一、半导体基本概述

1、半导体产业链

半导体材料处于半导体产业链上游，是整体半导体产业的底层基础。
半导体产业链整体可被分为上、中、下游三个板块，其中上游为半导体的支撑产业，由半导体材料和半导体设备构成；中游为半导体制造产业链，包含 IC 的设计、制造和封测三个环节，其生产的产品主要包括集成电路、分立器件、光电子器件和传感器；下游则为半导体的具体应用领域，涉及消费电子、移动通信、新能源、人工智能和航空航天等领域。
半导体制造企业又可以根据运作模式分为 IDM（Integrated DeviceManufacture）和 Foundry 两种，IDM 是指集芯片设计、制造、封装测试到销售等多个产业链环节于一身的垂直整合模式，能够协同优化各个环节，充分发掘技术潜力，代表企业有三星、德州仪器(TI)；Foundry 是指只负责制造环节的代工厂模式，该类模式不承担由市场调研失误或产品设计缺陷所带来的决策风险，但相对前者更受制于公司间的竞争关系，代表企业包括台积电、格罗方德和中芯国际等。在半导体产业链中，半导体材料位上游发挥着其特有的产业支撑作用，是整体半导体产业的底层基础。

2、半导体材料：

半导体衬底材料发展至今经历了三个阶段：
1）第一阶段（代表材料：Si，Ge）：20 世纪 50 年代开始，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料制成的二极管和晶体管取代了电子管，引发以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展，主要应用于低压、低频、低功率的部分功率器件、集成电路中。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，90%以上的半导体产品是用硅基材料制作的。
2）第二阶段（代表材料：GaAs，InP）：20 世纪 90 年代开始，随着半导体产业的发展，硅材料的物理瓶颈日益突出，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、锑化铟（InSb）、部分三元化合物半导体等为代表的第二代化合物半导体材料崭露头角。砷化镓材料的电子迁移率约是硅的 6 倍，具有直接带隙，故其器件相对硅基器件具有高频、高速的光电性能，因此被广泛应用于光电子和微电子领域，是制作半导体发光二极管和通信器件的关键衬底材料。
3）第三阶段（代表材料：SiC、GaN）：近年来，以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度大于 2.2eV）第三代半导体材料逐渐兴起，其介电常数、导热率及最高工作温度等等关键参数方面具有显著优势，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半导体材料领域最具前景的材料之一。目前，5G 通信、新能源汽车、光伏等领域头部企业逐步开始使用第三代半导体，待成本下降后，第三代半导体有望实现对硅基材料的全面替代。
就功率和频率两个维度而言，第一代半导体材料的代表硅，功率在 100Wz 左右，频率只有大约 3GHz；第二代的代表砷化镓，功率不足 100W，但频率却能达到 100GHz。因此前两代半导体材料更多是互为补充的关系。而第三代半导体的代表氮化镓和碳化硅，功率可以在 1000W 以上，频率也可以接近 100GHz，优势非常明显，因此未来有可能是取代前两代半导体材料的存在。

2.1 材料端其他逻辑：

3、第一代到第三代半导体对比：

二、第三代半导体发展前景

1、市场端：整体产值超 7100 亿元，2023 年渗透率接近 5%

千亿市场，第三代半导体渗透率逐年提升
我国第三代半导体整体产值超 7100 亿元，2023 年第三代半导体材料渗透率有望接近 5%。从整体产值规模来看，根据 CASA 数据，我国第三代半导体整体产值超过 7100 亿。 Si 仍是半导体材料主流，占比 95%。第三代半导体渗透率逐年上升， SiC 渗透率在 2023 年有望达到 3.75%，GaN 渗透率在 2023 年达到 1.0%，第三代半导体渗透率总计 4.75%。

2、性能端：高压、高频领域或将实现对硅基的全面替代

SiC MOSFET 主攻高压领域，GaN MOSFET 主攻高频领域。
依据功率、频率两个维度，我们对主流功率器件的物理特性和适用场合进行了梳理：Si-IGBT 在高压领域有优势但无法胜任高频领域的要求，Si-MOSFET 能胜任高频领域但对电压有所限制，SiCMOSFET 完美得解决了高压和高频在硅基上难以兼得的问题，在兼容高压中频的基础上 SiC-MOSFET 并凭借其高效率、小体积的特性成为电动汽车、充电桩、光伏逆变等领域的最佳解决方案（不考虑成本），GaN-MOSFET 凭借其超高频率的特性在 5G 射频领域大有可为，当前主要为 5G 基站 PA 未来有望拓宽到终端设备射频（手机等），此外 GaNMOSFET 在 1000V 以下的中低压领域比如快充、电动汽车有较大的应用潜力。

3、政策及科研端：政策持续加码第三代半导体

4、其他观点

一、关注第三代半导体产业投资机遇
本月SiC材料产业链个股表现十分活跃，市场关注度正在逐步升温。国内龙头衬底厂商天岳先进与下游客户签订大规模采购商业合同，从一定侧面体现出国内SiC产业渗透率呈现出快速增长趋势，未来产业链各环节市场规模将有望迎来快速增长，国内目前SiC导电型衬底方面的技术能力和产能规模不断增强，我们认为，第三代半导体行业今年将迎来快速爆发元年，产业将呈现加速发展趋势。
二、海外巨头持续扩产，相关厂商营收持续创新高
随着特斯拉Model 3以及比亚迪相关车型选用SiC方案，我们认为SiC技术有望快速渗透。并且随着储能、高压快充、电动汽车以及可再生能源对宽禁带包代替需求快速增长，Cree、英飞凌和ST意法等多功率器件厂商宣布对SiC衬底的扩产。同时，我们跟踪台湾SiC上市企业月度数据发现，SiC MOSFET龙游汉磊22年6月营收高达7.64亿新台币，创历史新高，yoy实现26.51%。SiC产业景气度持续提升。
三、国产半导体设备、材料逆流而上，国产替代为最大确定性机遇
短期来看，结合目前已披露半年报预告公司情况来看，我们认为半导体材料、设备厂商全年业绩具备确定性，其中中微公司2022H1实现扣非归母净利润4.1-4.5亿元，同比增长565%-630%，北方华创实现归母净利润7.1-8.1亿元，同比增长130%-160%，利润超市场预期。在材料端，晶圆厂对耗材、零部件等易耗品需求依然强劲，半导体材料、零部件领域上半年业绩增长确定性强，晶圆厂扩建及国产化率提升，预计未来两年仍为国内半导体材料、零部件公司收入与业绩快速增长阶段。

三、第三代半导体产业链梳理

1、重点公司布局：SiC、GaN 基本均已实现全覆盖，大部分企业处于研发阶段

衬底→外延→器件→设备各领域全布局，中国第三代半导体将迎来历史性发展机遇。
SiC 领域：目前，国内布局 SiC 的上市公司从产业链角度可以分为 5 类:
1）专注衬底材料，如天岳先进和天科合达（中止 IPO）；
2）器件端 IDM 布局，如华润微、斯达半导、闻泰科技等；
3）从材料到器件一体化布局，如三安光电；
4）芯片设计厂商，如新洁能；
5）其他：露笑科技布局设备+材料，中微公司布局外延设备。
GaN 领域：包括 GaN 衬底制造商苏州纳维、东莞中镓；外延制造商晶湛半导体、江苏能华；设计企业安谱隆、海思半导体；制造企业三安集成、海威华芯等。此外，新进入厂商不只有传统功率半导体厂商，更多的是做射频器件出身或者有军工背景的企业进入 GaN 领域，如主营军工电子的亚光科技，主营 TR 组件及射频模组的国博电子。

2、上市公司梳理：SiC 相关公司 104 家，GaN 相关公司 43 家

目前国内第三代半导体主要制造商共 147 家，SiC 产业链相关公司共 104 家，其中有 15 家公司已上市。SiC 全产业链公司（生产设备、衬底、外延、器件）的有三安集成、中电科 55 所、中电科 13 所、世纪金光、中宏新晶。 国内 GaN 产业链相关公司有 43 家，其中 3 家公司已上市。全产业链公司仅有英诺赛科

3、建议

SiC 产业链建议关注：
1）国内 IGBT 龙头顺势切入 SIC 领域，关注斯达半导、时代电气和未上市的比亚迪半导体；
2）传统功率器件往 SiC 器件升级切入，包括闻泰科技，华润微、捷捷微电、扬杰科技、新洁能；以及较纯正 SiC 器件厂商泰科天润等；
3）布局 SiC 设备和材料的露笑科技，第三代半导体 SIC/GaN 全布局的三安光电；
4）SiC 衬底领域的天岳先进。

GaN 产业链建议关注：
1）传统功率器件往 GaN 器件升级切入，包括闻泰科技，士兰微、新洁能，芯导科技；
2）军工电子和射频领域具备技术积累和客户储备的公司，如亚光科技、海特高新，还有拟刚上市的的国博电子。
3）布局 SIC 设备和材料的露笑科技，第三代半导 SiC/GaN 全布局的三安光电。

四、公司研究

1、三安光电基本面研究

SiC 市场主要被海外企业占据。碳化硅产业中衬底是技术壁垒最高的环节，衬底和外延目前在碳化硅产业中价值比约 60%，市场主要由美国 Wolfspeed 公司、日本的罗姆和美
国的 II-VI 占据，国内企业产品主要集中在二极管等领域。
全面布局 SiC 市场孕育未来。公司投资湖南三安半导体项目 160 亿元，建设具有自主知识产权的以碳化硅、氮化镓等宽禁带材料为主的第三代半导体全产业链生产与研发
基地，是全球第三条、中国首条碳化硅全产业链生产线。并在 2022 年 1 月，实现出货后客户验证。