方華創(實現本土主流產線的國產化率超20%);熱處理領域包括北方華創、屹唐半導體(實現本土主流產線的國產化率超20%)。

          后端設備中,國內的測試設備廠商主要有精測電子、長川科技、華峰測控、冠中集創、金海通等實現部分測試設備或分選機的國產化突破,但國產品牌主要聚焦在國內較為成熟的電源管理芯片測試設備和模擬及數?;旌蠝y試系統等領域,如華峰測控(氮化鎵測試設備進入國際主流客戶),而SOC和Memory芯片測試設備仍主要依賴進口品牌。

          中銀國際表示,受東南亞疫情影響,國內封測廠商在股權及合作關系的帶動下,有望承接訂單轉移。如,華天科技在2019年收購馬來西亞著名封測企業Unisem,近期也發布了51億元的定增預案;長電科技宣布正式完成對Analog Devices Inc.(ADI)新加坡測試廠房的收購,2020年其先進封裝產量也同比增加29.25%;通富微電2015年收購AMD旗下馬來西亞檳城廠的股權。

          申港證券同時也提醒,密集的芯片投資和擴產,后續也許會導致芯片出現過剩危機。新建晶圓廠的周期通常在1-2年,即現在投建的工廠,會在1-2年后開始釋放產能,全球半導體供應會在2022年恢復正常水平,產能釋放恰好趕上芯片供應的充裕期,從而導致芯片產能過剩。

          而且,根據申港證券研報,傳統的汽車計算機采用分布式ECU架構,一輛車需要70-300顆MCU芯片,而當下自動駕駛采用的域架構,只需要4-8顆SoC芯片和40-60顆MCU芯片,未來中央計算架構,需要的芯片更少,僅需2-4顆SoC芯片加10-20顆高性能MCU芯片,就可以滿足自動駕駛和智能座艙的計算需求。五年后中央計算架構會成為主流,屆時汽車對芯片的需求量會進一步降低。

          另外一個角度,隨著電動智能汽車的發展,汽車控制系統從分布式走向集成式,汽車行業對芯片的需求也將發生巨大的變化。汽車芯片不僅面臨著短期產能不足的挑戰,還面臨著長期結構性變化的挑戰。

          比亞迪公司官方表示:“燃油車的芯片成本大概是100美元-200美元,電動汽車則可能是1000美元左右起步,而到了智能電動時代,單車芯片成本可能會倍增至4000美元-5000美元,高端車甚至更多?!?/p>

          汽車芯片價值的躍遷,不只體現在數量上,也體現在功能上。

          芯片主要分三大類,隨著汽車控制結構的變化,對各類芯片的需求也將發生變化。但芯片并不是一個能快速響應需求的行業。尤其是車規級芯片,它有著資金投入大、認證周期長、研發周期長、設計門檻高等特點,僅僅是驗證環節,可能就要花費數年時間。

          吉利汽車則介紹了全面的長期芯片規劃:從建立與國際半導體主流供應商的直接對接渠道開始,源頭規避風險;繼而參與研發方案選型,與主要芯片供應商共同制定未來技術路線及供應渠道;與芯片供應商直接簽訂價格協議,減少分散采購供應商議價能力低的問題,扶持國內電子產品供應商供應鏈的組織能力;承諾扶持國內芯片企業,在同等質量下使用國產芯片替代進口芯片。

          中銀國際表示,半導體產業屬于全球集成的行業,供應鏈穩定在其中扮演著重要角色,未來3年在成熟制程芯片緊缺帶動的產能擴張下,國內會逐步優化成熟制程的供應鏈體系,完善的供應鏈帶來成本優勢,可助推全球成熟制程芯片訂單在中國區域的集中,形成一定的客戶黏性。

          據美國應用材料AMAT的2021年二季度業績說明會透露,目前正處于第四波計算浪潮-經濟全面數字化,也是最大的一次科技技術轉變的早期階段,到2025年,機器將產生99%的數據,而人類產生數據只占1%。未來十年半導體行業乃至半導體設備領域將長期結構性走強,半導體行業需求歷史首次與人口增長及其帶來的消費者行為增長脫鉤,并逐步掛鉤設備、服務器、汽車終端、手機終端。半導體領域的競爭將會圍繞高效電源管理、高運算性能、高性價比等領域,制程進步的基礎也將轉向新材料、新結構、新的芯片互連方式、新工藝和新微縮方式的創新與應用。對于先進制程的芯片需求也將提高。

          半導體產業鏈企業科創板IPO募資大幅超預期,且半導體行業發展已成為國家戰略發展的一部分,在國家及地方政策和國家大基金、亦莊國投等資本的推動下,半導體企業逐步形成集中化資源整合態勢,先進制程領域的核心技術和零部件供應的突破及產業化進度加速,進展符合全球半導體未來發展方向,疊加所建筑的成熟制程客戶粘性,先進制程芯片制造訂單也會逐步放量。

          或將彎道超車

          第三代半導體依賴于傳統硅以外的更新的材料和設備,是一個還沒有任何公司或國家占據主導地位的領域,這也為中國提供了避開美國及其盟友對其芯片制造行業設置的障礙的最佳機會之一,也是個彎道超車的好機會。

          東莞證券認為,與前兩代半導體相比,第三代化合物半導體物理特性優勢明顯,下游應用廣泛,在5G基建、5G終端射頻和新能源車等多重推動,以及化合物半導體的國產替代趨勢下,未來成長空間廣闊,相關廠商有望迎來較好的發展機遇。

          半導體代際之間最大的區別在于材料,按演進歷程進行劃分,半導體材料可分為三代。

          其中,第一代半導體材料以硅(Si)、鍺(Ge)為代表,該類材料產業鏈較為成熟,技術儲備完善且制作成本較低,目前主要應用于大規模集成電路中。

          第二代半導體材料以砷化鎵(GaAs)和磷化銦(InP)為代表,在物理結構上具備直接帶隙的特點,相對于Si材料具有光電性能佳、工作頻率高,抗高溫、抗輻射等優勢,適用于制作高速高頻、大功率及發光電子器件,是制作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料,廣泛運用于移動通訊、衛星通訊、光通訊和GPS導航等領域。

          第三代半導體指以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)為代表的化合物半導體,還包括氧化鋅(ZnO)和金剛石該類半導體材料禁帶寬度大于或等于2.2eV,因此也被稱為寬禁帶半導體材料。

          東莞證券研報稱,與第一代的Si、Ge和第二代的GaAs、InP相比,GaN和SiC具有禁帶寬度大、擊穿電場強度高、電子遷移率高、熱導電率大、介電常數小和抗輻射能力強等特點,具有強大的功率處理能力、較高的開關頻率、更高的電壓驅動能力、更小的尺寸、更高的效率和更高速的散熱能力,可滿足現代電子技術對高溫高頻、高功率、高輻射等惡劣環境條件的要求。因此,第三代半導體主要被用于制作高速、高頻、大功率及發光電子元器件,是制作高性能微波、毫米波器件及發光器件的優良材料。此外,隨著新能源汽車、信息高速公路及互聯網的興起,第三代半導體還被廣泛應用于電動車、光伏、風電和高鐵等領域。

          第三代半導體下游需求持續向好。根據CASA Research數據,消費類電源、工業及商業電源、不間斷電源UPS和新能源汽車為SiC、GaN電子電力器件的前四大應用領域,分別占比28%、26%、13%和11%。消費類電源方面,快充快速普及為GaN的應用打開市場空間;新能源汽車方面,中國目前已成為全球最大的新能源汽車市場,特斯拉大量推進SiC解決方案帶領國內廠商快速跟進,以比亞迪為代表的終端整車廠商開始全方位布局SiC元器件解決方案,推動第三代半導體元器件在汽車領域的發展。

          其中,GaN主要用于LED、微波射頻和功率器件等領域,目前GaN主要被用于5G有源天線系統(AAS)和手機功率放大器(PA)等新產品中。展望未來,5G通訊、消費電子快充和車規級充電成為GaN產品規模擴張的主要動力。

          在5G和更高頻率應用中,GaN的效率比LDMOS/硅器件要高10%-15%,預計在5G基站PA中份額將持續提升;手機快充逐漸普及,消費級快充將成為推動GaN功率器件滲透的重要因素。Yole Development指出,GaNRF市場規模將從2019年的7.4億美元增長至超過20億美元,年復合增長率為12%;此外,Yole預計2024年GaN電源市場產值將超過3.5億美元,CAGR達85%,其中GaN快充將成為推動產業高成長的主要力量。

          SiC方面,預計未來幾年SiC市場將充分受益于新能源汽車滲透提升、電動車配套設備建設和5G通訊基站及數據中心建設,其中汽車電動化為驅動SiC市場規模增長的最主要因素。Yole指出,采用SiC的汽車解決方案能提高系統效率,有效減輕車身重量并使得結構更加緊密,目前在新能源車上主要用于功率控制單元(PCU)、逆變器,及車載充電器等方面。到2024年,SiC功率半導體市場規模將達到20億美元,2018-2024年復合增長率約為50%,其中汽車成為SiC功率半導體最大的下游應用市場,占比將達到約50%;而根據Researchand Markets預測,全球SiC市場收入將達到30億美元,2017-2023年復合增長率約為27%。

          根據CASA統計,2019年中國GaN、SiC電力電子產業值為26億元,同比增長84%,2016-2019年復合增速高達230.53%;GaN微波射頻產值方面,中國科技部于2016年9月立項國家重點研發計劃,旨在實現GaN器件與電路在5G通信系統中的應用,推動中國第三代半導體在射頻功率領域的長足發展。根據CASA,中國GaN微波射頻產業值從2016年的2.785億元提升至2019年的38億元(預估),年復合增速為138.96%。

          而對于第三代半導體產業的發展,中國給予了高度重視,早在2013年,科技部“863計劃”就將第三代半導體產業列為國家戰略發展產業。2016年,國務院印發的《“十三五”國家科技創新規劃》中,將第三代半導體列為國家科技創新項目中“重點新材料研發及應用”重要方向之一。2019年12月,國家級戰略《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》明確要求加快培育布局第三代半導體產業,推動制造業高質量發展;2020年7月,國務院發布的《新時期促進集成電路產業和軟件產業高質量發展的若干政策》指出,國家鼓勵的集成電路設計、裝備、材料、封裝、測試企業和軟件企業,自獲利年度起,第一年至第二年免征企業所得稅,第三年至第五年按照25%法定稅率減半征收企業所得稅;2021年,“十四五”規劃出爐,提出要瞄準集成電路等前沿領域,推動碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導體發展。

          在5G通信、新能源汽車、快充、綠色照明等新興需求崛起和國家政策大力支持的雙重驅動下,預計中國第三代化合物半導體市場規模有望實現快速增長?!?020“新基建”風口下第三代半導體應用發展與投資價值白皮書》指出,2019年中國第三代半導體市場規模為94.15億元,預計2019-2022年將保持85%以上平均增長速度,到2022年市場規模將達到623.42億元。

          其中,第三代半導體襯底市場規模從7.86億元增長至15.21億元,年復合增速為24.61%,半導體器件市場規模從86.29億元增長至608.21億元,年復合增速為91.73%。

          東莞證券表示,從GaAs、GaN和SiC市場競爭格局來看,目前化合物半導體產業鏈各環節以歐美、日韓和中國臺灣企業為主,中國大陸企業在技術實力、產能規模和市場份額方面與領先企業均具有不小差距,市場話語權較弱。

          以砷化鎵為例,GaAs產業鏈可分為上游外延片、中游晶圓制造和下游GaAs元件三大環節,三大環節均以海外企業為主導。其中,上游外延片前三大廠商分別為英國廠商IQE(54%)、中國臺灣廠商VPEC(占比25%)和日本廠商住友化學(Sumitomo Chemical),CR3高達92%;中游晶圓代工領域中國臺灣廠商穩懋一家獨大,市場占有率高達71.1%;下游GaAs企業市占率前三均被美國廠商把持,分別為:Skyworks(32.3%)、Qorvo(26.0%)和Broadcom(9.1%),CR3為67.4%。中國大陸GaAs產業鏈競爭格局處于弱勢,在單晶制造、外延片中的射頻器件、IDM中的射頻器件等環節競爭力相對缺失。

          GaN方面,GaN器件產業鏈包括上游襯底及外延片、中游器件設計與制造和下游產品應用等環節,目前行業模式以IDM為主,但設計與制造環節已開始出現分工。其中,住友電工在GaN襯底領域一家獨大,市場份額超過90%,外延片龍頭包括IQE、COMAT等;GaN制造環節代表性企業包括中國臺灣的穩懋、富士通和臺積電,中國大陸方面以三安光電為代表。

          SiC方面,美、歐、日三足鼎立,美國產值占比超七成。從SiC器件制造流程來看,SiC器件的制造成本中,襯底成本占比50%,外延片成本占比25%,為SiC成本占比最大的兩個部分。目前行業呈現美、歐、日三足鼎立格局,其中美國一家獨大,全球產能占比超過七成。以成本占比最高的SiC襯底來看,截至2018年,美國Cree公司占據絕對龍頭地位,市場份額達62%,其次是美國II-VI公司,市場份額約為16%,行業前兩名市占率合計達78%;從行業生產模式來看,目前行業模式以IDM模式為主,代表性企業有美國Cree、德國Infineon、日本羅姆和意法半導體,中國大陸IDM廠商以泰科天潤、瑞能半導體和華潤微為代表,但與國際領先水平仍有較大差距。

          東莞證券表示,考慮到國家政策對第三代半導體的大力扶持,以及中國大陸廠商在第三代半導體領域上的布局奮起直追,后續國產替代空間廣闊,相關廠商有望迎來較好的發展機遇。

          據亞化咨詢不完全統計,近幾年國內布局第三代半導體產業的企業超過百家,僅2021年5月簽約的第三代半導體相關項目就將近5個。同時,國內也在技術、產業鏈上不斷創新。以GaN相關專利為例,根據智慧芽數據顯示,中國的相關專利申請在全球排名第一。

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