三安光電深度解析化合物半導體龍頭崛起MiniLED助力增長

三安光電深度解析：化合物半導體龍頭崛起，MiniLED助力增長一、LED龍頭突進半導體領域主要從事全色系超高亮度LED外延片、芯片、Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料、微波通訊集成電路與功率器件、光通訊元器件等的研發(fā)、生產與銷售，產品性能指標居國際先進水平。公司憑借強大的企業(yè)實力，繼2014年擴大LED外延芯片研發(fā)與制造產業(yè)化規(guī)模、同時投資集成電路產業(yè)，建設砷化鎵高速半導體與氮化鎵高功率半導體項目之后，2018年三安光電在福建泉州南安高新技術產業(yè)園區(qū)，斥資333億元投資Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料、LED外延、芯片、微波集成電路、光通訊、射頻濾波器、電力電子、SIC材料及器件、特種封裝等產業(yè)。1.1攜手產業(yè)基金，從LED向半導體邁進主要從事全色系超高亮度LED外延片、芯片、化合物太陽能電池及Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體等的研發(fā)、生產與銷售，總部及產業(yè)基地布局在廈門、天津、安徽、福建等多地。從LED到化合物半導體，產業(yè)鏈垂直化整合布局。公司從Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體材料應用開始，以芯片為核心主業(yè)，分為可見光、不可見光、通訊以及功率轉換等領域。一方面，公司傳統的可見光業(yè)務迅速發(fā)展，LED產能不斷擴張，并緊隨行業(yè)發(fā)展趨勢，積極布局新應用領域MiniLED、Micro-LED等；一方面，公司積極推進不可見光業(yè)務布局，穩(wěn)步推進砷化鎵PA和氮化鎵電力電子集成芯片國內外客戶驗證，進一步推進光通訊和濾波器業(yè)務布局。傳統業(yè)務與新型業(yè)務齊頭并進，鞏固公司行業(yè)龍頭地位。聯合產業(yè)基金戰(zhàn)略布局III-V族化合物，未來成長動能充沛。同時與華芯投資管理有限責任公司（大基金的唯一管理機構）、國家開發(fā)銀行、福建三安集團有限公司約定四方建立戰(zhàn)略合作關系，大力支持公司發(fā)展以Ⅲ-V族化合物半導體為重點的集成電路業(yè)務。繼續(xù)引入戰(zhàn)略投資者，有望順利改善控股股東財報結構。根據2019年1月21日公告，興業(yè)信托、泉州金控、安芯基金與三安集團簽署《戰(zhàn)略合作框架協議》。興業(yè)信托、泉州金控、安芯基金向三安集團增資和提供流動性不低于60億元，我們認為方案順利實施后，可以大幅增加公司控股股東的現金流，改善財務結構，降低控股股東股權質押比例。1.2LED逐漸見底企穩(wěn)，行業(yè)出清加速2019年，公司實現營業(yè)收入74.60億元，同比下降10.81%；歸母凈利潤為12.98億元，同比下降54.12%。2020Q1，公司實現營業(yè)收入16.82億元，同比下降2.74%；歸母凈利潤為3.92億元，同比下降36.95%。2020Q1，LED主業(yè)受疫情影響較大，3月份銷售收入才得到有效提升，化合物半導體進展順利。研發(fā)強度繼續(xù)增強，針對化合物半導體及高端LED做重點投入。2019年，公司研發(fā)費用為1.97億元，同比增長36.44%。公司聚集了一批國內外一流的半導體研發(fā)技術專家，2019年公司研發(fā)人員數量為2099人，占公司總人數的17.33%，同比增長347人。三安集成認可度和行業(yè)趨勢已現，各產品線取得明顯進展。三安集成在2019年全年實現收入2.41億元，同比增長40.67%；2020Q1實現收入1.66億元。2019年，砷化鎵出貨客戶累計超過90家；氮化鎵產品重要客戶實現批量生產，產能爬坡；電力電子客戶累計超過60家；光通訊向高附加值產品突破；濾波器產品有望在2020年實現銷售。LED處于底部，價格趨于相對穩(wěn)定。LED供需結構階段性失衡，產品價格下降。經過一段時間調整，中低端產品單價目前相對穩(wěn)定。公司持續(xù)優(yōu)化產品結構、實現差異化競爭，現有產線基礎上，積極布局Mini/MicroLED、高光效LED、車用LED、紫外/紅外LED等新興應用領域。作為化合物半導體龍頭企業(yè)，LED主業(yè)逐漸趨穩(wěn)，格局優(yōu)化、產能出清，在砷化鎵、氮化鎵、碳化硅及濾波器等領域積極布局，預計公司的化合物半導體業(yè)務將逐步起量。LED板塊存貨絕對值增長放緩，行業(yè)逐漸觸底。2019年低端LED降幅已收斂，高端還有部分下降，整個LED的價格底部逐漸出現。2019年，存貨增速已經放緩，隨著行業(yè)回暖，報表壓力有望逐漸下降。作為行業(yè)龍頭，毛利率一直領先于同行。三安在技術、規(guī)模等方面具有優(yōu)勢，隨著LED產能的出清，三安光電在LED行業(yè)有望進一步鞏固其行業(yè)龍頭地位。三安光電保持一定的擴產速度，在相對競爭優(yōu)勢下，份額還有望進一步提升。等LED行業(yè)觸底回暖，利潤彈性將進一步增加。二、向外拓展，深度布局化合物半導體2.1化合物半導體優(yōu)勢無數，下游應用滲透不間斷第二代化合物半導體典型代表為GaAs，第三代化合物半導體典型代表為GaN、SiC。半導體材料可分為單質半導體及化合物半導體兩類，前者如硅（Si）、鍺(Ge）等所形成的半導體，后者為砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）等化合物形成。砷化鎵（GaAs）、氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）半導體分別作為第二代和第三代半導體的代表，相比第一代半導體高頻性能、高溫性能優(yōu)異很多?；衔锇雽w主要應用于（1）光電子，如LED、激光器等；（2）射頻通信，如PA、LNA。開關、濾波器等；（3）電力電子，如二極管、MOSFET、IGBT等。三大化合物半導體材料中，GaAs占大頭，主要用于通訊領域，全球市場容量接近百億美元，主要受益通信射頻芯片尤其是PA升級驅動；GaN大功率、高頻性能更出色，主要應用于軍事領域，目前市場容量不到10億美元，隨著成本下降有望迎來廣泛應用；

SiC主要作為高功率半導體材料應用于汽車以及工業(yè)電力電子，在大功率轉換應用中具有巨大的優(yōu)勢。氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)并稱為第三代半導體材料的雙雄，由于性能不同，二者的應用領域也不相同。由于氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子速率大、熱導率高、化學性質穩(wěn)定和抗輻射能力強等優(yōu)點，成為高溫、高頻、大功率微波器件的首選材料之一。根據CASA，我國第三代半導體總產值約7423億元（包含半導體照明）。2018年我國第三代化合物半導體電力電子產值近12.3億元，同比增長13%；微波射頻產值36.7億元，同比增長20%；光電（主要為半導體照明）產值約7374億元，同比增長13%。根據CASA統計，2018年國內市場SiC和GaN電力電子器件的規(guī)模約為28億元，同比增長56%，預計未來五年復合增速為38%。GaN微波射頻應用市場規(guī)模約為24.49億元，未來5年復合增速有望達60%根據CASA，我國功率半導體市場國產化程度低，其中IGBT約90%依靠進口。SiC、GaN在電力電子領域滲透率約1.5~1.9%，SiC、GaN電力電子同樣90%依賴于進口，主要為Cree、英飛凌、Rohm，國產的功率器件目前僅在SiC二極管有量產銷售突破。第三代半導體材料器件在太陽能光伏、新能源汽車和工業(yè)及商業(yè)應用三個領域取得較大進展。我國第三代半導體電力電子器件領域主要應用于工業(yè)及商業(yè)電源、消費類電源（PFC）、光伏逆變器、不間斷電源（UPS）、新能源汽車和工業(yè)電機等。其中，電源領域是第三代半導體電力電子器件領域最大的市場，規(guī)模約為16.2億元，占到整個第三代半導體電力電子器件市場規(guī)模的近58%。光伏逆變器中SiC滲透率也逐年提升，目前規(guī)模達到6.8億元，滲透率有望到20%。新能源汽車領域第三代電力電子器件市場規(guī)模目前1.5億元，同比增長87%，主要來自于充電樁貢獻，整車市場仍未起航，器件的滲透率有待進一步提升。據CASA測算，2018年新能源汽車上功率電子器件的市場規(guī)模高達6億元，而第三代半導體電力電子器件的市場規(guī)模僅1700萬元。直流充電樁為例，電動汽車充電樁中的SiC器件的平均滲透率達到10%。2.2布局化合物半導體，進入收獲期由研發(fā)的III-V族化合物半導體材料的應用領域從原有的LED外延片、芯片，延伸到了光通訊器件、射頻與濾波器、功率型半導體三個新領域，基本涵蓋了今后Ⅲ-V族化合物半導體材料應用的重要領域。這一布局，除了將為三安光電每年在營收上帶來貢獻，進一步擴大公司體量。目前三安集成全工藝平臺布局，在HBT、pHEMT、GaN以及碳化硅領域均進行工藝開發(fā)及工藝鑒定試驗：根據三安集成官網所示，三安公布商業(yè)版本的6英寸碳化硅晶圓制造流程，宣布完成全部工藝鑒定試驗，并將其加入到代工服務組合中。公司目前生產的碳化硅晶圓，是用于電力電子中電路設計的最成熟的寬禁帶（WBG）半導體，可以為650V、1200V和更高額定肖特基勢壘二極管（SBD）提供器件結構，不久后會推出針對900V、1200V和更高額定肖特基勢壘二極管的碳化硅MOS場效應晶體管工藝（SiCMOSFETs）。另外在近日三安集成宣布推出針對應用于數據中心AOC、光模塊基于其GaAs技術平臺的高速25GVCSEL芯片組及陣列系列，可以結合三安集成的25G850nmPD芯片，為客戶提供全套的低功耗、極具成本效益的25G收發(fā)組合芯片。以及同時宣布，應用于高速寬帶接入網絡的10GAPD芯片系列完成開發(fā)并進入批量生產階段，進一步豐富三安集成的光電產品系列。三、氮化鎵：高頻率、高功率，面向射頻及電力電子領域3.1、GaN適用于高頻、高功率、低壓，硅基GaN快速興起GaN開關器件在理論上有至少10倍于SiMOSFET器件的開關速度。在一些高頻領域具備很好的性能優(yōu)勢。GaN器件的開關延時很短，導通損耗和開關損耗低，工作頻率高。因而在軟開關狀態(tài)下比SiMOSFET優(yōu)勢器件優(yōu)勢明顯。GaN主要在低壓（0~400V）、高頻應用，以及一些要求高效率或者小型化的領域具有競爭優(yōu)勢，比如ITC電源，筆記本電腦適配器，以及高頻應用，如激光雷達驅動，高頻無線充電，包絡跟蹤等。目前，GaN元器件襯底種類較多，包括藍寶石、SiC、Si、ZnO、GaN等。GaN襯底：主流產品2~3英寸為主，日本住友電工占據寡頭壟斷地位。GaN襯底產品主要應用于激光器，諸如激光顯示、激光存儲、激光照明。隨著大功率藍綠激光二極管技術的逐漸成熟，GaN襯底需求在增加。SiC襯底：主流產品4~6寸為主，SiC具有優(yōu)良的導熱性，因此適用于RF領域。更高尺寸的SiC良率較低，經濟效益無法提升。硅襯底：

Si襯底直徑大、易于加工，且生長速度較快，能擴到8寸晶圓廠，且現有Si晶圓產線成熟，潛在的成本降低空間較大。主要問題是Si與GaN晶格失配率大，GaN生長質量低，目前良率較低，因此一般用于較小的功率器件。比利時微電子研究中心（IMEC）已經展示了8英寸GaNonSi產品，英飛凌也計劃將GaN器件轉移至8寸硅產線上。藍寶石襯底：主流產品是4寸片。藍寶石襯底化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，價格便宜，但導電、導熱性差，因而不適用于大功率器件，主要應用于LED市場，藍寶石襯底GaNLED比重較高。硅基GaN即將進入快速發(fā)展階段。雖然GaN自支撐襯底缺陷密度較低，但由于成本高居不下，因此業(yè)界常以藍寶石、SiC、硅作為襯底?，F行GaN功率元件以GaNonSiC及GaNonSi兩種晶圓進行制造。SiC襯底雖然和GaN匹配更好，但是具有較高成本，因此眾多廠商在積極推進GaNonSi布局。2016年之后，GaNonSi技術逐漸成熟，GaN器件進入快速成長期，新增專利布局大多集中于硅基GaN，即可以看到GaN目前也是眾廠商持續(xù)投入的領域。未來隨著硅基GaN的應用成熟，可以進一步降低成本。GaN市場方興未艾，眾多廠商紛紛布局。IDM廠商包括Cree、Qorvo、住友電工等。代工廠商包括臺灣穩(wěn)懋、Cree。外延片廠商包括英國IQE。SiC襯底包括Cree、II-VI等。國內制造及IDM主要由三安集成（）、海威華芯、蘇州通訊、中電科；國內設計包括遠創(chuàng)達、Ampleon；國內SiC襯底有天科合達、天岳、中電科。GaN襯底及外延片均受海外廠商主導。GaN產業(yè)鏈包括襯底、外延、芯片設計、芯片制造、封測、應用等垂直分布環(huán)節(jié)。日本廠商在GaN襯底占據領先位臵，以2~3英寸為主，GaN襯底單價較高，主要面向科研、激光顯示、射頻、電力電子等高端市場。在外延片方面，4~6英寸Si基GaN外延片已經實現量產，目前市場份額最高的是住友電工、Cree、Qorvro等三家廠商。Cree收購整合wolfspeed，在基于SiC襯底的GaN具有較強技術優(yōu)勢，具有較高電子遷移率。住友電工也是RFGaN器件的市場領導者。Qorvo的GaN產品在國防和航天領域市占率第一名。富士通、、等也在積極布局。GaN器件成本外延占比高，未來有較大下降空間。目前，GaN器件的售價還比較高，是同電壓等級的Si器件的4~5倍。GaN器件的成本主要來源于外延部分。根據CASA，2017年底6寸硅片的價格在30~35美元，外延成本每片大約在300美元，器件工藝成本接近150美元。由此原材料和能源和工藝成本在500美元左右，其中外延占據接近2/3的成本。2017年底每片6寸器件晶圓的售價接近1500美元，未來有較大下降空間。GaN在射頻和電力電子均有較大發(fā)展?jié)摿?。GaN目前主要應用于光電子、射頻、電力電子。隨著未來GaN技術的發(fā)展，更大尺寸、更低成本以及更成熟的硅基GaN、增強熱導性能的金剛石基GaN發(fā)展會越來越成熟，GaN也將被應用到PA以外的射頻器件，諸如LNA、Switch等。電力電子隨著新能源汽車、光伏產業(yè)發(fā)展，也具有較大發(fā)展?jié)摿Α?.2、射頻領域：5G基站、軍工是GaN重要成長驅動氮化鎵作為一種寬禁帶半導體，具有高功率密度、低能耗、適合高頻率、支持寬帶寬等特點，是實現5G的關鍵材料。GaN的禁帶寬度是Si的3倍，擊穿電廠是Si的10倍，因而在電力電子領域用于替代Si作為化合物半導體器件。同時，GaN擁有更高效率、更大帶寬、更高功率，可以輸出更高的頻率，因而廣泛應用于射頻領域。RFGaN復合增速為22%，下游應用領域以軍工、基站為主。根據Yole，RFGaN市場會從2018年的6.45億美元增長至2024年的20.01億美元，復合增速為21%。從應用結構上看，2018年分別為基站3.04億美元、軍工2.70億美元、衛(wèi)星通信0.37億美元。RFGaN器件應用廣泛，滲透率為25%。RFGaN器件已成功應用于眾多領域，廣泛應用于基站、雷達和航空中，對LDMOS形成較強替代相應。據Yole統計，2018年全球3W以上GaN射頻器件（不含手機PA）市場規(guī)模達到4.57億美元，在射頻器件市場（包含SiLDMOS、GaAs和GaN）的滲透率超過25%，同比提升5個百分點。未來5~10年，GaN有望取代LDMOS，成為3W以上的RF功率應用主流技術?；窘ㄔO將是RFGaN市場成長的主要驅動力之一。根據Yole，2018年基站端氮化鎵射頻器件市場規(guī)模需求3.04億美元，到2023年達到7.52億美元。根據CASA預估，全球移動通信基站射頻功率器件市場規(guī)模約10億美元，國內中興、華為、大唐總需求約3~4億美元，GaN滲透率目前約8~12%?？臻g巨大且正在快速滲透。預計未來我國GaN器件市場保持高雙位增長。根據CASA預計，2018年我國第三代半導體微波射頻電子市場規(guī)模約24.5億元，同比增長103%。預計2018~2023年未來五年我國GaN射頻器件市場年均增長率達到60%，2023年市場規(guī)模將有望達到250億元。國防、航天領域GaN器件市場規(guī)模持續(xù)放大，民用市場悄然興起，2017年達到2.35億元。從細分領域，無線基礎設施是最大也是未來發(fā)展最快的市場，我國2018年GaN射頻市場需求達到9億元，同比增長翻兩番。除此在外，GaN在汽車、、無線專網、無線通訊配套直放站等領域也開始滲透。GaN同時滿足高頻率、高功率，且體積較小，是5G宏基站射頻器件材料的不二之選。終端PA以GaAsHBT工藝為主，基站端PA最初以LDMOS工藝為主，3G時代開始導入GaAs，4G時代開始轉向GaNHEMT工藝的，隨著5G的到來，GaN需求將進一步提升。一般而言，3.5GHz以下可以使用LDMOS，40GHz以下可以使用GaAs，并且GaAs器件功率通常低于50W。GaN同時滿足高頻率和高功率，同時，GaN還可以減少器件尺寸和減少晶體管數量，因此成為5G宏基站射頻器件材料的不二之選。GaN作為一種寬禁帶半導體，可承受更高的工作電壓，因而具有高功率密度、低能耗、適合高頻率、支持寬帶寬等特點。因為GaN具有更高的輸出功率，所以適合于長距離通信的大功率應用。從電壓角度上看，LDMOS工作電壓需要6V以內，GaAs工作電壓需要10V以內，GaN可以適用于28V或更高電壓。5G技術需要使用更多化合物半導體，尤其是GaN。同時，由于在基站領域，毫米波、小基站、MassiveMIMO、波速成形、載波聚合等需求均需要使用GaN相關器件，隨著這些5G新技術的推進，GaN在整個基站所用半導體器件的比重也不斷提升。包絡跟蹤技術提升GaN需求。典型基站的主要電能大部分消耗于功率放大器（PA），隨著5G基站部署密度提高，射頻信號的峰值平均功率（PAPR）比也需要提高，從而PA效率會下降。因此需要通過包絡跟蹤技術使得PA工作時獨立于PAPR從而保持較高效率，僅在PA工作時才為其供電，即在峰值時提供高電壓，在谷值時提供低電壓。當其中開關頻率較高時，硅基功率開關具有損耗較高、能效較低的缺點，相比之下，GaN具有高載流子遷移率，其導通電阻和寄生電容較低，適合應用在工作頻率較高的場合。宏基站單站用量需求高，小基站未來有望導入GaN。5G宏基站一般具有三個扇區(qū)，以64通道的大規(guī)模陣列天線為主，單基站PA需求量為192個，其中GaNPA滲透率不斷提升，根據Yole預計到2023年達到85%。此外，小基站（包括Mciro/Pico/Femto）主要采用GaAs，隨著對集成度需求的提升以及GaN成本降低，GaN高功率、高頻率、高效率的特性會使其滲透率逐漸增加。以2T2RMIMO的小進展為例，每個小基站需要2個PA。氮化鎵將占射頻器件市場半壁江山?，F有的GaAs及硅基LDMOS晶圓工藝可以做到8~12英寸的晶圓產線，但主流的GaNonSiC仍然是6英寸，GaN工藝相對前兩者而言還處于發(fā)展階段。目前射頻器件領域LDMOS、GaAs、GaN三者占比相差不大，但據Yoledevelopment預測，至2025年，砷化鎵市場份額基本維持不變的情況下，氮化鎵有望替代大部分LDMOS份額，占據射頻器件市場約50%的份額。射頻領域以GaNonSiC為主，商業(yè)化發(fā)展迅速。相對于電力電子領域，射頻領域技術難度大、壁壘更高，因此集中度更高，目前銷售GaNPA的廠商有Qorvo、Analog、Cree、NXP、Skyworks。目前看Qorvo推出的GaNPA品類最多，工作頻率覆蓋范圍最廣。從價格上看，2018年GaN射頻器件報價100~8000元不等，均價約1100元/只，折算為26元/W。RFGaNHEMT平均價格是SiLDMOS平均價格的3倍以內。從定價上看，Cree（Wolfspeed）均價較高，Qorvo均價較低。從產品供貨角度看，目前GaN供不應求，Cree交期約6~10周，Qorvo交期高達13周?；衔锇雽w芯片性能與材料、結構設計和制造工藝之間的關聯性較強，因此很多企業(yè)采用IDM模式。例如Rohm和Cree整合了SiC從襯底到模組的全產業(yè)鏈環(huán)節(jié)；MitsubishiElectric和FujiElectric整合了芯片到終端應用系統。國內士蘭微、世紀金光、泰科天潤都是IDM模式為主。GaN產業(yè)鏈也有許多Fabless企業(yè)，如EPC、Dialog、GaNsystem等，委托等企業(yè)代工。3.3、電力電子：快充應用快速增長，汽車潛在空間大GaN材料的功率器件在更高的電壓、頻率和溫度下運行。GaN具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子速率大、熱導率高、化學性質穩(wěn)定和抗輻射能力強等優(yōu)點，成為高溫、高頻、大功率微波器件的首選材料之一。GaN器件適用于高電壓、高頻率的開關，可以做到更輕薄、功率密度更高。根據IHS數據，GaN功率器件市場復合增速高達30%，到2027年預計超過10億美元。通信、汽車、工業(yè)市場是GaN功率器件的主要驅動力。具體而言，GaN電力電子領域主要增長點在于快充、電源PFC、高頻激光雷達和無線充電領域。GaN電力電子器件成本迅速下降，將逐漸在性價比上具有優(yōu)勢。據IHSMarkit預測，到2020年GaN電力電子晶體管在同等性能的情況下，將會達到與SiMOSFET和IGBT持平的價格，到2024年GaN電力電子器件市場預計將達到6億美元。GaN電力電子器件有可能憑借成本優(yōu)勢，取代價格較高的SiCMOSFET成為2020年代后期逆變器中的首選。在消費電子領域，GaN器件是目前最快的功率開關器件，并且可以在高速開關的情況下仍保持高效率水平，能夠應用于更小的元件，應用于充電器時可以有效縮小產品尺寸氮化鎵快充好在哪？小型便攜式電子設備及電子電器的供電電壓變換設備，作用是將220伏市電壓轉換成這些電子產品5伏至20伏左右穩(wěn)定的工作電壓。目前氮化鎵通過其高頻開關速度特性，提升電源轉化效率，降低充電頭發(fā)熱，幫助充電器小型化。因此GaN充電器同等功率下體積更小，同等體積下功率更大。用GaN開關替代硅MOSFET，可以降低開關損耗，提高系統效率，并使得工作頻率從50~60kHz提升到200~500kHz。GaN充電器的功率芯片主要由、Powerintegrations（PI）、英諾賽科三家供應。納微成立專注于高壓電源管理和控制領域，在2019年9月正式推出其GaN產品。PowerIntegrations是深耕于集成電路高能效功率轉換領域的公司。英諾賽科主要生產30~650VGaN功率器件、功率模塊和射頻器件，產品涵蓋單管GaNFET、半橋GaNFET和GaNIC三類，是集設計、制造、封測一體的IDM公司。我們分析市面上已經發(fā)布的氮化鎵快充拆解，核心芯片為GaN功率器件，主要供應商包括PI和Navitas（納微），其他重要芯片包括電源主控、氮化鎵驅動、協議芯片以及整流器件。根據納微官網，小米65WGaN充電器Type-C65W采用的是的NV6115和NV6117GaNFast功率IC，它們針對高頻、軟開關拓撲進行了優(yōu)化，通過FET、驅動器和邏輯的單片集成。使用了GaNFast技術，小米65WGaN充電器只有標準適配器的一半大小。從芯片拆解來看，目前主流的氮化鎵快充一般由3-4塊PCB板、8-10顆芯片構成，最核心的氮化鎵功率芯片格局比較穩(wěn)定，電源主控中亦有份額，協議芯片供應商一般為偉詮、賽普拉斯，同步整流管一般由和英飛凌供應。我們行業(yè)跟蹤下來，目前氮化鎵快充價格普遍在150~200元，BOM預計不低于40~60元，其中氮化鎵功率芯片+驅動芯片占BOM比重預計不會低于10%，同時高端版本用量預計不少于兩顆。短期情況、中期及遠期空間測算（暫不考慮降價）：?目前：1-2億只快充市場，30W以上基本采用氮化鎵方案500-1000萬，對應整體市場空間2.5-5億，氮化鎵器件市場空間2500萬-5000萬元；?中期：快充滲透率提升至50%，對應5億只左右市場容量，30W以上成為標配，對應整體市場空間250億元，氮化鎵器件市場空間25億元；?遠期：快充滲透率提升至100%，對應12-15億只市場容量，60W以上成為標配，氮化鎵單機用量翻倍，整體市場空間對應600-750億元，氮化鎵期間市場空間60-75億元；因此我們認為氮化鎵器件在消費電子領域的滲透成長還有相當大的空間，雖然目前供應鏈主要集中在美系和歐洲企業(yè)，但是我們判斷隨著國產供應鏈成熟和替代力度加大，國內相關公司也會有參與機會！快充市場是GaN增長最快的領域之一。隨著大功率的快充不斷升級，傳統硅材料受限于體積和功率密度，GaN逐漸被應用。隨著5G智能手機輕薄化發(fā)展，對于快速充電及無線充電需求提升，GaN擁有了更多應用場景。GaN在電源PFC也有重要應用。除了手機充電器，一些小功率家用電器電源，照明與顯示電源對小型化、高效率也有很強的需求。因數代表低電力效能。電源和用電設備中包含容性和感性器件，造成電流和電壓之間的相位差，從而造成交換功率的損失。按照規(guī)定，75W以上的電源都要求添加PFC功能。GaNFET具備低RDSON、低的寄生電容，快速的開關能力，使其能夠用于開發(fā)高效的PFC電路。GaN在高頻激光雷達應用扮演重要角色。激光雷達通過發(fā)射高頻激光脈沖，收集反射的激光信號，與參考信號對比，得到激光脈沖掃描點的許多信息，比如表面材料，距離、運動等等。高頻功率器件作為激光器驅動的核心器件，應該具備快速，低寄生電容，大脈沖功率等特點。氮化鎵器件更短的脈沖上升沿和下降沿，能夠允許發(fā)射更短的脈沖，更高的掃描頻率，進而實現更高清晰度的3D成像和更快的測量速度。美國EPC公司在激光雷達GaN驅動市場占據優(yōu)勢。GaN在無線充電領域也具有應用潛力。無線充電未來發(fā)展方向是不斷提高系統工作頻率。傳統硅功率器件的工作頻率一般在幾百kHz，達不到較高頻率的無線充電標準要求，例如Airfuel的rezence無線充電技術，包含6.78MHz的無線充電應用。隨著電動汽車的發(fā)展，功率電子器件在汽車領域的應用越來越廣泛。利用GaN器件做車載充電器，能夠有效減少功率器件的使用數量，簡化電路。如果使用GaN功率器件，預計OBC系統中功率器件數量由硅器件的76顆（包含晶體管和二極管）減少到24顆。工作頻率由硅器件的100KHz以下提高到GaN情況下的300K1MHz。這樣能夠減小系統體積20%30%。效率預計由93%提高到95%。以電壓來區(qū)分，GaN的優(yōu)勢在于300~600V，更高電壓的范圍一般使用SiC。600/650V產品在電力電子領域對應的市場份額最大，CASA預測在市場成熟后600/650V產品會占據GaN市場份額的80%，而900/1200V器件和200V器件的各占10%.根據CASA，未來5~10年內，硅基GaN電力電子器件的耐壓水平預計目前的600/650V提升至1200V，隨后將處于平穩(wěn)狀態(tài)。Si基GaNHEMT的耐壓在650V以下，其中，GaNSystems的產品耐壓為650V和100V，而EPC的產品耐壓集中在200V以下。國內已經推出了650V的硅基GaN功率器件。電力電子主流的封裝形式為TO系列（包括TO220/247等，主要廠商為Transphorm、Panasonic等）、SMD系列（包括QFN/DFN等，主要廠商為Transphorm、Panasonic等）和模塊封裝。目前市面上GaN芯片的封裝形式除了上述傳統形式外，還有低壓器件LGA封裝（EPC）、集成驅動及其他元件的PowerIC封裝（TI、Navitas等）及其他（如GaNSystems的嵌入式）。目前，GaN功率器件主要由EPC、GaNSystems、Transphorm和Navitas等純GaN初創(chuàng)公司主導的，并通過TSMC、Episil和X-FAB代工生產的。國內的新興代工廠中，三安集成和海威華芯具有量產GaN功率器件的能力。安世半導體主要生產Si分立器件、邏輯芯片和PowerMos芯片等產品，此外也開始布局第三代半導體電力電子器件產品。2018年4月19日，Cree宣布與安世半導體簽署非排他性、全球性的付費專利許可協議。通過這一協議，安世半導體將有權使用Cree的GaN電力電子器件專利組合，包括了超過300項已授權美國和國外專利，涵蓋了HEMT（高電子遷移率場效晶體管和GaN氮化鎵肖特基二極管的諸多創(chuàng)新。四、砷化鎵：扎根消費電子射頻領域，Vcsel帶動更大增長相較于第一代硅半導體，作為第二代化合物半導體的砷化鎵具有高頻、抗輻射、耐高溫、發(fā)光效率高等特性，因此廣泛應用在主流的商用無線通信、射頻、光電子光通信以及國防軍工用途上。GaAS也同樣受益于優(yōu)越的電性能及下游多方應用滲透率的不斷提高，以及中國最為最大的下游應用區(qū)域。根據中國產業(yè)信息網，中國砷化鎵元件的市場規(guī)模也從2012年的約79億人民幣增長至2018年238億元，且根據預測至2024年的市場規(guī)模也有望實現年均15%的增長。從砷化鎵的制作工序上來看，由于海外在該領域的提前布局，目前砷化鎵無論是外延片又或是晶圓制造環(huán)節(jié)均以海外為主。根據StrategyAnalytics統計，在2018年外延片方面以IQE公司市場占有率最高，達54%；其次是VPEC市占率達25%；SumitomoChemicals排第三，市占率達13%。而在砷化鎵的晶元制造環(huán)節(jié)也同樣以歐美國家為主，目前穩(wěn)懋在砷化鎵晶圓制造領域占據了71%的市場規(guī)模，其次為宏捷與環(huán)宇。砷化鎵的制造過程中，代工廠壁壘高鑄，新晉者較少。由于代工廠方面需要漫長且嚴謹復雜的客戶驗證環(huán)節(jié)，再加上對于砷化鎵制作工藝的復雜，砷化鎵行業(yè)長期以來市場較為集中。而同樣已在該行業(yè)內的領先廠商由于長時間沉浸于中，更具備成本以及效率的生產模式，因此對于新晉者而言，想要進入該行業(yè)將會極具挑戰(zhàn)4.1射頻：GaAs未來高速發(fā)展之基石作為目前最為成熟的化合物半導體之一，無線通信的普及與硅在高頻特性上的限制共同催生砷化鎵材料脫穎而出，所以可以看到砷化鎵的應用幾乎無處不在，同時智能手機中的射頻前端模組的功率放大器、開關的主流材料也依然成為了砷化鎵，在無線通訊領域得到大規(guī)模應用。得益于砷化鎵材質，我們同樣也可以看到砷化鎵在移動終端中的廣泛應用以及滲透率的不斷提升。從統計來看砷化鎵在移動電話領域的使用占比已經高達53%，在消費電子終端PA的滲透率在2018年也已經達到了70%左右，CMOS的市場占比一路下降。根據預測在2023年之時CMOS的占比或將低于15%，而砷化鎵地位及滲透率將進一步的提高。從YoleDevelopment等第三方研究機構估算來看，2017年全球用于PA的GaAs器件市場規(guī)模達到80-90億美元，大部分的市場份額集中于Skyworks、Qorvo、Avago三大巨頭。預計隨著通信升級未來兩年有望正式超過100億美元。根據GlobalRadioFrequencyFront-endModuleMarketResearchReport2019報告中的統計，從2011年至2018年全球射頻前端市場規(guī)模以年復合增長率13.10%的速度增長，2018年達149.10億美元。受到5G網絡商業(yè)化建設的影響，自2020年起，全球射頻前端市場將迎來快速增長。2018年至2023年全球射頻前端市場規(guī)模預計將以年復合增長率16.00%持續(xù)高速增長，2023年接近313.10億美元。根據GlobalRadioFrequencyFront-endModuleMarketResearchReport2019報告中的統計，2011年以來全球射頻開關市場經歷了持續(xù)的快速增長，2018年全球市場規(guī)模達到16.54億美元，根據QYRElectronicsResearchCenter的預測，2020年射頻開關市場規(guī)模將達到22.90億美元，并隨著5G的商業(yè)化建設迎來增速的高峰，此后增長速度將逐漸放緩。2018年至2023年，全球市場規(guī)模的年復合增長率預計將達到16.55%。隨著通訊技術的不斷提高，全球的通訊網絡也從2G、3G、以及目前最為廣泛地4G，逐步進入正處于基站鋪設的5G時代。而隨著通訊的升級，頻段的增加，智能手機射頻前端的PA等期間都將進一步的提高自身價值量。以3G向4G升級為例，移動通訊的頻段數量由2010年的6個急速擴張到43個，5G時代更有望提升至60以上。目前主流4G通信采用5頻13模，平均使用7顆PA，4個射頻開關器。而對于5G對智能手機射頻前端的改變，根據Qorvo的預計，5G手機在PA端的用量將會出現翻