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引言：近日，青岛华芯晶元第三代半导体化合物晶片衬底项目东侧6号厂房已完成封顶，项目进入全面建设阶段。该项目建成后，将实现年产33万片第三代化合物半导体衬底晶圆的产线，弥补国内先进第三代半导体材料技术的短板。第三代半导体作为能源转换链的“绿芯”材料，未来成长性如何？国内哪些公司能够实现“自主可控”+“国产替代”？（文末附相关上市公司梳理）

资料来源：华安证券研究所整理

什么是第三代半导体？第三代半导体材料是继以硅（Si）和砷化镓（GaAs）为代表的第一代和第二代半导体材料之后，迅速发展起来的宽禁带半导体材料。第三代半导体材料随着智能时代的来临而备受青睐，禁带宽度明显增加，击穿电压较高，抗辐射性强，电子饱和速率、热导率都很高。基于上述特性第三代半导体材料不仅能够在高压、高频的条件下稳定运行，还可在较高的温度环境下保持良好的运行状态，并且电能消耗更少，运行效率更高。

第三代半导体物理性能相对更出色，有望实现各个领域全面替代。在禁带宽度、介电常数、导热率及最高工作温度等方面碳化硅、氮化镓性能更为出色，在5G通信、新能源汽车、光伏等领域，头部企业逐步使用第三代半导体。在高压、高频、高温领域以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体衬底材料市场规模有望迎来快速发展机遇，待成本下降有望实现全面替代。

资料来源：中国银河证券研究院

新能源车领域将会为第三代半导体碳化硅（SiC）功率器件带来巨大增量。SiC功率器件主要应用于主驱逆变器、OBC、DC/DC车载电源转换器和大功率DC/DC充电器领域。随着未来800V电压平台推出，在大功率，大电流条件下减少损耗、增大效率和减小器件尺寸，电机控制器的主驱逆变器将不可避免从硅基IGBT替换为SiC基MOS模块，存量替代市场空间巨大。

资料来源：英飞凌官网

新能源汽车功率半导体单车价值量是传统燃油车的约4倍以上。与传统汽车相比，新能源汽车的汽车电子成本占比大幅提升。根据Strategy Analytics的数据，传统燃油车的车均半导体用量为338美元，而功率半导体仅占21%，为71美元。混合动力汽车新增的半导体中76%是功率半导体，车均增量达到283美元，功率半导体价值为传统汽车的4倍，纯电动汽车中的功率半导体价值量则比混合动力汽车中更多。

资料来源：英飞凌官网

光伏、储能产业链第三代半导体碳化硅（SiC）因可以大幅降低能耗，替代更为刚需。SiC材料具备的物化特性，使其更适合光伏逆变领域。SiC具有较宽的带隙,导热能力近乎达到了硅原料的3倍,且SiC材料的高击穿电压和低导通电阻，导致器件拥有更好的开关效率和热量累计。高压SiC MOSFET的逆变效率能够达到99%，且使用寿命长于Si IGBT，因此长期来看SiC器件将会成为光伏领域功率器件的主要制造原料，光伏、储能产业链SiC替代更为刚需。

资料来源：天科合达招股说明书，华安证券研究所

第三代半导体有望在国家支持下快速发展。我国的“中国制造2025”计划中明确提出要大力发展第三代半导体产业。2015年5月，中国建立第三代半导体材料及应用联合创新基地，抢占第三代半导体战略新高地，对推动我国第三代半导体材料及器件研发和相关产业发展具有重要意义。预计，未来几年在5G及新能 源车快速推广和渗透的背景下，第三代半导体将迎来较快增长，相关领域将迎来来更大力度、更有针对性的支持。

资料来源：公开资料整理，中国银河证券研究院

性价比拐点即将到来，产业处于爆发前夜。650V的SiCSBD的实际成交价格约0.7元/A，1200V的SiCSBD价格约1.2元/A，基本约为公开报价的60%-70%，实际成交价较上年下降了20%-30%，实际成交价与Si器件价差已经缩小至2-2.5倍之间。650V的SiCMOSFET价格0.9元/A，1200V的SiCMOSFET价格1.4元/A，较2019年下降幅度达30%-40%，与Si器件价也缩至2.5-3倍之间。伴随衬底价格下降，供给产能释放良率提升以及大尺寸降本，SiC二极管和SiCMOSFET将加速渗透传统硅基市场，SiC产业处于爆发前夜。

衬底是最为核心的环节，价值量最高，约为46%。根据电阻率的不同，可分为导电型和半绝缘型衬底，分别用于功率和射频器件领域。高纯硅粉和高纯碳粉采用物理气相传输法（PVT）生长 SiC 晶锭，之后经过滚磨、切割、研磨、抛光、清洗等环节最终形成衬底，其中晶体的生长为核心工艺，核心难点在于提升良品率。晶片尺寸越大，对应晶体的生长与加工技术难度越大，长晶技术壁垒高，毛利率可达50%左右。

外延价值量占比约23%，是指在衬底上面再覆盖一层薄膜以满足器件生产条件。其中导电型SiC衬底用于SiC外延，生产功率器件，应用于电动汽车和新能源领域；半绝缘型SiC衬底用于氮化镓外延，生产射频器件，应用于 5G 通信等领域。

碳化硅（SiC）相关上市公司梳理：天岳先进、三安光电、时代电气、华润微、闻泰科技、斯达半导、士兰微、露笑科技、东尼电子、扬杰科技、捷捷微电、新洁能、宏辉科技、天通股份、楚江新材 等。

碳化硅（SiC）相关企业梳理（拟上市或暂未上市的重点企业）：比亚迪半导体、天科合达、瀚天天成、东莞天域、上海瀚薪、泰科天润 等。

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华金证券出品

研究作者：

杨树 投资顾问 执业证书编号：S0910619040002

张仔燕 投资顾问 执业证书编号：S0910621090001