宽禁带半导体行业深度：SiC与GaN的兴起与未来

机构：中泰证券

投资要点

 突破 Si 的瓶颈，SiC/GaN 具备性能上的优势。Si 作为集成电路最基础的 材料，构筑了整个信息产业的最底层支撑。人类对 Si 性能的探索已经非常 成熟，然而一些固有的缺点却无法逾越，如光学性能、高压高频性能等。 与此同时所谓第三代半导体（宽禁带半导体）以其恰好弥补 Si 的不足而逐 步受到半导体行业青睐，成为继 Si 之后最有前景的半导体材料。随着 5G、 汽车等新市场出现，SiC/GaN 不可替代的优势使得相关产品的研发与应用 加速；随着制备技术的进步，SiC 与 GaN 器件与模块在成本上已经可以纳 入备选方案内，需求拉动叠加成本降低， SiC/GaN 的时代即将迎来。

 SiC：极限功率器件的理想材料。SiC 器件相对于 Si 器件的优势主要来自 三个方面：降低电能转换过程中的能量损耗、更容易实现小型化、更耐高 温高压。SiC 最大的应用市场来自汽车，与传统解决方案相比，基于 SiC 的解决方案使系统效率更高、重量更轻及结构更加紧凑。目前 SiC 器件在 EV/HEV 上应用主要是功率控制单元（PCU）、逆变器、DC-DC 转换器、 车载充电器等方面。全球 SiC 产业格局呈现美国、欧洲、日本三足鼎立态 势。其中美国全球独大，占全球 SiC 产量的 70%~80%；欧洲拥有完整的 SiC 衬底、外延、器件以及应用产业链；日本是设备和模块开发方面的领 先者。中国企业在衬底、外延和器件方面均有所布局，但是体量均较小。

 GaN：5G 应用的关键材料。相较于已经发展十多年的 SiC，GaN 功率器 件是后进者，它拥有类似 SiC 性能优势的宽禁带材料，但拥有更大的成本 控制潜力，在射频微波领域和电力电子领域都有广泛的应用。GaN 是射频 器件的合适材料，特别是高频应用，这在 5G 时代非常重要。电力电子方 面，GaN 功率器件因其高频高效率的特点而在消费电子充电器、新能源充 电桩、数据中心等领域有着较大的应用潜力。目前 GaN 产业仍旧以海外企 业为主，国内企业在衬底外延和设计制造领域都逐渐开始涉足，其中三安 集成已经能提供成熟的 GaN RF/GaN Power 代工工艺。

 投资建议。由于 SiC 与 GaN 产业链全球来看仍处于起步阶段，国内企业更 是大部分处于早期研发阶段，远未成熟，行业体量较小，重点关注已经在 SiC 与 GaN 研发上投入大量资源并且取得一定成果的公司。映射到 A 股上 市公司，建议关注三安光电、扬杰科技、捷捷微电。三安光电旗下三安集 成业务是国内稀缺宽禁带半导体制造企业，布局基本对标 Cree，从 LED 芯片到 LED 应用，从 SiC 晶圆到 GaN 代工，三安光电的布局前瞻且具备 可行性，有望在宽禁带领域延续其在 LED 产业的竞争力。扬杰科技与捷捷微电均是国内功率半导体企业，在 SiC 功率器件研发上已经有所布局。

 风险提示。SiC 与 GaN 行业技术进步不及预期；下游需求电动汽车与 5G 推进不及预期；SiC 与 GaN 若成本下降不及预期；国内相关企业研发与销 售受国外企业挤压而不及预期。