一文看懂三安光電的化合物半導體布局與進展

　　三安光電在LED行業(yè)地位穩(wěn)固，長期競爭力較強，雖然LED芯片行業(yè)短期庫存仍然較高，未來仍有去庫存去產(chǎn)能的壓力。而公司化合物半導體目前獲得產(chǎn)業(yè)鏈上下游的高度支持，有望獲得突破，將提升公司中長期盈利增長空間。

　　近期三安光電的化合物半導體業(yè)務收到市場高度關注，我們通過此文介紹公司在化合半導體布局及進展情況。

　　1、三安光電作為全球LED芯片龍頭，何時開始布局化合物半導體?

　　公司在2015年起全面布局化合物半導體，目標打造化合物半導體制造領軍者。2014年5月起，三安光電延伸其Ⅲ-Ⅴ族化合物(LED用砷化鎵及氮化鎵芯片)的生產(chǎn)經(jīng)驗，正式涉足化合物晶圓制造的代工服務。

　　2014年5月公司設立廈門三安集成并實施建設30萬片/年砷化鎵(GaAs)和6萬片/年氮化鎵(GaN) 外延片生產(chǎn)線。

　　2015年10月，三安集成電路開始實施試生產(chǎn)。

　　2016年11月，公司與GCS合資設立廈門三安環(huán)宇集成電路有限公司，其中三安光電股份占比51%。

　　2017年1月公司HBT工藝通過重點客戶產(chǎn)品認證，2018年12月三安集成宣布推出國內第一家6英寸SiC晶圓代工制程，且全部工藝鑒定試驗已完成。

　　2、三安光電重點布局的化合物半導體是什么?市場前景如何?

　　化合物半導體材料是由兩種或兩種以上元素以確定的原子配比形成的化合物，并具有確定的禁帶寬度和能帶結構等半導體性質的稱為化合物半導體材料。

　　第二代、第三代半導體材料應用以三五族為代表的化合物半導體，在通訊射頻、光通信、電力電子等領域應用逐步增加。

　　區(qū)別于第一代由單元素如硅(Si)、鍺(Ge)等所形成的半導體，化合物半導體指由兩種或兩種以上元素配比形成的化合物，例如砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等化合物，其具有確定的禁帶寬度和能帶結構等半導體性質，在電子遷移率、禁帶寬度、功耗等指標上表現(xiàn)更優(yōu)，具有高頻、抗輻射、耐高電壓等特性。這其中GaAs為第二代半導體，氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等寬禁帶材料第三代半導體。

　　根據(jù)化合物半導體材料的材料特性不同，可分為寬禁帶和窄禁帶半導體材料。禁帶寬度Eg< 2.3eV(電子伏特)，則稱為窄禁帶半導體，如鍺(Ge)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)以及磷化銦(InP);若禁帶寬度Eg>2.3eV則稱為寬禁帶半導體，如碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)、H碳化硅(HSiC)、氮化鋁(AlN)以及氮化鎵鋁(ALGaN)等。

　　寬禁帶半導體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、熱導率大、介電常數(shù)小、抗輻射能力強以及良好的化學穩(wěn)定性等特點，非常適合于制作抗輻射、高頻、大功率和高密度集成的電子器件。

　　第三代半導體材料屬于寬禁帶半導體材料，和傳統(tǒng)硅材料應用領域較為不同。

　　傳統(tǒng)硅半導體更多的是用來制作存儲器、處理器、數(shù)字電路和模擬電路等傳統(tǒng)的集成電路芯片。而第三大半導體例如碳化硅，因為能承受大電壓和大電流，特別適合用來制造大功率器件、微波射頻器件以及光電器件等。特別是在功率半導體領域，未來碳化硅成本降低后，有望對硅基的MOSFET IGBT等形成部分替代。

　　在各類化合物半導體材料中，GaAs目前占據(jù)主流市場，未來GaN /SiC市場迎來較好發(fā)展機遇。GaAs目前占據(jù)主流市場應用于通訊領域，2G、3G 和 4G等時代PA主要材料是 GaAs全球市場容量接近百億美元。

　　GaN為大功率、高頻性出色，目前市場容量約10億美元，應用于軍事等特殊領域;

　　SiC在大功率應用中優(yōu)勢顯著，作為高功率材料應用于汽車以及工業(yè)電力電子，目前市場容量約4億美元，預計到2023年有望超過15億美元。

　　隨著進入5G時代以及市場對寬禁帶產(chǎn)品需求提升，SiC和GaN等第三代半導體將更能適應未來的應用需求。

　　3、全球化合物半導體主要玩家有哪些?商業(yè)模式是如何的?

　　在化合物半導體的射頻及功率器件市場，目前主要以IDM廠商為主，代工模式為輔。

　　IDM廠分為美系廠商(如Qorvo、Skyworks、MACOM與Wolfspeed等)，以及日系廠商(如Sumitomo Electric、Murata等)兩大陣營，而制造代工廠則以臺系廠家穩(wěn)懋、環(huán)宇及漢磊等為主要，從市場份額來看IDM廠商市場份額占據(jù)主流位置。

　　第三代半導體SiC/GaN器件目前供應商也主要以外資廠商為主，國內廠商逐步成長。

　　海外SIC/GaN供應商包括Fuji、英飛凌、Littelfuse、三菱、安森美半導體、意法半導體、羅姆、東芝和Wolfspeed等。同時臺積電及世界先進，開始提供GaN-on-Si的代工業(yè)務，穩(wěn)懋則主打GaN-on-SiC領域瞄準5G基站，X-Fab、漢磊及環(huán)宇提供SiC及GaN的基礎代工業(yè)務。

　　隨著代工業(yè)務的帶動，第三代半導體材料的市場規(guī)模也進一步擴大。目前國內下游行業(yè)龍頭企業(yè)比亞迪、陽光電源和華為等等都已經(jīng)在產(chǎn)品系列中廣泛使用了SiC MOSFET。國際歐洲市場，其350kW超級充電站已經(jīng)采用了Sic模塊產(chǎn)品，在新能源車中的雙向車載充電器、高性能電驅動單元等環(huán)節(jié)也逐步開始應用Sic模塊。

　　而值得關注的是，三安集成的SiC工藝平臺于2018年底發(fā)布，成為國內首個進入實質性量產(chǎn)的商業(yè)化6英寸化合物半導體集成電路制造平臺。其可以為650V、1200V和更高額定肖特基勢壘二極管(SBD)提供器件結構，很快還將推出針對900V、1200V和更高額定SBD的SiC MOSFET工藝。

　　4、三安集成目前發(fā)展規(guī)模及主要產(chǎn)品布局如何?

　　三安集成作為國內化合物半導體制造平臺龍頭，立足國內廣闊市場，面向全球高端需求。公司產(chǎn)品工藝布局較為完善，產(chǎn)品類別涵蓋射頻、電力電子、光通訊和濾波器板塊，18年在職員工已突破800人，營收約1.71億元，出貨客戶累計至73家，出貨產(chǎn)品達270種。

　　隨著公司砷化鎵、光通訊產(chǎn)品逐漸受到客戶大量驗證使用，氮化鎵和碳化硅產(chǎn)品逐漸由研發(fā)導入量產(chǎn)，2019年起出貨量將會逐步增長。

　　在射頻代工領域，三安集成在國內市場進展加快，獲得更多工藝平臺的客戶認證，公司產(chǎn)品量產(chǎn)節(jié)奏加快。

　　在電力電子領域，公司已推出成熟的650V/1200V SiC器件工藝，并已獲得包括北美客戶在內的行業(yè)客戶的認證及訂單;GaN器件相關工藝將于2019年第三季度完成所有工藝可靠性認證并推向市場。

　　光通訊領域在發(fā)射及接收端，面向傳統(tǒng)通信市場以及新興的5G相關市場、數(shù)據(jù)中心及消費類市場，均已推出成套解決方案。

　　三安在HBT工藝開發(fā)上提供完整不同應用領域之產(chǎn)品滿足多樣性的無線通信需求。市場應用面上，也由手持式無線通信，沿伸至物聯(lián)網(wǎng)需求應用下5G產(chǎn)品

　　三安在GaAs pHEMT工藝開發(fā)上提供完整不同應用領域之產(chǎn)品，應用頻率覆蓋至Ka波段。產(chǎn)品種類多樣化，滿足多樣性的市場需求。

　　三安IPD為可定制化的制程，底材高絕緣高阻抗，故可提供射頻所需高性能的整合性被動元件的需求，如電阻、電感、電容等。

　　異質結雙極暨假晶高電子遷移率晶體管外延芯片(BiHEMT)，將InGaP HBT線性功率放大器、AlGaAs pHEMT高頻開關、AlGaAs pHEMT邏輯控制電路、AlGaAs pHEM低噪聲的功率放大器、被動組件及內部連接線路整合在單一砷化鎵芯片中。

　　三安集成的氮化鎵(GaN) E-HEMT技術的目標是服務于消費者和工業(yè)應用，如適配器/充電器，電信/服務器smp，無線電源，車載充電器(OBC)和成本有效的解決方案。

　　5、化合物半導體近期核心催化事項

　　當前根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調研多種跡象顯示，為應對貿易戰(zhàn)及科技戰(zhàn)，國內化合物半導體自主可控已迫在眉睫。

　　當前上至國家政策產(chǎn)業(yè)基金、下至電子終端品牌均紛紛出資、出力，助力國內化合物半導體早日實現(xiàn)自主可控。而這一階段三安集成或成為重要的受益者，根據(jù)公司2019年中報公告，“三安集成已取得國內重要客戶的合格供應商認證，并與行業(yè)標桿企業(yè)展開業(yè)務范圍內的全面合作?！鳖A示公司很快將有望對國內重要大客戶出貨化合物半導體產(chǎn)品，結合以下重要訊息，國信研究認為三安集成的化合物半導體有望在不久的將來獲得重要突破。

　　(1)2019年3月美的攜手三安集成電路打造聯(lián)合實驗室，有望加速助力公司第三代化合物半導體芯片快速導入。國內家電行業(yè)領軍企業(yè)美的集團宣布，與市三安集成戰(zhàn)略合作，共同成立第三代半導體聯(lián)合實驗室，將通過與三安集成共同研發(fā)第三代半導體功率器件，并有望加速導入三安產(chǎn)品導入白電應用。

　　(2)2019年下半年，華為出資投入化合物半導體公司，并加大力度與化合物半導體上下游公司協(xié)作。根據(jù)工商信息顯示，2019下半年，華為旗下的哈勃科技投資有限，投資國內領先的第三代半導體材料公司“山東天岳先進材料科技有限公司”，持股達10%。

　　該公司是我國第三代半導體材料碳化硅襯底及芯片生產(chǎn)領先企業(yè)。據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調研顯示，華為除投資化合物半導體產(chǎn)業(yè)相關公司，并派核心技術人員與化合物產(chǎn)業(yè)鏈重點公司合作開發(fā)產(chǎn)品，加速國內化合物半導體技術能力，其中也包括三安集成。

　　(3)大基金二期蓄勢待發(fā)，有望進一步助力國內化合物半導體發(fā)展。國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金目前合計持有三安光電11.30%股權，為公司第二大股東。

　　(4)此前三安光電與華芯投資、國開行、三安集團約定四方建立戰(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，據(jù)產(chǎn)業(yè)調研顯示，大基金二期目前已蓄勢待發(fā)，將有望進一步助力國內化合物半導體發(fā)展。