第三代半导体空间有多大？（附股）

半导体原料共经历了三个发展阶段：第一阶段是以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体原料；第二阶段是以砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等化合物为代表；第三阶段是以氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硒化锌(ZnSe)等宽带半导体原料为主。

宽禁带半导体材料又称为第三代半导体材料，是指禁带宽度在2.3eV（电子伏特）及以上的半导体材料（而硅的禁带宽度为1.12eV），其中较为典型的和成熟的包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等。
第三代半导体材料在禁带宽度、热导率、介电常数、电子漂移速度方面的特性使其适合制作高频、高功率、高温、抗辐射、高密度集成电路；其在禁带宽度方面的特性使其适合制作发光器件或光探测器等。其中碳化硅材料在功率半导体和器件工艺较为热门，氮化镓材料外延生长和 光电子比重较大。第三代半导体相关专利申请自2000年以来快速增长，美国早期领衔全球专利增长，近些年我国的申请量快速增长，超越美国。
国家战略新兴 产业政策中多次提到以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体器件，随着国内多家企业开始重视该领域，积极布局相关项目，我国的第三代半导体材料及器件有望实现较快发展。
市场空间有多大？
天风证券 认为，碳化硅功率器件具有高频、 高效、 高温、 高压等优势，是下一代功率器件的发展方向。受高效电源、电动汽车等行业的需求驱动，碳化硅功率器件未来市场容量将以超过30%的年复合增长率发展，预计2027年市场容量达到120亿美元。
专家认为，碳化硅器件目前在价格上是硅器件的1.5-2倍左右，有望在2023-2025年左右形成竞争格局。未来5-10年，如果氮化镓在电压性能和可靠性能上能进一步的提升，那么在电动汽车动力系统领域会和碳化硅形成一定的竞争。
国泰君安 认为，从全产业链角度，以5年的维度来看，第三代半导体器件和系统的成本（包括后期运行期间的能耗节省），比硅基器件和系统将会具备性价比优势，从而快速地推动行业的发展。单从材料本身的成本来讲，碳化硅氮化镓不太可能和硅片形成竞争。
兴业证券 认为，光伏、半导体成长性明确，先进碳基材料渗透率有望提升。随着5G和物联网等应用快速发展，对硅晶圆整体需求快速提升，全球新一轮半导体资本开支启动，自主可控有望打开关键设备、材料端的国产替代空间。光伏和半导体产业硅片大尺寸化趋势明确，对强度、纯度、导热系数等指标提出了更高的要求，传统石墨材料安全性、经济性不足，先进碳基复合材料有望逐步对其替代，渗透率提升，成为光伏、半导体产业晶硅制造热场系统部件主流材料。
招商证券 认为，氮化镓(GaN)是第三代半导体材料的典型代表，法国研究机构Yole预测，到2023年氮化镓射频器件的市场规模将达到13亿美元，复合增速为22.9%。随着第三代半导体材料的崛起，基于新材料的IGBT也将站上历史舞台。IGBT主要应用领域之一的新能源 汽车也已经打开市场，未来空间巨大。碳化硅基IGBT将加速发展，建议关注第三代半导体材料与IGBT产业链。碳化硅(SiC)因其在高温、高压、高频等条件下的优异性能，在交流和直流转换器等电源转换装置中得以大量应用。目前，我国碳化硅（SiC）在高端市场领域，如智能电网、新能源 汽车、军用电子系统等尚处于发展初期。根据IHS预测，到2025年，全球碳化硅功率半导体的市场规模有望达到30亿美元。
核心受益股有哪些？
中信建投 认为，射频GaN在5G基站和军用雷达的应用中独具优势，快充、汽车电子、消费电子将推动功率GaN放量。GaN在电源管理、发电和功率输出方面具有明显的技术优势。在600伏特左右电压下，其在芯片 面积、电路效率和开关频率方面明显优于硅，这使电源产品更为轻薄、高效。并且，GaN充电器体积小、功率高、支持PD协议，有望在未来统一笔电和手机的充电器市场，市场前景广阔。预计2024年GaN电源市场将超过3.5亿美元，CAGR达85％。国内新兴代工厂中，三安光电 和海特高新 具有量产GaN功率器件的能力。
国金证券 认为，海特高新子公司海威华芯在中国率先提供六英吋砷化镓（GaAs）集成电路的纯晶圆代工（Foundry）服务；在第三代半导体（氮化镓GaN）领域拥有国际领先、国内一流的技术；在全球氮化镓芯片专利技术属于一流梯队，公司专利总共249项，其中过半数是发明专利。可比公司为三安光电、台湾稳懋。