本文首发于微信公众号：概念爱好者
本文完工于2021年9月21日
前言：放假的时候，梳理了下目前几条涨价的线路，其中锂电、稀土这些都已经被大家广为熟悉，尤其是锂电的上游，有一种挖地三尺的赶脚。今天来说说半导体的材料需求，而且本篇的视角也比较独特，从「碳中和」的角度来考量。
本篇目录
1.事件背景
2.半导体芯片供需分析
3.碳中和下半导体芯片变化
4.认识第三代半导体材料
5.市场前景
6.投资策略和相关公司
PS：重点内容加粗显示，方便加快阅读。
一，事件背景
这个假期有两件和半导体行业相关的事情，其一IDC测算，要到2022年年底，整个行业的产能才能释放，掐指一算还要挣扎一年半时间，更关键的是，产能的释放需要大量的材料设备到位；第二件事，全世界唯二的光刻机设备商之一，华卓精科过会科创板。或许大家认为国产光刻机不够先进，但它却够我们使用，毕竟芯片不等于CPU，也不等于手机芯片。
其实两件事情的关联，就是半导体材料，虽然说半导体个股最近有点蔫，但不代表产业发展速度慢，所以半导体材料其实一点也不比锂电材料差劲，供给相当紧缺。
二，半导体芯片供需分析
1.需求分析
1）AIoT 黄金时代已至，开启半导体“千亿级”大赛道。
AIoT 智能物联网进入发展“加速段”：智能化技术配套已成熟，未来十年快速成长。AIoT 驱动半导体市场规模，根据天风证券的测算，传感器与芯片生产商在 AIoT 产业链中，价值量占比约为 10%，有望达到 2500 亿。
2）新能源汽车加速入场，汽车半导体价值和量有望同步升级
随着 AIOT 和新能源汽车的加速渗透，汽车半导体的价值和量有望同步升级。按照国家规划的发展愿景，2025 年新能源汽车销量有望突破 500 万辆，保有量将在 2000 万辆。预计 2030 年，汽车电子在整车中的成本占比会从2000 年的 18%增加到 45%，为涉足汽车领域的电子及半导体企业提供了莫大的机遇。
总结：半导体扩产周期正在上行：全球晶圆代工资本开支占收入比重达 53%，连续三年提高。半导体产能有望持续向大陆转移， 2020-2030 大陆半导体资本开支复合增速有望高于全球。贸易摩擦背景下，中国大陆半导体设备材料国产化率未来有望持续提高。综合制造板块的加速扩张，叠加国产化率提高，半导体设备材料板块有预期上修空间，持续看好国产半导体设备材料的机会。
3）5G时代来临，引领射频滤波器等市场需求高速起量
随着 5G 通信的大力发展，以及物联网接入设备和其他近场连接方式的增加，5G 手机中的射频前端、天线和功率放大器价值量将会显著提升，5G 时代会有海量外部设备的接入，相应的将带动各种智能终端内处理器、模拟芯片和传感器等半导体产品的用量提升，从而带动相关芯片需求增长。
2.供给分析
1）短期供给紧张难以缓解
以功率半导体为例，目前主要功率半导体厂商在境内共有 29 条功率半导体产线，9 条在建及拟建产线，但是整体估算从晶圆厂开建到达产需要 3 年左右的时间，由此可见以上扩建的大部分产能对缓解目前供需紧张的情况将在 2023 年后才能逐步显现。
2）下半年代工厂涨价延续
下半年代工厂涨价延续，以台积电为首的多家国际、国内制造大厂调涨芯片报价，行业高景气持续。2020 年 Q3 以来，半导体公司纷纷上调产品价格。这波涨价热潮一直延续至今。
三，「碳中和」下半导体材料的变化
1.第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱。
当前能源技术变革已经从电力高端装备的发展逐步向由材料变革的发展来带动和引领，第三代半导体材料和技术对于建成可循环的高效、高可靠性的能源网络起到至关重要的作用，可助力实现光伏、风电（电能生产），直流特高压输电（电能传输），新能源汽车、工业电源、机车牵引、消费电源（电能使用）等领域的电能高效转换，推动能源绿色低碳发展。
PS：有的朋友刚接触，这里说的第三代半导体指的是制造芯片的材料。
2.第三代半导体可提升能源转换效率
1）SiC助力汽车降低 5 倍能力损耗，SiC 提高电机逆变器效率 4%，整车续航里程约 7%；SiC 赋能光伏发电，增加太阳能转换效率。
2）GaNFET 在汽车和工业领域独具优势, 助力减少碳排放；GaN 功率器件在数据中心的应用可以大幅降低数据中心的能耗，帮助减少 30-40%的能源浪费。
四，认识第三代半导体材料
1.什么是第三代半导体？
第三代半导体以碳化硅以及氮化镓为代表，则可应用在更高阶的高压功率元件以及高频通讯元件领域。主要应用：高温、高频、抗辐射、大功率器件； 蓝、绿、紫光二极管、半导体激光器 更优的电子迁移率、带隙、击穿电压、高频、高温特性。
2.第三代半导体材料包含哪些部分？
碳化硅、氮化镓、氮化铝、金刚石和氧化锌
目前国内帝都是这方面产业链最为完整的，这点之前有过报道，大家可以多关注帝都的公司。
3.碳化硅材料
在宽禁带半导体材料领域就技术成熟度而言，碳化硅是这族材料中最高的，是宽禁带半导体的核心。SiC器件和电路具有超强的性能和广阔的应用前景，因此一直受业界高度重视，基本形成了美国、欧洲、日本三足鼎立的局面。
相关上市公司：北方华创、闻泰科技、天科合达、海特高新、三安光电、斯达半导、长电科技、比亚迪电子。
4.氮化镓材料
氮化镓材料是1928年由Johason等人合成的一种Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料， 作为一种具有独特光电属性的半导体材料，以GaN为代表的Ⅲ族氮化物因在光电子领域和微波器件方面的应用前景而受到广泛的关注。
国外在氮化镓体单晶材料研究方面起步较早，现在美国、日本和欧洲在氮化镓体单晶材料研究方面都取得了一定的成果，都出现了可以生产氮化镓体单晶材料的公司，其中以美国、日本的研究水平最高。
相关上市公司：乾照光电，民德电子，聚灿光电，易事特，华电股份，台基股份，三安光电，海特高新，赛微电子，亚光科技，士兰微，捷捷微电，国星光电，华润微，利亚德，华峰测控，澳洋孙超，和而泰，安科创新，北方华创，闻泰科技，兆驰股份，福满电子，天箭科技，航天发展，还能实业，奥海科技
5.氮化铝材料
氮化铝材料是Ⅲ族氮化物，Ⅲ族氮化物器件相对于硅、砷化镓、锗甚至碳化硅器件，可以在更高频率、更高功率、更高温度和恶劣环境下工作，是最具发展前景的一类半导体材料。
AlN是制作先进高功率发光器件(LED，LD)、紫外探测器以及高功率高频电子器件的理想衬底材料。目前国外在AlN单晶材料发展方面，以美国、日本的发展水平为最高。
相关上市公司：三环集团、三安光电、百图高新、中微公司
6.金刚石
金刚石是碳结晶为立方晶体结构的一种材料。金刚石集力学、电学、热学、声学、光学、耐蚀等优异性能于一身，是目前最有发展前途的半导体材料。除传统的用于工具材料外，还可用于微电子、光电子、声学、传感等电子器件领域。
相关上市公司：豫金刚石
7.氧化锌
氧化锌（ZnO）是Ⅱ-Ⅵ族纤锌矿结构的半导体材料，ZnO材料既是一种宽禁带半导体，又是一种具有优异光电性能和压电性能的多功能晶体。
它既适合制作高效率蓝色、紫外发光和探测器等光电器件，还可用于制造气敏器件、表面声波器件、透明大功率电子器件、发光显示和太阳能电池的窗口材料以及变阻器、压电转换器等。日、美、韩等发达国家已投入巨资支持ZnO材料的研究与发展，掀起世界ZnO研究热潮。
相关上市公司：罗平锌电，锌业股份，驰宏锌锗，国成矿业，西藏珠峰，盛达资源，宏达股份，豫光金铅，中金岭南，华灿光电
五，第三代半导体材料发展前景
在碳达峰、碳中和背景下，我国第三代半导体产业持续稳定发展。
1.技术方面我国研发能力逐步提升，量产技术逐渐成熟。
国内外 SiC 基 GaN 外延片主流尺寸为 4 英寸，并逐步向 6 英寸发展； Si 基 GaN 外延片主流尺寸为6 英寸，并逐步向 8 英寸发展。 SiC MOSFET 产品相继推出 ，车规级成为关注焦点，多家企业推出符合AEC-Q101 标准的 SiC、 GaN 量产产品。
2.产业方面 ，国内企业强化布局，第三代半导体产业进入扩张期；
市场方面 SiC 功率器件价格持续下降，与 Si 器件 价差进一步缩小；新能源汽车成为市场的主要拉动力，上下游合作趋势日益明显，第三代半导体产品加速进入汽车供应链； 5G 基站开始大规模建设，整体市场超千亿；快充市场爆发，对第三代半导体的需求呈现了前所未有的增长趋势；Mini/Micro-LED 以及 紫外 LED 市场的前景较为明确，产业化应用逐步开启。总的来说，产线陆续开通，大尺寸晶圆渐成主流；产能进一步增长，供给仍然不足。
六，投资策略及相关上市公司
1.投资策略
看好绿色能源需求驱动下第三代半导体大发展，关注前瞻布局+高质量研发第三代半导体的优质龙头企业。
2.相关公司
三安光电：20年6月份，公司决定在长沙高新技术产业开发区管理委员会园区成立子公司投资建设包含但不限于碳化硅等化合物第三代半导体的研发及产业化项目，包含长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链，投资总额160亿元，公司在用地各项手续和相关条件齐备后24个月内完成一期项目建设并实现投产，48个月内完成二期项目建设和固定资产投资并实现投产，72个月内实现达产。公司与长沙高新技术产业开发区管理委员会于2020年6月15日签署《项目投资建设合同》。
闻泰科技：公司将加大在第三代半导体领域投资，大力发展氮化镓和碳化硅技术。目前安世氮化镓功率器件已经通过车规级认证，开始向客户供货，碳化硅技术研发也进展顺利。旗下安世集团拥有生产氮化镓相关的技术，安世半导体生产GaN产品车载GaN已经量产，全球最优质的氮化镓供应商之一。
立昂微：2020 年 12 月 24 日在浙江省海宁市签订的《关于微波射频集成电路芯片项目投资协议书》，项目建成后将年产36万片6英寸砷化镓/氮化镓微波射频集成电路芯片，其中包括了年产6万片氮化镓HEMT芯片，公司目前正在进行相关产品的研发工作。
士兰微： 公司已建成6英寸的硅基氮化镓集成电路芯片生产线，涵盖材料生长、器件研发、 GaN电路研发、封装、 系统应用的全技术链。
斯达半导：公司拟在嘉兴斯达半导体股份有限公司现有厂区内，投资建设全碳化硅功率模组产业化项目，本项目计划总投资 22,947 万元， 投资建设年产 8 万颗车规级全碳化硅功率模组生产线和研发测试中心。
华润微： 第三代化合物半导体方面：公司拥有国内领先的 SiC 生产线，SiC 二极管产品已经实现销售，预计21年将进一步推出 SiC MOSFET 产品；此外，公司积极布局 SiC 上下游产业链。GaN 产品 6 吋和 8 吋平台正在同步开展研发，争取于21年内推出产品。
扬杰科技：公司主要从事碳化硅芯片器件及封装环节，不涉及材料领域。目前可批量供应650V、1200V 碳化硅SBD、JBS器件。
赛微电子：公司全资子公司微芯科技投资设立控股子公司海创微芯，主要从事氮化镓（GaN）器件的设计、开发，目的在于积极布局并把握第三代半导体产业的发展机遇，聚焦相关器件在5G通信、物联网、航空电子等领域的应用，与公司控股子公司聚能创芯优势互补并全面协作，提高综合竞争实力。
新洁能： 公司在第三代半导体方面，已获得 6 项专利授权，一项国际发明专利受理中。SiC 方面： 预计今年年底之前推出 SiC 二极管系列产品。新能源汽车是 SiC功率器件未来最大的应用领域之一， 也是公司未来市场重点布局的方向。GaN 方面：公司持续密切关注全球 GaN 产品、应用方案和专利情况，积极和下游客户研究基于 GaN 的电力电子设备在性能、成本、可靠性等多方面的性能，预计 2021 年公司将推出 GaN 系列产品，并形成自有知识产权。
捷捷微电：公司与中科院电子研究所、西安电子科大合作研发的是以Sic、GaN为代表第三代半导体材料的半导体器件，具有耐高压、耐高温、 高速和高效等优点，可大幅降低电能变换中的能量损失，大幅减小和减轻电力电子变换装置。
华微电子：公司积极布局以SiC和GaN为代表的第三代半导体器件技术，逐步具备向客户提供整体解决方案的能力。
后记
以上是我自己研究的方向和思路，也就是和大家一起分享下。
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