氮化鎵挑起半導體界的大梁,進入倒計時?

2021-01-09 騰訊網

圖片來源：小米

*本文不構成任何投資理財建議

近些年，由於第三代半導體材料的相關研究大多處於初級階段，圍繞其展開的各種爭論不絕於耳，其中最為激烈的便是碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）的「一哥」之爭。而最近，無論是從研發應用引起的市場反響來講，還是從年後股票市場追捧程度來看，氮化鎵王者之相已露端倪。

眾所周知，第三代半導體又稱寬禁帶半導體，相較於第一代和第二代半導體材料，具有高擊穿電場、高飽和電子速度、高熱導率、高電子密度、高遷移率等特點和優勢，以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）等材料為代表。

氮化鎵將引領半導體革命

由於碳化矽、氮化鎵之外的其他第三代半導體材料大多處於實驗室研發階段。從應用領域上來講，氮化鎵可以在1～110GHz 範圍的高頻波段應用三大領域是LED（照明、顯示）、射頻通訊、高頻功率器件；碳化矽主要應用領域在電網、軌道交通、電動汽車及充電樁領域。氮化鎵適用於高頻領域，碳化矽則主要適用於高壓領域。

從兩者各自的特性，碳化矽是襯底材料最優的選擇，以此生長碳化矽的外延片適合高壓功率半導體，生長氮化鎵的外延片適合中低壓功率半導體、LED、射頻。如果搭配碳化矽的襯底，氮化鎵性能會更優異。

氮化鎵的應用研究比碳化矽要晚，但是近些年表現更為搶眼，原因有二：首先，氮化鎵在降低成本方面顯示出了更強的潛力。目前主流的氮化鎵技術廠商都在研發以矽為襯底的氮化鎵的器件，以替代昂貴的碳化矽襯底。

有分析預測到2019年氮化鎵MOSFET的成本將與傳統的矽器件相當。其次，由於氮化鎵器件是個平面器件，與現有的矽半導體工藝兼容性強，這使其更容易與其他半導體器件集成。

近幾年，氮化鎵凡是出現，必定引起行業震動。

在miniLED應用方面，去年6月矽谷創業公司Mojo Vision公開了超高效和明亮的微米級氮化鎵LED屏幕，在晶片上使用氮化鎵像素製成完整的陣列。

射頻應用方面主要是基站PA，去年底三安集成為華為代工PA晶片，採用高頻性能更好的GaN材料。

在功率器件氮化鎵主要用在低壓上，今年2月13日小米發布的體積更小、性能和功率倍增的65W氮化鎵充電器引爆充電器市場，氮化鎵相關概念股瞬間大漲，截止到2月17日A股相關上市公司中，三安光電、士蘭微、華微電子和海特高新均實現了大漲，21隻個股市值累計增加292億。行業預計2025年氮化鎵的市場規模超過100億美元。

將持續受益於氮化鎵材料技術發展得國內優質上市公司標的有：

海陸重工：旗下江蘇能華是氮化鎵的IDM企業有專業研發、生產以氮化鎵（ GaN）為代表的複合半導體高性能晶圓，並用其做成功率器件。其在小米充電器發布後實現6個一字板。

三安光電：LED照明龍頭，miniLED龍頭，第三代半導體晶片代工龍頭，已建成國內第一條第三代半導體6″生產線，格力入股，給華為代工射頻PA，未來有望成為5000億市值的龍頭企業。

聞泰科技：收購的安世半導體在車載OBC 領域全球領先，安世入股的Transphorm 已經獲得了車規級的認證，單車On－Board－Charge 的用量是5－6 顆GaN FET，按照單顆6 美元計算，單車OBC 價值量有30 美元之多。居於安世在汽車半導體中的地位，後續會開發出碳化矽的MOSFET模塊，該部件佔電動車成本的5％～10％，目前正處於電動車爆發式增長的階段，聞泰也將是最大的受益者。聞泰的手機ODM＋安世的汽車半導體IDM融合，手機產業向上遊的手機晶片拓展，汽車半導體向下遊的汽車電子發展，未來成長為消費電子和汽車電子製造雙龍頭的唯一標的，證券公司給予5000億的市值預估。

文稿來源：新材料情報NMT

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