江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

智东西 国产芯片新突破点！报告揭秘爆发中的第三代半导体材料

第三代半导体材料是功率半导体跃进的基石 。 第三代半导体材料众多战略行业可以降低50%以上的能量损失 ， 最高可以使装备体积减小75%以上 ， 是半导体产业进一步跃进的基石 。 先进半导体材料已上升至国家战略层面 ， 2025年目标渗透率超过50% 。 底层材料与技术是半导体发展的基础科学 ， 在2025中国制造中 ， 对第三代半导体单晶衬底、光电子器件/模块等细分领域做出了目标规划 。 在任务目标中提到2025实现在5G通信、高效能源管理中的国产化率达到50%；在新能源汽车、消费电子中实现规模应用 ， 在通用照明市场渗透率达到80%以上 。
本期的智能内参 ， 我们推荐世纪证券公司的研究报告《从新基建与消费电子看第三代半导体材料》 ， 从新基建、消费电子两个视角深度揭秘第三代半导体材料的腾飞逻辑 。 如果想收藏本文的报告 ， 可以在智东西（公众号：zhidxcom）回复关键词“nc461”获取 。
本期内参来源：世纪证券
_本文原题：
《从新基建与消费电子看第三代半导体材料》
作者：陈建生
一、爆发中的第三代半导体材料
功率半导体下游细分领域带动需求爆发式增长 ， 将带动第三代半导体材料应用 。 功率半导体在电子行业中应用广泛 ， 且技术相对成熟 ， 目前是以硅片为衬底 ， 带隙宽度较小 ， 市场普遍认为 ， 增长弹性不大 ， 整体规模保持稳定 。 与之有差异的是 ， 我们认为 ， 未来功率半导体将呈现高性能 ， 高增长 ， 高集中度的发展趋势 ， 从而带动第三代半导体材料应用需求 ， 主要原因有以下几点：
1）下游新兴行业增量显著；
2）自给率仍然偏低 ， 替代空间巨大；
3）未来集中产品碎片化将有所改善 ， 高端产品如IGBT、MOSFET产品性能和技术壁垒同步提升 ， 下游对高端产品的依赖度会随之增加 。 功率半导体市场规模较大 ， 高性能驱使下 ， 新型半导体衬底材料渗透率有望进一步提升 。
贸易摩擦加剧与摩尔定律见顶双重背景下 ， 底层材料提供了弯道超车的可能性 。 美方对华为制裁规模未有缩小趋势 ， 同时加剧了多方面的技术围剿 ， 底层材料的重要性不容忽视 。 美方将计划限制华为使用美国技术和软件在海外设计和制造半导体的能力来保护国家安全 ， 华为及其被列入实体清单的分支机构生产的以下产品将受出口管理条例（EAR）的约束 ， 具体而言包括以下两个方面：
1）华为及相关公司利用美国管制清单（CCL）上的软件和技术直接生产的产品；
2）根据华为的设计规范 ， 在美国海外的地方利用CCL清单上的半导体制造设备生产的芯片等产品 ， 此类产品在向华为及其分支机构出货时需要申请许可证 。
摩尔定律在硅时代已接近效能极限 ， 台积电已开始2nm探索性研发 ， 单一增加制程精度的方式不可持续 。 “摩尔定律”在过去的几十年中是集成电路性能增长的黄金定律 。 其核心内容：价格维持不变时 ， 集成电路上可容纳的元件数目 ， 约每隔18-24个月便会增加一倍 ， 性能也将提升一倍 。 根据ITRS的观点 ， 传统的硅晶体管微缩至6纳米已达极限 。 以硅材料为根基的摩尔定律即将失效 。 若半导体仍以摩尔定律趋势发展 ， 则需要在底层材料中形成突破 。 美国、欧盟、日韩等国家和地区组织已经通过制定研发项目的方式来引导产业发展 。 目前主要的突破手段存在于几个方面：
1）底层材料突破 ， 除氮化镓、砷化镓外 ， 以碳基为材料的半导体技术也在持续突破；
2）以SIP封装为代表的高密度集成方式 ， 一定程度上满足了性能的发展需求 。
国内基站端建设投资力度扩大 ， 国内需求将大于国外 。 预计2020年5G新=建基站有望达到80w座以上 ， 其中大部分将以“宏基站为主 ， 小基站为辅”的组网方式 。 在射频端高频高速的背景下 ， 第三代半导体材料的渗透率将会大幅提升 ， 2023年GaNRF在基站中的市场规模将达到5.2亿美元 ， 年复合增长率达到22.8% 。 未来随着GaN技术进步和规模化发展 ， GaNPA渗透率有望不断提升 ， 预计到2023年市场渗透率将超过85% 。 5G宏基站使用的PA（PowerAmplifier ， 功率放大器）数量在2019年达到1843.2万个 ， 2020年有望达到7372.8万个 ， 同比增长有望达到4倍 。 预计今年 ， 基于GaN工艺的基站PA占比将由去年的50%达到58% 。


推荐阅读


上一篇：萌柠侃侃说 曾被质疑考零分上清华，今论文登剑桥遭吐槽，她27岁成为百亿富豪

下一篇：中科院物理所 麦克斯韦妖终于出现了？90年来科学家始终没搞明白这个装置的原理