碳化硅延续活跃,天富能源二连板,晶升股份涨超10%再创趋势新高,斯达半导等跟涨
三代半导体
禁带宽度决定应用分野
三代半导体材料的根本差异在于禁带宽度。禁带宽度可以通俗理解为电子从原子束缚中挣脱出来成为自由导电粒子所需要的最小能量。禁带越窄,材料越容易导电;禁带越宽,材料越耐高压、耐高温、耐辐射。
第一代半导体:硅基产业
信息时代的基石
硅是半导体产业的绝对主力,全球超过95%的芯片基于硅材料制造。硅基半导体主要用于逻辑芯片(CPU、GPU)、存储芯片(DRAM、NAND)、微控制器(MCU)以及模拟芯片等。 硅基产业链最为完整,分工明确。
上游材料环节,国内代表企业包括立昂微(6-8英寸硅外延片)和沪硅产业(12英寸大硅片国产化主力)。
芯片设计环节,美国企业占据主导。CPU领域的英特尔和AMD,GPU领域的英伟达,移动芯片领域的高通,通信芯片领域的博通,模拟芯片领域的德州仪器等。国内IC设计公司包括华为海思、韦尔股份(CIS图像传感器)、紫光国微(特种集成电路)、兆易创新(存储与MCU)、澜起科技(内存接口芯片)等。
制造代工环节,台积电是全球晶圆代工的绝对龙头。中国大陆的领先制造商包括中芯国际和华虹公司。
封装测试环节,全球封测龙头包括日月光、安靠。国内领先企业有长电科技、通富微电、华天科技。
第二代半导体:砷化镓与磷化铟
高频与光电的王者
射频前端和光电子。在射频前端,砷化镓凭借高电子迁移率,被广泛用于功率放大器(PA)和低噪声放大器(LNA),是4G/5G手机通信的核心材料。在光电子领域,砷化镓和磷化铟用于制造红外LED、激光器(VCSEL)、光通信模块等。
衬底与外延环节的代表企业包括美国的AXT(化合物半导体衬底供应商),以及台湾的全新和联亚(砷化镓、磷化铟外延片专业厂商)。 专业代工环节,台湾的稳懋是全球最大的砷化镓晶圆代工厂,宏捷科也是重要的代工企业。 IDM与射频前端领域,美国的Qorvo和Skyworks是射频前端市场的双寡头。台湾的全讯是专注于砷化镓、氮化镓的IDM厂。国内厂商中,卓胜微在射频开关、低噪声放大器领域占据领先地位;三安光电则在化合物半导体领域实现了全产业链覆盖。
第三代半导体:碳化硅与氮化镓
高压高频时代的双雄
第三代半导体内部分为碳化硅和氮化镓两条技术路线,两者应用互补而非替代。 碳化硅擅长高压、大功率场景。它的禁带宽度宽、热导率极高,能够在650伏至3300伏甚至更高的电压下稳定工作,且散热性能卓越。碳化硅主要用于电动汽车主驱逆变器、光伏逆变器、电网设备、超快充电桩等高压场景。碳化硅产业链的核心环节在于衬底和外延,因为材料质量直接决定器件性能。 氮化镓擅长高频、中低压场景。它的电子迁移率极高,开关速度可达兆赫兹级别,能够大幅减小变压器等磁性元件的体积,从而实现电源模块的小型化。氮化镓主要用于消费电子快充头、AI数据中心电源、5G基站射频功放、车载充电机等中低压、高频场景。氮化镓的主流技术路线是硅基氮化镓,即在成本低廉的硅衬底上生长氮化镓外延层,从而兼顾性能和成本。
碳化硅衬底领域,天岳先进是国内导电型碳化硅衬底的龙头,也是全球第二大供应商,其8英寸产品良率已超过70%。天科合达与天岳先进并称为国产双雄。露笑科技也是国内重要的碳化硅衬底制造商。
碳化硅外延领域,瀚天天成是全球首家实现8英寸碳化硅外延片大规模商业化供应的企业。天域半导体是国内另一家主要的碳化硅外延片制造商,已在港股上市。
碳化硅器件与模块领域,三安光电是中国唯一实现碳化硅从衬底到器件全产业链整合的IDM企业,是行业绝对龙头。斯达半导是国内车规级碳化硅模块的龙头企业。华润微、士兰微、时代电气等国内功率半导体IDM企业,均已布局并量产碳化硅MOSFET等器件。
氮化镓领域,英诺赛科是全球领先的硅基氮化镓功率器件IDM企业,专注于全产业链布局。三安光电同样是氮化镓领域的IDM龙头,产品同时覆盖射频与功率两大赛道。国际厂商方面,Navitas和Power Integrations是氮化镓功率IC的先驱。在射频氮化镓领域,Qorvo、Wolfspeed、NXP等国际厂商占据主要份额。国内三安光电的氮化镓射频产品已与国际通信设备商深度合作。
碳化硅设备领域,晶盛机电提供碳化硅长晶炉设备,并已成功开发出12英寸衬底生产工艺。晶升股份是碳化硅单晶炉的主要供应商,已批量供货给三安光电、比亚迪等头部企业。
[证券通]李娜:A0330623100002
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