第三代半導(dǎo)體行業(yè)深度報(bào)告新能源及通訊行業(yè)創(chuàng)造百億市場(chǎng)規(guī)模

第三代半導(dǎo)體行業(yè)深度報(bào)告-新能源及通訊行業(yè)創(chuàng)造百億市場(chǎng)規(guī)模1新材料:高新技術(shù)基礎(chǔ)及先導(dǎo)當(dāng)前，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著重大戰(zhàn)略機(jī)遇，以新一代信息技術(shù)、航空航天、物聯(lián)網(wǎng)、新能源汽車和軌道交通等代表的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展對(duì)材料產(chǎn)業(yè)提出了更高要求，新材料研發(fā)的迫切性前所未有?！吨袊?guó)制造2025》、《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》、《重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范指導(dǎo)目錄（2019年版）》等政策文件相繼出臺(tái)，為我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指引方向。我們認(rèn)為，相較于自然資源及終端應(yīng)用材料，位于產(chǎn)業(yè)鏈中游的材料以其能深遠(yuǎn)影響下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展及決定自然資源使用方式，是最具投資價(jià)值的賽道。新材料是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石。新材料是指新出現(xiàn)的具有優(yōu)異性能和特殊功能的材料，及傳統(tǒng)材料改進(jìn)后性能明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料。新材料技術(shù)高度密集，不僅對(duì)電子信息、生物技術(shù)、航空航天等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著支撐和先導(dǎo)的作用，也推動(dòng)著機(jī)械、能源、化工、輕紡等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整。因而新材料的創(chuàng)新能力，將在相當(dāng)程度上決定未來(lái)中國(guó)制造業(yè)的整體水平，決定中國(guó)在產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上的高度。新材料公司的內(nèi)在價(jià)值，我們認(rèn)為取決于核心競(jìng)爭(zhēng)力、市場(chǎng)拓展、未來(lái)發(fā)展?jié)摿肮乐档人拇笠蛩亍Ｐ虏牧献陨聿⒎菍毑?，生產(chǎn)流程中的工藝或設(shè)備才是新材料公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力。新材料的“新”是指相較傳統(tǒng)材料某些性能有明顯提升或出現(xiàn)了某些新功能，其是決定能否取代傳統(tǒng)材料甚至替代傳統(tǒng)材料，抑或是開辟新興行業(yè)的首要因素。從新材料的出現(xiàn)途徑來(lái)看，新材料大致可分為兩大類：一類是由傳統(tǒng)材料經(jīng)過新工藝或新設(shè)備改性而來(lái)，一類則是完全自主研發(fā)的新型材料?？紤]到新材料的上游均為基礎(chǔ)的原料，因而生產(chǎn)流程中的工藝或者設(shè)備的優(yōu)劣是決定其性能或功能的關(guān)鍵所在。技術(shù)成熟程度定義坡點(diǎn)，切中行業(yè)痛處鋪就長(zhǎng)坡。一直以來(lái)，對(duì)于新材料企業(yè)的投資價(jià)值的思考，主要在于新材料的技術(shù)成熟度及下游應(yīng)用市場(chǎng)的開拓：技術(shù)成熟度方面，Maine于2016年在《naturematerials》上發(fā)表論文指出，新材料技術(shù)研發(fā)周期較長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的時(shí)間平均10年以上，與生物科技相近，遠(yuǎn)多于軟件技術(shù)，因而新材料技術(shù)的成熟度很大程度上決定著新材料企業(yè)的投資價(jià)值。工信部在2019年發(fā)布的《GB/T37264-2018新材料技術(shù)成熟度等級(jí)劃分及定義》中將新材料的技術(shù)成熟度劃分為實(shí)驗(yàn)室、工程化和產(chǎn)業(yè)化三個(gè)階段九個(gè)等級(jí)。其中產(chǎn)業(yè)化階段表明企業(yè)生產(chǎn)工藝成熟，可批量生產(chǎn)并能實(shí)現(xiàn)全部功能完全滿足預(yù)期使用目標(biāo)的實(shí)物，預(yù)示著新材料技術(shù)真正可以直面市場(chǎng)的考驗(yàn)。下游應(yīng)用市場(chǎng)的開拓方面，新材料市場(chǎng)具有一定的不確定性，其主要原因有三點(diǎn)：（1）新材料企業(yè)在行業(yè)價(jià)值鏈中處于上游，它們往往遠(yuǎn)離最終消費(fèi)者，不易評(píng)估消費(fèi)者的需求，因此市場(chǎng)的直接反饋較少；（2）新材料在商業(yè)應(yīng)用之前往往需要其他技術(shù)的跟進(jìn)，這種對(duì)互補(bǔ)性創(chuàng)新的需求增加了市場(chǎng)的不確定性；（3）最有潛力的新材料創(chuàng)新往往是不連續(xù)的，客戶不易理解或觀察到，這種創(chuàng)新不可見性增加了市場(chǎng)的不確定性。選擇目標(biāo)市場(chǎng)并進(jìn)行技術(shù)-市場(chǎng)匹配對(duì)新材料領(lǐng)域至關(guān)重要，能否把握住傳統(tǒng)行業(yè)的痛點(diǎn)是其市場(chǎng)開拓的關(guān)鍵。新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展促使新材料產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，新材料翻“新”或下沉市場(chǎng)的速度決定著企業(yè)的未來(lái)。近年來(lái)，高端裝備、電子信息、、生物醫(yī)用、3D打印及節(jié)能環(huán)保等新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域保持較快發(fā)展勢(shì)頭，這對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)材料提出新的挑戰(zhàn)和需求，新材料翻“新”

或下沉市場(chǎng)的速度無(wú)疑主宰了企業(yè)的未來(lái)。新材料翻“新”方面，計(jì)算機(jī)第一定律的摩爾定律指出IC上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。其背后折射的無(wú)疑是半導(dǎo)體材料快速的推陳出新速度，短短五十年半導(dǎo)體材料就完成了三代跨越，同時(shí)也推動(dòng)了化合物材料、石墨烯等新式材料在半導(dǎo)體中的應(yīng)用。下沉市場(chǎng)方面，特種材料羅杰斯公司在70年代中期主打的短玻纖增強(qiáng)型的覆銅板是軍工、航空等領(lǐng)域通訊系統(tǒng)不可或缺的新材料；進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，羅杰斯將改進(jìn)的高頻覆銅板成功應(yīng)用到5G基站中，市占率達(dá)到70%，市值近四年來(lái)屢創(chuàng)新高，增幅一度達(dá)到376%，幾乎再造了4個(gè)羅杰斯。新材料企業(yè)實(shí)際成長(zhǎng)路徑可能是初創(chuàng)期、業(yè)績(jī)成長(zhǎng)期、成熟期、業(yè)績(jī)擾動(dòng)期等多個(gè)階段的組合，適用的估值方法也會(huì)隨之變動(dòng)。海外新材料企業(yè)大多于上個(gè)世紀(jì)50年代左右成立，整體上已處于較為成熟的階段，但國(guó)內(nèi)多數(shù)新材料企業(yè)均誕生于21世紀(jì)初期，發(fā)展周期落后于同類海外公司，因而選擇合適的海外公司進(jìn)行對(duì)標(biāo)可提供相對(duì)準(zhǔn)確的估值參考。初創(chuàng)期：處于發(fā)展初期階段的企業(yè)產(chǎn)品規(guī)模小，需要大量研發(fā)投入，凈利潤(rùn)不穩(wěn)定，因而更適用PS或者市研率估值成長(zhǎng)期：快速成長(zhǎng)期的企業(yè)已經(jīng)形成了較為完整的商業(yè)模式，業(yè)務(wù)規(guī)模不斷擴(kuò)張，因此我們需要重點(diǎn)關(guān)注該類型企業(yè)的盈利增速和盈虧平衡點(diǎn)。對(duì)仍處于虧損但業(yè)績(jī)處于快速增長(zhǎng)狀態(tài)的企業(yè)可以按照PS或者市研率進(jìn)行價(jià)值評(píng)估，對(duì)于已經(jīng)跨過盈虧平衡點(diǎn)，盈利進(jìn)入高增長(zhǎng)階段，可使用PEG、EV/EBIDTA法進(jìn)行估值。成熟期：處于成熟期的企業(yè)形成了完整的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，擁有持續(xù)穩(wěn)定的盈利能力和現(xiàn)金流，營(yíng)收增速趨于平穩(wěn)，常采用主流方法進(jìn)行價(jià)值評(píng)估，包括PE估值、PB估值、EV/EBITDA估值等。業(yè)績(jī)調(diào)整期：業(yè)績(jī)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，可根據(jù)資產(chǎn)變動(dòng)或營(yíng)收情況使用P/B或P/S提供短期估值參考，并在企業(yè)經(jīng)營(yíng)恢復(fù)時(shí)逐步切換回基于盈利預(yù)期的估值方法。2第三代半導(dǎo)體:能源轉(zhuǎn)換鏈中的革命英飛凌科技電源與傳感事業(yè)部大中華區(qū)應(yīng)用市場(chǎng)總監(jiān)程文濤在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)指出：“在整個(gè)能源轉(zhuǎn)換鏈中，寬禁帶半導(dǎo)體的節(jié)能潛力可為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的全球節(jié)能目標(biāo)作出貢獻(xiàn)。寬禁帶技術(shù)將推動(dòng)電力電子器件提高效率、提高密度、縮小尺寸、減輕重量、降低總成本，因此將在數(shù)據(jù)中心、智能樓宇、個(gè)人電子設(shè)備等應(yīng)用場(chǎng)景中為能效提升作出貢獻(xiàn)?！?.1碳化硅是功率器件的優(yōu)質(zhì)襯底材料半導(dǎo)體材料指常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的材料，是半導(dǎo)體行業(yè)中必不可少的核心部分。物質(zhì)通常被人們分為三類：金屬材料，如金、銀、銅、鐵、錫等，因其具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性被稱之為導(dǎo)體；塑料、橡膠、陶瓷、金剛石、人工晶體、琥珀等導(dǎo)電、導(dǎo)熱性差的材料被稱之為絕緣體；而半導(dǎo)體則是一種在常溫狀態(tài)下導(dǎo)電能力優(yōu)于絕緣體但不如導(dǎo)體的物質(zhì)。純凈的半導(dǎo)體在絕對(duì)零度環(huán)境下滿帶中被電子填滿，而在導(dǎo)帶中沒有電子，此時(shí)在外電場(chǎng)的作用下，如果滿帶仍是被電子填滿的狀態(tài)，外電場(chǎng)不能增加電子的動(dòng)量，也不能使?jié)M帶中電子的能量狀態(tài)產(chǎn)生變化，因而不能使電子產(chǎn)生定向的運(yùn)動(dòng)，也就不會(huì)產(chǎn)生電流。此時(shí)若通過增加熱量、光照射或者增強(qiáng)外電場(chǎng)等方式激發(fā)滿帶中電子，使?jié)M帶中的電子得到足夠多能量，使其越過禁帶寬度Eg而躍遷到導(dǎo)帶上去，此時(shí)半導(dǎo)體就能夠?qū)щ?。半?dǎo)體產(chǎn)業(yè)作為電子元器件產(chǎn)業(yè)中最重要的組成部分，根據(jù)不同的產(chǎn)品可分為分立器件、集成電路、其他器件等，分立器件可進(jìn)一步分為功率器件、晶閘管、晶體管等，其中功率器件是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，主要用于改變電子裝置中電壓和頻率、直流交流轉(zhuǎn)換等。半導(dǎo)體分立器件是電力電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)之一，也是構(gòu)成電力電子變化裝置的核心器件之一，主要用于電力電子設(shè)備的整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、混頻等，具有應(yīng)用范圍廣、用量大等特點(diǎn)，在消費(fèi)電子、汽車電子、電子儀器儀表、工業(yè)及自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通訊等眾多國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用。功率半導(dǎo)體是電子裝置電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，本質(zhì)上是通過利用半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)電源開關(guān)和電力轉(zhuǎn)換的功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)變頻、變相、變壓、逆變、整流、增幅、開關(guān)等，被廣泛應(yīng)用于汽車、通信、消費(fèi)電子和工業(yè)領(lǐng)域。目前Si是最常見的功率器件用半導(dǎo)體襯底材料，在經(jīng)過功率MOSFET和IGBT的開發(fā)，Si功率開關(guān)器件的性能得到了顯著的提升。然而，目前Si基功率器件技術(shù)由于材料自身的性能，已經(jīng)很難再有所突破了。因而近年來(lái)，第二代半導(dǎo)體材料及第三代半導(dǎo)體材料應(yīng)運(yùn)而生。第一代半導(dǎo)體材料從首次通過直拉法成功制備出來(lái)至今已有百年歷史，為現(xiàn)代半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)，因其儲(chǔ)量較為豐富，制備工藝成熟，在現(xiàn)階段仍然被很多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在整個(gè)行業(yè)中95%以上的半導(dǎo)體器件由硅材料制成。硅材料是集成電路的核心，硅材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也與集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)。隨著人們對(duì)科學(xué)技術(shù)的不斷探索，半導(dǎo)體硅材料因其自身特性的原因在高壓、高頻器件方面的應(yīng)用有一定的局限性。第二代半導(dǎo)體材料在物理性能上與第一代半導(dǎo)體材料相比有了明顯的進(jìn)步，比如帶隙較寬，電子遷移率較高，更適合高壓、高頻器件的工作環(huán)境，而且其性能也更符合現(xiàn)代通訊業(yè)的需求。但第二代半導(dǎo)體材料也有著明顯的弊端。禁帶寬度雖然比第一代半導(dǎo)體材料大，但擊穿電壓仍舊不夠高，在高溫、高功率的情況下應(yīng)用，效果并不理想。另外，砷化鎵的原材料有毒，對(duì)環(huán)境不夠友好，制備過程中的風(fēng)險(xiǎn)偏高。第三代半導(dǎo)體材料隨著智能時(shí)代的來(lái)臨而備受青睞，禁帶寬度明顯增加，擊穿電壓較高，抗輻射性強(qiáng)，電子飽和速率、熱導(dǎo)率都很高。基于上述特性第三代半導(dǎo)體材料不僅能夠在高壓、高頻的條件下穩(wěn)定運(yùn)行，還可在較高的溫度環(huán)境下保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，并且電能消耗更少，運(yùn)行效率更高。SiC的絕緣擊穿場(chǎng)強(qiáng)是Si的10倍，因此與Si器件相比，能夠以更高的摻雜濃度并且膜厚更薄的漂移層制作出600V～數(shù)千V的高壓功率器件。高壓功率器件的電阻成分主要由該漂移層的電阻所組成，因此使用SiC材料可以實(shí)現(xiàn)單位面積導(dǎo)通電阻非常低的高壓器件。理論上當(dāng)耐壓相等時(shí)，SiC在單位面積下的漂移層電阻可以降低到Si的1/300。對(duì)于Si材料來(lái)說(shuō)，為了改善由于器件高壓化所帶來(lái)的導(dǎo)通電阻增大的問題，主要使用例如IGBT等少數(shù)載流子器件，但是卻存在開關(guān)損耗較大的問題，其結(jié)果是所產(chǎn)生的發(fā)熱問題限制了IGBT的高頻驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。SiC材料能夠以具有快速器件結(jié)構(gòu)特征的多數(shù)載流子器件實(shí)現(xiàn)高壓化，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)“高耐壓”、“低導(dǎo)通電阻”、“高頻”這三個(gè)特性?？稍诟哳l段高壓段工作。高頻高壓是第三代半導(dǎo)體材料器件的最大特性，最早被應(yīng)用的第三代半導(dǎo)體材料器件包括碳化硅（SiC）、高頻和短波器件，目前應(yīng)用市場(chǎng)已成熟，同時(shí)碳化硅（SiC）器件也適用于極端的工作環(huán)境。42GHz碳化硅CMESFET在軍用雷達(dá)和通信領(lǐng)域的應(yīng)用成為各國(guó)角逐的領(lǐng)域?？稍谳^高溫度下工作。SiC材料及其器件結(jié)構(gòu)有天生的耐高溫能力，在真空條件下甚至可耐達(dá)400至600℃的高溫。在實(shí)際應(yīng)用中，為防止接觸空氣而產(chǎn)生氧化，SiC器件必須采用耐高溫的封裝。150℃結(jié)溫是業(yè)界目前的最高標(biāo)準(zhǔn)，175℃結(jié)溫