化合物半導體物理特性具有獨特優勢。半導體材料領域共經歷三個發展階段：第一階段是以硅、鍺為代表的IV族半導體；第二階段是以GaAs和InP為代表的III-V族化合物半導體，其中GaAs技術發展成熟，主要用于通訊領域；第三階段主要是以SiC、GaN為代表的寬禁帶半導體材料。硅材料技術成熟，成本低，但是物理性質限制了其在光電子、高頻高功率器件和耐高溫器件上的應用。相比硅材料，化合物半導體材料在電子遷移速率、臨界擊穿電場、導熱能力等特性上具有獨特優勢。

硅材料主導，化合物半導體在射頻、功率等領域需求快速增長。目前全球95%以上的芯片和器件是以硅作為基底材料，由于硅材料極大的成本優勢，未來在各類分立器件和集成電路領域硅仍將占據主導地位。但是化合物半導體材料獨特的物理特性優勢，賦予其在射頻、光電子、功率器件等領域的獨特性能優勢。

GaAs主導sub-6G 5G手機射頻

具體而言，GaAs在5G手機射頻和光電子領域占據主導地位。GaAs是最為成熟的化合物半導體，具有較高的飽和電子速率及電子遷移率，使得其適合應用于高頻場景，在高頻操作時具有較低的噪聲；同時因為GaAs有比Si更高的擊穿電壓，所以砷化鎵更適合應用在高功率場合。因為這些特性，砷化鎵在sub-6G的5G時代，仍然將是功率放大器及射頻開關等手機射頻器件的主要材料。根據Qorvo報告，5G手機中射頻開關從4G手機的10個增加至30個、功率放大器平均單機價值從4G手機的3.25美元增加至7.5美元，這些都帶動砷化鎵器件市場規模的增長。GaAs的另一個優點是直接能隙材料，所以可以制作VCSEL激光器等光電子器件，在數據中心光模塊、手機前置VCSEL3D感應、后置LiDAR激光雷達等應用帶動下，光電子器件是砷化鎵器件增長的另外一個重要驅動因素。

GaN在5G宏基站射頻PA的大發展

相較于Si和GaAs的前兩代半導體材料，GaN和SiC同屬于寬禁帶半導體材料，具有擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、熱導率大、介電常數小等特點，具有低損耗和高開關頻率的特點，適合于制作高頻、大功率和小體積高密度集成的電子器件。GaN的市場應用偏向微波器件領域、高頻小電力領域（小于1000V）和激光器領域。相比硅LDMOS（橫向雙擴散金屬氧化物半導體技術）和GaAs解決方案，GaN器件能夠提供更高的功率和帶寬，并且GaN芯片每年在功率密度和封裝方面都會取得飛躍，能比較好的適用于大規模MIMO技術，GaNHEMT（高電子遷移率場效晶體管）已經成為5G宏基站功率放大器的重要技術。目前在宏基站上GaN主要采用使用SiC襯底（GaN on SiC），由于SiC作為襯底材料和GaN的晶格失配率和熱失配率較小，同時熱導率高，更容易生長高質量的GaN外延層，能滿足宏基站高功率的應用。

除了運用在基站，消費電子快充市場是GaN另外一個快速增長的領域。相較于硅基功率器件，GaN能大大縮小手機充電器體積。消費電子級快充主要采用硅基襯底（SiC on Si）。雖然在硅襯底上難生長高質量GaN外延層，但是成本遠低于SiC襯底，同時能滿足手機充電等較小的功率需求。隨著安卓廠商和第三方配套廠商陸續推出相關產品，GaN快充有望在消費電子領域快速普及。

在光電子領域，憑借寬禁帶、激發藍光的獨特性質，GaN在高亮度LED、激光器等應用領域具有明顯的競爭優勢。

SiC有望顛覆汽車功率半導體未來

與GaN同屬于寬禁帶材料的SiC同樣具有飽和電子漂移速度高、擊穿電場強度高、熱導率大、介電常數小、抗輻射能力強等特點，并且與GaN相比，SiC熱導率是GaN的三倍，并且能達到比GaN更高的崩潰電壓，因此在高溫和高壓領域應用更具優勢,適用于600V甚至1200V以上的高溫大電力領域，如新能源汽車、汽車快充充電樁、光伏和電網。

電動車高壓化趨勢明顯。在乘用電動車領域，目前車輛電壓普遍300-400V左右。隨著技術的發展，車企們追求更強動力性能和快充性能的意愿更為迫切，比亞迪唐的額定電壓超過600V，保時捷Taycan電壓平臺為800V。超級快充和功率提升促使電動汽車不斷邁向高壓化。

電動車碳化硅方案帶來四大優勢。目前電動車（不包括48V MHEV）系統架構中涉及到功率器件的組件包括：電機驅動系統中的主逆變器、車載充電系統（OBC，On-board charger）、電源轉換系統（車載DC-DC）和非車載充電樁。電動汽車采用碳化硅解決方案可以帶來四大大優勢：

1.可以提高開關頻率降低能耗。采用全碳化硅方案逆變器開關損耗下降80%，整車能耗降低5%-10%；

2.可以縮小動力系統整體模塊尺寸，以豐田開發的碳化硅PCU為例，其體積僅為傳統硅PCU的五分之一；

3.在相同續航情況下，使用更小電池，減少無源器件使用，降低整體物料成本。以電動汽車的6.6kW雙向OBC為例，典型AC/DC部分包括四個650 VIGBT、幾個二極管和一個700-µH電感，占材料清單成本的70%以上。通過使用四個650V SiC MOSFET實現，只需要230µH的電感。這比基于IGBT的設計降低了將近13%的材料清單成本。

4.縮短電池充電時間，由于更高的充電功率和更小的電池，可以大幅縮短電動車充電時間。

電動汽車的逆變器、OBC、大功率充電樁對碳化硅需求將大幅度增長。逆變器從整車控制器（VCU）獲取扭矩、轉速指令，從電池包獲取高壓直流電，將其轉換成可控制幅值和頻率的正弦波交流電，才能驅動電機使車輛行駛。電動汽車中，逆變器和電機取代了傳統發動機的角色，因此逆變器的設計和效率至關重要，其好壞直接影響著電機的功率輸出表現和電動車的續航能力。由于碳化硅的優異特性，圍繞SiC MOSFET進一步提高車用逆變器功率密度，降低電機驅動系統重量及成本，成為各車企的布局重點。

2018年特斯拉已在Model 3的主驅逆變器中使用SiC MOSFET，每個電機中采用24個SiC MOS單管模塊，拆開封裝每顆有2個SiC裸晶，耐壓為650V，供應商為意法半導體。2020年比亞迪推出的漢EV高性能四驅版本是國內首款在主逆變器中應用自主開發SiC模塊的電動汽車，與當前的1200V硅基IGBT模塊相較，采用SiC方案NEDC工況下電控效率提升3%-8%。預計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現SiC車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代。2021年蔚來最新發布的首款純電轎車也將搭載采用碳化硅模塊的第二代電驅平臺。

除逆變器之外，碳化硅在OBC中已經得到較為廣泛的運用，目前有超過20家汽車廠商在OBC中使用SiC器件，隨著車載充電機功率的提高，碳化硅方案也從二極管向“二極管+SIC MOS”演進；DCDC轉換器上從2018年開始從硅基MOS轉向SiCMOS方案。對于充電樁，采用碳化硅模塊，充電模塊功率可以達到60KW以上，而采用MOSFET/IGBT單管的設計還是在15-30kW水平。采用碳化硅功率器件相比硅基功率器件可以大幅降低模塊數量。因此，對于城市大功率充電站、充電樁，碳化硅帶來的小體積在特定場景中具有優勢。

除了電動汽車，光伏逆變器是碳化硅另一個快速增長的應用領域。用SiC MOSFET或SiC MOSFET與SiC SBD結合的功率模塊的光伏逆變器，峰值能源轉換效率可從96%提升至99%以上，逆變器能量損耗降低50%以上，設備循環壽命提升50倍，從而能夠縮小系統體積、延長器件使用壽命。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆變器的未來發展趨勢。隨著太陽能逆變器成本的優化，在組串式和集中式光伏逆變器中，越來越多的廠商將會使用SiC MOSFET作為主逆變器件，來替換原來的三電平逆變器控制的復雜電路。

發展階段、核心驅動因素及受益環節分析

我們認為SiC、GaN和GaAs處于不同發展階段。對于SiC行業而言，目前整體市場規模較小，2020年全球市場規模約6億美元。但是下游需求確定且巨大，根據IHSMarkit數據，受新能源汽車龐大需求的驅動以及電力設備等領域的帶動，預計到2027年碳化硅功率器件的市場規模將超過100億美元,2020-2027年復合增速比較。目前制約行業發展的主要成本高昂和性能可靠性。我們認為SiC行業一旦到達綜合器件成本趨近于硅基功率器件的“奇點時刻”，行業將迎來爆發性增長。對于GaN,根據Grand view research的測算及預測，2027年全球GaN器件市場規模預計達到58.5億美元，從2020-2027年復合增速有望達到19.8%，增速也較快。而GaAs行業發展較為成熟，預計2020-2025年全球復合增速約10%-15%。

我們認為未來五年驅動SiC、GaN和GaAs行業的核心驅動因素和核心受益環節不同。對于碳化硅行業，由于成本是制約下游采用的最重要因素，因此驅動SiC行業發展的最核心因素是成本的下降速度。而GaAs襯底和外延片制備技術相對成熟，成本趨于穩定，而需求增長點主要來源于5G手機射頻和小基站。因此驅動GaAs行業最核心因素是5G技術的更新及基站建設周期。對于GaN,一方面GaN外延片目前成本高昂，另一方面需求主要來源于宏基站。由于宏基站對功率器件成本相對敏感度低，因此短期驅動GaN行業的核心因素是5G的建設周期，長期來看GaN如果要運用于毫米波手機射頻及中低壓功率器件，成本相比現在也需要有很大幅度下降。

 

核心受益環節方面，由于目前碳化硅芯片成本結構中60%-70%是襯底和外延片，其中襯底約占40%-50%,因此材料廠商是核心受益環節；而砷化鎵的襯底和外延技術穩定且成本占比相對較低，但是發展模式上越來越多砷化鎵射頻供應商提高使用代工的比例，因此射頻IDM廠商和砷化鎵代工廠都是核心受益環節。對于氮化鎵，由于制造主要以IDM為主，因此核心受益環節是外延片供應商如Sumitomo及IDM廠商如Qorvo。

SiC成本高昂之源及可靠性問題

高純度碳粉和硅粉提純不易、晶體生長緩慢、晶體切割速度慢且良品率低共同導致碳化硅成本短期內難以快速下降。碳化硅器件制作的主要工藝流程包括單晶生長、晶片加工、外延、前道加工及后道封裝。

碳化硅襯底制造的核心關鍵技術點包括電子級高純粉料合成與提純技術、數字仿真技術、單晶生長技術、單晶加工（切拋磨）技術。碳化硅襯底配方改進困難、晶體生長緩慢、成品良品率低。具體而言：

高純碳粉是生長高質量SiC晶體的基礎，尤其對半絕緣型SiC晶體生長有至關重要的影響，涉及到制備技術、合成技術和提純技術。其中高純度碳粉提純對工藝要求極高，而合成涉及到的配方技術需要長時間的摸索和積累。

數字仿真技術：單晶生長溫度在2350-2500度，由于爐內溫度不可測量，通過高精度數字仿真技術可以節約大量的研發時間和成本，仿真水平的高低也直接代表單晶企業的核心技術能力。

單晶生長技術：單晶生長緩慢是碳化硅襯底成本高居不下的重要原因。目前Cree和國內主流廠家都采用PVT物理氣相傳輸法。由于碳化硅晶體生長速度遠慢于硅晶體，8寸硅晶圓2-3天可以生長至1-2米，而碳化硅4寸晶圓一周只能生長2-6cm。影響晶體生長的一個重要因素是仔晶繁殖，仔晶是和碳化硅單晶晶體具有相同晶體結構的“種子”晶片，是晶體生長之源，晶體生長附著凝結于仔晶之上。仔晶生長是碳化硅制備的核心技術，也是評判所有碳化硅襯底企業的核心技術之一。仔晶一般不對外銷售。

單晶加工技術：由于碳化硅硬度非常高且脆性高，使得打磨、切割、拋光都耗時長且良品率低。硅片切割只用幾小時，而6寸碳化硅片切割要上百小時。

由于碳化硅功率器件主要用于汽車行業，因此對可靠性要求極高。硅功率器件在長時間的質量測試過程中被證實可靠，但是碳化硅則無法假設這一點。SiC器件主要存在兩個可靠性問題——柵極氧化物穩定性和閾值電壓穩定性。

柵極氧化物穩定性：與功率MOSFET類似，SiC器件也是垂直器件，使用與MOSFET相同的柵極氧化物材料（二氧化硅），但是SiC器件在更高的內部電場工作，因此柵極氧化物在實際工作中壽命可能縮短。目前SiC中的柵極氧化問題已經被理解，TDDB(時變電介質擊穿)是時效機制，目前已經已經得到很大解決。

閾值電壓穩定性：MOSFET的閾值電壓會隨著偏置而變化，是由偏置溫度不穩定（BTI）的時效機制所引起。BTI是晶體管的退化現象。

預計SiC“奇點時刻”五年之內到來

系統的角度看碳化硅具有綜合成本優勢。從前面分析中，碳化硅方案相比硅方案可以提高能效提升續航、減少電池容量縮減成本、降低無源器件及冷卻系統體積從而縮減整體模塊體積、縮減尺寸。因此從車輛總成本的角度看，碳化硅方案可以給汽車制造商帶來成本收益。

隨著SiC成本下降，碳化硅在電動車上的應用將爆發性增長。從物料成本角度看，目前新能源電動車采用硅基方案的全車功率器件價值約400美元左右，我們預計目前在新能源車全碳化硅方案成本約為1500-2000美元，是硅基方案成本的4-5倍。目前碳化硅方案成本高昂的重要原因是襯底材料成本高昂。我們以SiCJBS（碳化硅結勢壘肖特基二極管）為例，成本結構中，襯底約占50%、外延片約占20%、晶圓加工約占25%、封測約占5%。

目前市場4英寸碳化硅襯底比較成熟，良率較高，同時價格較低，而6英寸襯底價格由于供給少和成片良率低，價格遠遠高于4寸片。未來推動碳化硅襯底成本降低的三大驅動力：1.工藝和設備改進以加快長晶速度2.缺陷控制改進提升良率3.設計改進降低使用器件的襯底使用面積。隨著產業成熟，預計襯底價格未來五年以每年10%-15%左右的幅度下降。因此我們預計分立器件成本每年能以10%左右價格下降。

假設未來五年碳化硅模塊價格每年下降10%，IGBT價格每年下降5%，電池成本每年下降10%，中性預計全碳化硅方案相比硅方案能降低能耗8%，僅考慮相同續航下節省的電池成本，而忽略節省的散熱系統成本縮減、無源器件成本縮減以及更好能效節省的使用成本，從2025年開始全碳化硅方案相比硅方案就具有綜合物料成本優勢，開始爆發式增長。在實現綜合成本優勢之前，碳化硅從售價相對高昂的車型開始被逐步采用，這部分需求也足夠拉動行業快速增長。

化合物半導體行業因為整體規模較小，非標準化程度高，仍然以代工模式為主，但是我們觀察到，在GaAs產業中，隨著產業逐漸走向成熟以及市場規模增大，代工模式占比在逐漸提高。而在SiC產業中，越來越多企業逐步布局全產業鏈。

化合物半導體行業以IDM模式為主

跟硅半導體類似，化合物半導體行業商業模式主要分為IDM(集成器件制造)、Foundry(晶圓代工)+Fabless(無工廠)。化合物半導體產業鏈分工模式跟跟上文的SiC分工模式相同，主要分為單晶生長、晶片加工、外延、前道加工及后道封裝。我們從下游應用、生產模式、制程研發、財務及營銷等方面比較硅晶圓代工和以砷化鎵為代表的化合物半導體晶圓代工的發展模式：

在下游應用方面，材料特性及晶圓結構的不同導致了制造成本的區別以及使用場景的區別。硅晶圓材料生產成本低，普遍用在信息、消費及通訊市場；而砷化鎵材料耐高溫及高頻性能佳，但材料成本貴，目前主要用在無線及光電市場。在生產模式方面，硅晶圓代工行業在設計階段即提供設計服務，IP專業化及自動化設計工具發展成熟，設計分工及設計自動化工具發展都很成熟，代工廠可以快速響應客戶的需求；而砷化鎵代工因為外延片需要根據客戶不同定制，同時生產良率低及生產制程沒有標準化而使得生產成本較高。目前砷化鎵代工產業主要競爭對手是國際IDM廠商，他們通過合作及共同開發的策略持續使用彼此的產品，使得IC設計公司不易取得市場份額；而在硅晶圓代工行業，競爭對手主要是世界上幾家大型代工廠。

在制程研發方面，制程微縮效應在砷化鎵器件上體現得不明顯。目前GaAs器件以0.13μm、0.18μm以上制程工藝為主，Qorvo正在進行90nm工藝研發；受襯底尺寸限制，目前的生產線以4英寸和6英寸晶圓為主，部分企業也開始導入8英寸產線，但還沒有形成主流。由于砷化鎵是以Emitter-Base-Collector垂直結構為主，晶體管數量只在百顆數量級；而硅晶圓是Source Gate Drain的平面設計，晶體管數量達到數千萬數量級，所以砷化鎵在制程研發上并沒有像硅晶圓代工行業那樣明顯的優勢。財務及營銷方面，硅基晶圓廠的巨額投資額已經形成了資本競爭障礙；相比硅晶圓的投資，砷化鎵的固定資產投資相對較小。砷化鎵市場主要以功率放大器為主，砷化鎵代工行業過去不易因為新產品持續升級而產生客戶忠誠，客戶只要對不同代工廠進行認證通過，就較容易因為價格因素而更換代工廠。

綜上，化合物半導體行業之所以未出現像硅半導體行業中大規模的專業晶圓代工的根本原因是相比硅半導體，化合物半導體產業規模較小使得高度專業分工不能帶來明顯的成本優勢；制程優勢不明顯，不用追求先進制程導致固定資產投資壁壘相對較低，所以無需通過多個客戶提高產能利用率從而分擔資本開支壓力。

歐美主導產業鏈，臺灣廠商壟斷代工

砷化鎵產業鏈上游材料端以歐美日為主。半絕緣型襯底主要由日本的住友、德國的Freiberger、和美國的AXT壟斷，三家公司合計約占全球90%的市場份額。住友是全球半絕緣型砷化鎵單晶片水平最高的公司，以VB法生產砷化鎵為主，能夠量產4寸和6寸單晶片；德國Freiberger主要以VGF、LEC法生產2到6英寸砷化鎵襯底，產品全部用于微電子領域；美國AXT產品中一半用于LED，一半用作微電子襯底。國內供應商砷化鎵襯底主要用于LED芯片，少數公司如云南鍺業用于射頻的砷化鎵襯底逐漸放量。

英國IQE占據外延片市場53%的市場份額。具體而言，約90%射頻客戶采購外部外延片，射頻市場被IQE壟斷，IQE和VPEC合計占據射頻外延片市場約80%的份額。而光電子外延片，不同下游應用有所區別：應用于數據中心的光模塊器件主要由Finisar和Avago這些垂直供應商提供，而應用于消費電子VCSEL等3D感應的外延片主要由外部供應商IQE提供。

GaAs射頻器件市場主要由IDM廠商Skyworks、Qorvo、博通和日本村田等壟斷，其中Skyworks、Qorvo和博通市場份額合計約70%。而這些大型IDM廠擴產趨于謹慎，會選擇將毛利率較低的4G產品外包給砷化鎵代工廠商使產能優先滿足高毛利產品，在需求旺盛自身產能滿載的時候也會外包部分5G訂單。

穩懋是砷化鎵代工市場絕對龍頭。砷化鎵代工市場規模占全球砷化鎵器件市場規模10%左右，其中穩懋、環宇和宏捷科約占這其中90%的市場份額，而穩懋占據其中超過70%市場份額。截至2020年三季度，穩懋月產能達到4.1萬片。砷化鎵代工廠主要生產功率放大器，穩懋和環宇超過90%營收來自于功率放大器。

綁定下游大客戶，鎖定客戶需求是化合半導體主要策略。以穩懋為例，第一大客戶博通在2019年營收貢獻占比達到30%-40%。2017年12月，博通以1.85億美元入股穩懋，深度綁定和穩懋的合作關系。博通在5G和光通訊有強大的布局，并且這種合作關系使得博通無需自己擴充產能，能專心作在它的強項產品設計。過去博通的HBT有一半自己做，一半由穩懋代工，未來有望也會把另外一半的訂單逐步轉移給穩懋，除博通外，Skyworks、Qorvo和紫光展銳也是穩懋的重要客戶。宏捷營收來源高度依賴Skyworks，其營收中約8成左右來自于Skyworks。環宇與三安成立了合作公司，而全球重要的LED外延片生產企業臺灣晶電與環宇戰略合作，并為環宇提供6寸晶圓代工服務。

代工比例提升，代工廠大舉擴產

隨著射頻、光電子等應用帶動砷化鎵器件等下游需求快速增長，GaAs代工比例逐步提升。過去幾年砷化鎵器件代工比例保持穩定。從2013年-2019年，砷化鎵器件代工比例逐漸小幅提升，從2014年的7.5%提升至2019年的10.3%。代工比例的波動取決于IDM廠的盈利情況帶來的釋放訂單意愿的強弱和代工廠自身擴產的節奏。隨著代工廠技術的成熟以及長期合作過程中打消技術泄密的疑慮，同時IDM廠了維持高產能利用率使得產能建設趨于保守，因此IDM廠有意愿釋放出更多代工訂單。除此之外，高通、聯發科、海思等Fabless設計公司在射頻領域崛起都新增加砷化鎵代工需求。

針對快速增加的砷化鎵代工需求，代工廠大舉擴產應對。穩懋擬投資200億元人民幣在高雄建廠，計劃分三年投資，新增總產能超過10萬片/月，公司現有月產能約4.1萬片，新增產能超過現有產等的兩倍。預計2021年一季度宏捷科月產能達到1.5萬片，2021年底達到2萬片月產能。三安集成2020年底產能在3000片-4000片，預計2021年一季度擴產到8000片。

國內PA產業鏈閉環，代工不可或缺

砷化鎵主要用于手機PA、WifiPA和小基站PA。目前國產PA在4G領域已具備比較成熟的性能和量產能力，市占率達10%-20%，在中功率4G PA，國產產品與國外基本相差不大，而在高功率4G PA，雖然整體性能還有部分差距，但是足夠滿足手機客戶需求；在5G領域，針對華為海思的制裁或將延緩內PA領域的追趕。除海思外，唯捷創芯、昂瑞微、慧智微、紫光展銳等廠家有機會在5G PA上取得突破，預計在2021年會有部分出貨。

Wi-FiPA是除手機PA外的第二大增長點。WifiPA也正在經歷國產替代，主要差距體現在高功率產品上。具體而言，對于WIFI4PA，國內中功率產品成本優勢明顯，整體性能上也已經不差于Skyworks和Qorvo;對于WIFI5PA，國內康希5.8G中功率FEM性能上最好;對于WIFI6FEM（射頻前端模塊），國產WIFI6中功率已經面世，2018年Skyworks和Qorvo高功率的WIFI6FEM面世，預估國內產品的差距至少是3年。

國產砷化鎵代工必不可缺，國內廠商有望受益。雖然對于射頻器件來說，設計和制造工藝緊密結合，使得射頻Fabless設計公司更傾向與有豐富經驗的臺灣代工廠合作，但是在外部環境導致供應鏈不確定性加大的背景下，國內砷化鎵代工廠也有望獲得更多參與機會，這一過程中三安集成和威海華芯有望受益。

三安光電：全面布局化合半導體

2014年三安光電成立全資子公司三安集成，是中國第一家6寸化合物半導體晶圓代工廠，開發砷化鎵、氮化鎵外延片和襯底，涵蓋射頻、電力電子、光通訊和濾波器板塊。2020年上半年三安集成實現銷售收入3.75億元。砷化鎵射頻出貨客戶累計將近100家、氮化鎵射頻產品重要客戶產能正逐步爬坡；電力電子產品客戶累計超過60家，27種產品已進入批量量產階段；光通訊業務除擴大現有中低速PD/MPD產品的市場領先份額外，高端產品10GAPD/25GPD、VCSEL和DFB發射端產品均已在行業重要客戶處驗證通過，進入批量試產階段。公司在長沙設立子公司湖南三安從事碳化硅等第三代半導體的研發及產業化項目，項目正處于建設階段。

射頻是三安集成短期內收入的主要來源。公司射頻業務產品應用于2G-5G手機射頻功放WiFi、物聯網、路由器、通信基站射頻信號功放等市場應用；其中手機用射頻器件以GaAs為主，基站用射頻器件以GaN為主。三安射頻工藝制程主要包括HBT（異質結雙極型晶體管）、pHEMT（偽型態高電子遷移率晶體管）、BiHEMT（異質結雙極暨假晶高電子遷移率晶體管外延芯片）。目前用于無線基站功放的GaN射頻工藝，已獲得主流基站的性能認可。650V GaN工藝開發已經取得突破，某國際化大客戶下單，開始流片驗證。

電力電子業務布局逐漸完善。公司電力電子業務主要在湖南全資子公司進行，公司從SiC襯底到外延到模組都有布局。三安光電長沙項目將包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業鏈。

公司化合物半導體業務客戶開拓取得積極拓展。在射頻代工領域，國內主要客戶包括海思、紫光展銳、昂瑞微等。在光通訊領域，PD產品的客戶包括瑞谷、銘普、儲翰等；數通產品領域客戶中際旭創、AOI、光迅、劍橋等，公司目前已處于送樣評估階段。在電力電子板塊，公司已布局能源市場領域：在逆變器方面，三安集成與主要客戶陽光電源確認了合作開發項目意向。在國家電網方面，已進入南瑞、許繼電器供應鏈，并已小量試產；充電樁方面，產品已進入行業領先客戶永聯供應鏈的樣品測試階段；在交通領域，公司已正式啟動汽車行業認證體系；在數據中心電源行業龍頭的科華恒盛、長城電源都已成功送樣并測試通過，目前正在小量樣品導入階段。

三安集成營收規模增長，公司虧損幅度收窄。三安集成目前雖仍處于虧損狀態，但是隨著收入規模上升公司虧損幅度收窄。由于前期產能利用率低，良品率低，三安集成2017-2019年分別虧損9600萬元、1700萬元和8200萬元，2020年上半年虧損幅度收窄至1100萬元。

全產業布局占優,國內追趕海外巨頭

成本結構導致SiC全產業鏈布局具有優勢。以碳化硅為襯底的產業鏈主要分為襯底、外延和器件三個環節。由于襯底在器件中的高成本占比，使得掌握襯底工藝和產能的企業在競爭中具有優勢。美國的Cree和日本的羅姆都是擁有從襯底、外延片到器件的碳化硅全產業鏈生產能力，所生產的碳化硅襯底除對外銷售外，其余部分為自用。目前Cree在襯底方面產能和市占率領先所有競爭者，2019年宣布建設8英寸襯底產線，2020年全球市場份額約50%。除了Cree和羅姆，在襯底方面處于領先地位的還有II-VI，國內的有天科合達和東天岳，6寸襯底開始規模化生產或者開始建設產線。

外延片市場主要被IDM公司主導，如三菱、英飛凌和意法半導體。在國內純粹做外延片的有瀚天天成和東莞天域，均可供應4-6英寸外延片，中電科13所、55所亦均有內部供應的外延片生產部門。器件方面，意法半導體、安森美、英飛凌和羅姆都是重要供應商，華潤微的國內首條6寸商用SiC產線已經正式量產，三安光電擬投資160億元的碳化硅全產業鏈布局的湖南子公司也于2020年開工。由于碳化硅器件的成本結構導致全產業鏈的優勢，我們看到器件公司逐步布局上游材料，如意法半導體在2020年2月份以1.4億美元現金收購了瑞典SiC晶圓制造商Norstel，Norstel生產6英寸SiC襯底和外延晶圓。

在碳化硅產業鏈各個環節，國內領先水平與國際領先水平仍有一定差距，但是工藝水平和發展狀況的差距遠小于相比硅半導體。

需求增長，全球供需即將失衡

特斯拉Model3逆變器集成意法半導體的SiC MOSFET的功率模塊，該主逆變器需要24個電源模塊。另外假如OBC、DCDC轉換器、快充電樁等都使用SiC的話，每臺特斯拉約消耗0.5片6英寸碳化硅襯底。

2020年特斯拉全年共交付新車49.96萬輛，同比增長35.87%。如果2022年特斯拉車型全部采用碳化硅，交付量達到100萬輛的話，那么僅特斯拉一年就將消耗掉50萬片晶圓產量。目前全球碳化硅襯底產能為40-60萬片。因此電動車的快速發展或將造成碳化硅襯底短時間的失衡。

在此背景下，全球加大碳化硅襯底投資：2020年Cree計劃投資10億美元用于碳化硅產能擴充，這次產能擴大在2024年全部完工后，將帶來碳化硅晶圓制造產能的30倍增長和碳化硅材料生產的30倍增長，以滿足2024年之前的預期市場增長。羅姆公司也宣布2024財年碳化硅生產能力相比2019財年提升5倍以上。

國際企業通過提前鎖定襯底產能保證未來供應。如Cree與英飛凌、意法半導體等歐美主要碳化硅下游企業簽訂長期供貨協議，公司四分之三的材料業務都簽訂了長期協議。