（报告出品方/作者：国海证券，吴吉森）
1、市场空间广阔，化合物半导体有望乘风而起
1.1、下游需求强劲，半导体材料市场不断演化
半导体材料是半导体产业链上游中的重要组成部分，在集成电路、分立器件等半导体产品生产制造中起到关键性的作用。半导体材料可以根据半导体产品制造过程分为制造材料和封装材料，其中制造材料主要是制造硅晶圆半导体、砷化镓、氮化镓、碳化硅等化合物半导体的芯片过程中所需的各类材料，封装材料则是将制得的芯片在封装切割过程中所用到的材料。
下游应用需求强劲，半导体材料市场不断扩展。据中国电子材料行业协会数据，年全球半导体材料销售额达到亿美元，较年亿美元增长10.66%，其中制造材料、封装测试材料销售额分别为亿美元、亿美元。年受全球宏观经济影响，全球半导体材料市场规模有所下降，但其下降幅度低于整体半导体产业。年全球半导体材料整体市场营收亿美元，同比下降6.7%。年至年，全球半导体制造材料销售规模由亿美元增长到亿美元，年均复合增长率5.11%。未来，在半导体芯片工艺升级、芯片尺寸持续小型化，以及全球硅材料、化合物半导体材料的品种和性能不断迭代升级的影响下，半导体制造材料在材料销售规模的占比预计将持续提高。
半导体材料共经历了三个发展阶段。
第一阶段出现在20世纪50年代，以硅（Si）、锗（Ge）为代表的第一代半导体材料，主要用于分立器件和芯片制造，并引发了以集成电路为核心的微电子产业的迅速发展，在信息技术、航空航天、国防军工、光伏等领域应用极其广泛。
第二阶段是20世纪90年代，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等化合物为代表的化合物半导体材料，使半导体材料进入光电子领域，主要用于制作高速、高频、大功率以及发光电子器件，也是制作高性能微波、毫米波器件的优良材料，广泛应用在微波通信、光通信、卫星通信、光电器件、激光器和卫星导航等领域。
第三阶段是本世纪初，以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等为代表的宽禁带半导体材料，在禁带宽度、击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面具有显著优势，满足了现代工业对高功率、高电压、高频率的需求，广泛用于制作高温、高频、大功率和抗辐射电子器件，应用于半导体照明、5G通信、卫星通信、光通信、电力电子、航空航天等领域。
1.2、应用前景广阔，化合物半导体市场空间持续拓展
半导体衬底材料包括硅材料和GaAs、SiC、GaN等化合物半导体材料。凭借成熟制程及较低成本的优势，第一代硅质半导体材料制作的元器件已成为了电子电力设备中不可或缺的组成部分，硅也是目前技术最成熟、使用范围最广、市场占比最大的衬底材料。但硅质半导体材料受限于自身性能，无法在高温、高频、高压等环境中使用，化合物半导体材料因此崭露头角。化合物半导体材料拥有高电子迁移率、直接能隙与宽能带等特性，恰好符合半导体产业发展所需，随着材料制备技术与下游应用市场的成熟，以GaAs、SiC、GaN为代表的化合物半导体衬底材料市场空间不断拓展。
现阶段，全球95%以上的半导体芯片和器件是用硅片作为基础功能材料而生产的。硅片占整个半导体材料市场的35%左右，市场空间约为80亿美元，硅基芯片市场规模高达多亿美元。然而，随着物联网、5G时代的到来，以砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等为代表的化合物半导体正快速崛起中。据半导体行业观察的数据，年GaAs、GaN与SiC的产业销售额分别约为亿元、亿元和64亿元，化合物半导体的市场规模在不断扩大。
国内第三代半导体器件市场拥有巨大增长空间，倒逼上游材料端发展。据赛迪顾问统计，年国内第三代半导体器件市场规模达到86.29亿元，增长率为99.7%，到年，中国第三代半导体器件市场规模有望冲破.21亿元，增长率为78.4%。第三代半导体器件广泛应用于“新基建”项目，也是实现“碳中和“的重要路径。国内在5G通讯、新能源等新兴产业的技术水平、产业化规模等方面处于国际优势地位，下游应用需求强劲将促进国内上游半导体行业的持续发展，进一步提高半导体企业在国际市场的影响力。
1.3、政策持续加码，第三代半导体产业扬帆起航
第三代半导体行业是国内“新基建”战略的重要组成部分，有望引发科技变革并重塑国际半导体产业格局。“十三五”期间，国家科技部通过“国家重点研发计划”支持了第三代半导体发展，国家计划和“十四五”国家研发计划也已明确提出第三代半导体是重要发展方向，涉及第三代半导体产业的各研发项目均按照进度要求完成启动等工作，项目部署涵盖电力电子、微波射频和光电应用多个领域，紧贴产业发展实际需求和进程，在新能源汽车应用、电网应用前沿研究、光伏逆变器、小型化电源、农业应用、健康医疗应用、光通讯、紫外应用、激光应用、智慧照明等多个热点发挥了引导作用。
目前，国内对于第三代半导体材料的投资热情势头不减。据CASAResearch不完全统计，年共24笔投资扩产项目（年17笔），已披露的投资扩产金额达到亿元（不含GaN光电子），较年同比增长%。分材料看，SiC投资17笔，涉及金额亿元；GaN投资7笔，涉及金额亿元。分环节看，衬底环节投资12笔（主要为SiC衬底），涉及金额亿元；器件/模块环节投资15笔，涉及金额亿元。在国家政策大力支持与“新基建”的引领下，第三代半导体产业将成为未来半导体产业发展的重要引擎。
2、GaAs：立足射频前端应用，持续受益于消费电子领域
2.1、第二代半导体材料的代表，产业链成熟下游应用广阔
作为第二代半导体材料的代表，GaAs具有宽禁带、高频、高压、抗辐射、耐高温及发光效率高等特性，被广泛应用于移动通信、无线通信、光纤通信、LED、光伏、卫星导航等领域。在微电子领域，GaAs广泛应用于微波通信射频、消费电子射频领域（PA和Switch）等；在光电子领域，GaAs则用于LED、激光VCSEL、太阳能等领域。
GaAs产业链包括晶圆（衬底、外延片），芯片设计、晶圆代工、封测、下游应用等环节。GaAs产业最上游为衬底制造，其次为关键材料GaAs外延片，具体工艺包括MOCVD（有机金属化学气相沉积法）及MBE（分子束磊晶法）GaAs磊晶技术；中游为晶圆制造及封测等；下游则为手机、无线区域网路制造厂以及无线射频系统商等，整个产业链除晶圆制造外，设计与先进技术主要仍掌握在国际IDM大厂中。
从GaAs产品来看，GaAs产品以手机射频PA为主。受到中美贸易摩擦及新冠肺炎疫情影响，基于GaAs的射频器件市场受到不小震荡。据集邦咨询数据，年全球GaAs射频器件市场规模为65.80亿美元，较年有小幅下滑。
-年，中国GaAs元器件市场经历了快速增长期。中国作为电子信息制造业大国，下游应用市场广阔。前瞻产业研究院预计，-年，中国GaAs元器件市场CAGR在15%左右，增速高于全球市场同期增速，中国市场规模占全球比重将进一步提升。到年，中国GaAs元器件市场规模将达到.3亿元。
2.2、手机PA主流材料，VCSEL成为GaAs成长新驱动
GaAs衬底的下游应用主要应用于射频（47%）、LED（42%）、激光二极管（10%）三大领域。其中，以半绝缘型GaAs为主的射频应用占比最高，主要应用于手机PA、Switch、基站射频等方面；其次为LED，以半导体型GaAs材料为主。据YoleDevelopment统计，GaAs晶圆的整体市场规模将从年的2亿美元增长到年的超过3.48亿美元，复合年增长率为10%。
2.2.1、消费电子：GaAsPA仍为5G时代智能手机重要组成部分
手机市场已成为GaAs器件发展的一大动力。4G时代手机端PA的工艺以CMOS和GaAs为主。由于5G通讯对频率、功率与效率的要求更高，对PA的性能要求也相应提高。GaAs的高线性度和高输出功率特性满足5G设备对低延迟超高速的需求，使GaAs成为射频前端模组中PA材料的理想选择。同时，5G技术对PA的需求量至少是4G对PA的需求量的2倍，从而增加了RF前端的总功率放大器面积和功率放大器数量，带动GaAs晶圆和芯片的出货量增加。
5G时代GaAs仍将主导智能手机PA市场。在过去的几年中，RF一直作为GaAs晶圆市场的成长驱动力。据YoleDevelopment数据，年RF占GaAs晶圆市场总量的33%和市场价值的37%，占GaAs外延片市场的67%。5G时代sub6GHz频段中，GaAsHBT仍是PA的最重要的技术；5G新增毫米波频段，GaAspHEMT则为重要的技术路线。
2.2.2、光电子：VCSEL成为GaAs成长新驱动
以VCSEL为代表的光电子领域将成为GaAs增长的驱动力之一。VCSEL是一种化合物半导体激光器，可用作光纤通信和自由空间光通信的发射器。与传统发射激光器相比，VCSEL具有较小的原场发散角、调制频率高且易于实现大规模阵列及光电集成等优点，广泛应用于光通信、3D传感、面部识别、车载激光雷达等场景，且短期内不易被其他技术取代。随着手机3D面部感应渗透率提高、大容量光纤通信激光器的需求拉动，据YoleDevelopment统计数据，全球VCSEL的市场规模将从年的11亿美元增长至年的27亿美元，CAGR达18.4%。
移动和消费领域的3D应用蓬勃发展。年以前VCSEL市场主要由数据通信应用驱动。自苹果率先将VCSEL解决方案应用于iPhone的FaceID模块之后，VCSEL市场驱动力逐渐被3D传感所取代。年，iPhone中共装配了万件VCSEL，预期将有超过3.25亿件VCSEL被安装在iPhone中。安卓系厂商也在其智能手机的正面应用3D传感模块进行人脸识别。除人脸识别功能外，3D传感也被应用于后置摄像头以满足摄像功能提升的需求。YoleDevelopment统计显示，年移动设备中的3D传感约占VCSEL总市场规模的75%，预计年达到21亿美元的规模。从竞争格局来看，Lumentum作为苹果的主要供应商，年市占率达68%，具有明显领先地位。
2.3、竞争格局：产业链各环节以海外厂商为主导
目前，GaAs产业链环节以欧美、日本和中国台湾厂商为主导。从GaAs外延片生产环节来看，根据StrategyAnalytics数据，前四大GaAs外延片厂商为英国厂商IQE、中国台湾地区厂商全新光电、日本厂商住友化学与台系厂商英特磊，分别占市场的54%、25%、13%、6%，CR4高达98%。在GaAs晶圆制造环节，台系代工厂稳懋一家独大，占据了GaAs晶圆代工市场的71%份额，其次为中国台湾地区的宏捷（9%）与美国的GCS（8%）。
从竞争格局来看，GaAs器件市场参与者较多，多为美国、日本与台系厂商，其中美国厂商占据前三地位，Skyworks以30.7%的市占率成为行业领导者，其次为Qorvo（28%）与Avago（7.4%）。中国企业起步晚，在产业链中话语权较弱。
从全球GaAs晶圆代工角度看，据StrategyAnalytics数据，全球GaAs器件市场主要参与者中，美国企业占全球市场份额的75%，占有明显优势。从GaAs晶圆代工格局来看，台系厂商稳懋占龙头地位，市场份额达72.7%，GCS以约8.4%的市占率居于第二。
2.3.1、稳懋：全球GaAs无线通讯领导者
稳懋半导体成立于年，位于中国台湾林口华亚科技园区，是全球首座以六英寸晶圆生产GaAs微波集成电路的专业晶圆代工服务公司。稳懋拥有完整的技术团队及最先进的GaAs微波电晶体及积体电路制造技术及生产设备，客户群包括全球射频积体电路设计公司，并致力吸引与全球IDM大厂合作。
在制程技术发展方面，稳懋以多元化及领先为原则，期望能提供客户最完整的服务。在无线宽频通讯的微波高科技领域中，稳懋目前提供两大类GaAs电晶体制程技术：HBT和pHEMT二者均为最尖端的制程技术。在光通讯及3D感测领域中，稳懋更以MMIC生产技术为基础，提供光电产品的开发与生产制造。
-年，稳懋营业收入从.23亿新台币增长至.12亿新台币，CAGR为17.10%，净利润从31.13亿新台币增长至65.29亿新台币，CAGR为20.34%。稳懋毛利率近5年始终维持在30%以上，年净利率25.3%，创下五年新高。
3、GaN：高频性能优越，成为5G器件关键材料
3.1、半导体材料研究热点，GaN射频器件应用前景明朗
氮化镓（GaN）是由氮和镓组成的一种半导体材料，因为其禁带宽度大于2.2eV，故被称为宽禁带半导体材料。GaN材料作为微波功率晶体管的优良材料与蓝色光发光器件中的一种具有重要应用价值的半导体，是目前全球半导体研究的前沿和热点。与传统半导体材料硅相比，由于GaN禁带宽度是硅的3-4倍、热导率是硅的2倍，使得GaN器件可在℃以上的高温下工作，能够承载更高的能量密度，可靠性更高；其击穿场强比硅高10倍，使得器件导通电阻减少，有利于提升器件整体的能效；饱和电子迁移速度是硅的2-4倍，因此允许器件更高速地工作。GaN器件在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。
GaN外延片可分为同质外延片与异质外延片。在GaN单晶衬底上生长的GaN为同质外延片，以GaN单晶材料作为衬底可以大大提高外延膜的晶体质量，降低错位密度，提高器件工作寿命。但由于GaN材料硬度高，熔点高，衬底制作难度高，位错缺陷密度较高导致良率低，技术进步缓慢。因此GaN晶圆的成本仍然居高不下，GaN厚膜衬底的应用受到限制。除了同质外延片外，GaN还可以生长在其他衬底材料上，称之为异质外延片。目前常用的衬底材料包括蓝宝石、SiC、硅与金刚石。其中蓝宝石GaN只能用来做LED；硅基GaN（GaNonSi）可以做功率器件和小功率的射频器件；碳化硅基GaN（GaNonSiC）可以制造大功率LED、功率器件和大功率射频芯片。GaNonSiC和GaNonSi是未来的主流技术方向。
GaN器件产业链各环节依次为：衬底、材料外延、器件设计与制造及下游应用。目前产业以IDM企业为主，但是设计与制造环节已经开始出现分工。在上游衬底方面，GaN衬底大部分由日本公司生产，包括住友电工、三菱化学等。其中，住友电工的市场份额已经超过90%。GaN外延片相关企业主要有比利时的EpiGaN、英国的IQE、日本的NTT-AT。GaN器件设计厂商方面，美国的EPC、MACOM、Transphom，德国的Dialog等为主要参与者。IDM企业中日本的住友电工与美国的Cree为行业龙头，市场占有率均超过30%。
亚太地区占据了全球GaN衬底市场的主要份额。年亚太地区占全球GaN衬底市场的36.34%。由于GaN终端应用日益普及，TransparencyMarketResearch预计，至年亚太地区将继续占据主导地位。除亚太地区外，北美与欧洲地区也成为GaN衬底的重要市场，年分别占有28.18%、23.94%的市场份额，GaN在汽车行业中应用为北美与欧洲两个地区的GaN市场提供了巨大的机遇。
在应用领域方面，目前GaN主要应用于射频器件和电力电子器件的制造。年，射频GaN的市场规模占GaN器件整体规模的比重达91%，电力电子GaN市场规模仅占9%。年国内GaN产业实现高速增长。据CASA初步统计，年国内GaN微波射频产值规模近38亿元，同比增长74%。未来随着5G商用的扩大，现行厂商将进一步由原先的4G设备更新至5G。5G基站的布建密度高于4G，而基站内部使用的材料多为GaN材料，赛迪顾问预计，到年国内GaN衬底市场规模将达到5.67亿元。
3.2、5G射频与基站持续渗透，GaN在快充领域大放光彩
GaN作为第三代半导体材料，有更高的禁带宽度，是迄今理论上电光、光电转换效率最高的材料体系，下游应用包括微波射频器件（通信基站等），电力电子器件（电源等），光电器件（LED照明、激光等），其中光电器件仍是GaN的主要应用方向。目前GaN器件多应用于军工电子，如军事通讯、电子干扰、雷达等领域；在民用领域，GaN主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。据YoleDevelopment数据，年全球GaN功率器件市场规模为.4万美元，预计GaN市场将在年达到6.8亿美元以上，CAGR高达80.04%。随着5G时代的到来，5G基站与数据中心的建设将大幅度带动GaN射频与功率器件市场，GaN在快充等电源控制方面的应用也成为的新的需求增长点。
3.2.1、终端射频：5G时代射频器件要求提高，GaN器件优势凸显
5G终端蓄势待发，大用量规模与技术创新为射频前端带来红利。年，5G已经进入商用部署的快车道。IDC预计年，中国5G连接终端用户将超过2亿，VR/AR等虚拟现实市场也将在未来三年呈现爆发增长的态势。Qorvo表示在未来10年内，5G终端将会成为手机产业中发展最快的部分。5G需要满足行业海量物联网设备的通信需求。在人与人的连接场景之外，连接技术与行业数字化场景的融合也将成为5G通信发展的新机遇。IDC预测，到年全球物联网的联接量将接近亿，是手机联接量的11.4倍，以5G为代表的蜂窝物联网技术将发挥重要作用。
5G时代GaN射频市场占比进一步上升，未来将不断占领LDMOS市场空间。5G时代高速增长的数据流量使得调制解调难度不断增加，需要的频段越来越多，对射频前端器件的性能要求也越来越高。目前在射频前端应用中，硅基LDMOS器件和GaAs仍是主流器件。通常来说，LDMOS适用于3.5GHz以下的应用，GaAs适用于40GHz以下的场景，但器件尺寸较大。GaN在高频环境下能够保持高功率输出，可以有效减少晶体管的数量，从而缩小器件尺寸。从电压角度来看，LDMOS的工作电压约为6V，GaAs为10V，GaN可以工作于28V或更高的电压，工作性能优于LDMOS与GaAs，潜在市场空间巨大。
3.2.2、5G基站+数据中心：“新基建”重要组成部分，GaN应用前景明朗
5G基站射频系统非常复杂，GaN器件的小尺寸、高效率和大功率密度等特点可实现高集化的解决方案。5G射频系统需要使用高载波频率和宽频带的新技术，包括载波聚合、MassiveMIMO等，GaN在性能、体积、重量以及效率等方面具备独特优势，使其成为高射频、大功耗应用的技术首选。以Qorvo的MIMO天线为例，与锗化硅基MIMO天线相比，GaN基MIMO天线功耗降低了40%，裸片面积减少94%，成本降低80%。据Qorvo数据显示，年全球用于Sub-6GHz频段的M-MIMOPA器件年复合增长率将达到%，用于5G毫米波频段的射频前端模块年复合增长率将达到%。
通信基站应用领域中，GaN是未来最具增长潜质的第三代半导体材料之一。5G基站是“新基建”重要组成部分之一，根据工信部的数据，截至年底国内已建成全球最大5G网络，累计建成5G基站71.8万个，推动共建共享5G基站33万个。宏基站建设将会拉动基站端GaN射频器件的需求量。由于5G基站天线采用MassiveMIMO技术，天线和RRU（射频拉远单元）合设，组成AAU。假设MassiveMIMO天线为64T64R，则单个宏基站天线数量为个，放大器数量为个。考虑到5G基站的建设周期，拓墣产业研究院预计到年基站端GaN射频器件规模达到顶峰，达到.6亿元。
5G小基站布局带动GaN射频器件规模增大。5G的高传输速度和广覆盖将需要搭建更多更复杂的基站，大量的毫米波微基站、Sub-6GHz微基站对于GaN器件的需求也将大幅提升。由于小基站不能对宏基站造成干扰，故频率较宏基站更高，GaN射频器件成为不二之选。据赛迪智库测算数据，中国5G网络小基站需求约为宏基站的2倍，即需要万站小基站。按照每个小基站需要2个放大器，小基站建设进度落后宏基站1年测算，拓墣产业研究院预计，到年基站端GaN射频器件规模达到峰值，市场规模可达9.4亿元。
数据中心电源效率要求提升，GaN的市场前景明朗。随着网络、云计算的发展，新物联网设备和边缘计算需求的激增，数据中心重要程度逐渐凸显。受新冠疫情影响，Gartner调查显示，年数据中心基础设施支出同比下降了10.3%，约60%的新数据中心设施建设受阻。但疫情导致的远程工作比例提高，实际上数据中心处理的数据量有大幅增长，能源效率与功率、数据密度的需求持续提升。
GaN技术使得电源体积进一步缩小，从而允许在同一机架空间中添加更多的存储和内存，并使数据中心的功率密度由30瓦/立方英寸提升至50-60瓦/立方英寸甚至更高，即无需实际构建更多的数据中心即可增加数据中心的容量。年欧盟将提高对数据中心电源效率的要求，将进一步促进GaN在数据中心中的使用。Gartner预计年全球最终用户数据中心基础设施支出将以6%的增速达到亿美元。
3.2.3、消费电子：GaN快充市场迎来爆发期，音频应用为新亮点
GaN电源市场成长动力十足。随着多端口适配器的兴起，OEM厂商将推出更多GaN充电器。凭借设备设计、性能等要求的提高，GaN充电器满足了便携、快充等不断发展的客户需求，并逐渐转变为主流标准。从技术角度分析，采用GaN技术的充电器外形尺寸可比传统的基于硅的充电器减少30-50%，整体系统效率可提升至95%，在相同尺寸和相同输出功率的情况下，充电器外壳温度将比传统充电器更低。此外，GaN充电器可以使用较小的变压器和较小的机械散热器，因此整体重量可减少15-30%。
音频设备为GaN器件应用新亮点。音频是一个拥有众多细分市场的庞大的市场，从专业音响，家庭音响到便携音响的所有细分市场中，高质量音频均为首要评判标准。引入GaND类放大器的音频系统能在不需要牺牲声音质量的前提下，以更小更轻的设计提供更多的功率和更多的通道，满足消费者市场对出色音质的追求。年，GaNSystem发布了一款为高音质12V音频系统开发的参考设计，该参考设计有两个通道，每通道（8欧姆负载）Class-D音频放大器支持瓦功率，允许12V电源升压到18V给音频系统供电，并支持+-32V输出。
GaN器件使用，在保证音质的前提下，将这款瓦音频产品的成本和功率输出能力上做到了很好的平衡。SemiconductorDigest认为，到年底，音频市场会有更多品牌配备GaN音频放大器和配套电源，对高质量音频的需求正在推动D类音频放大器市场的增长。BCCResearch数据显示，全球D类音频放大器市场将从年的24亿美元增长到年的35亿美元，-年CAGR为7.7%。
3.3、竞争格局：美国、欧洲、日本三足鼎立
GaN下游应用行业拥有大量的市场参与者。这些公司包括恩智浦、英飞凌、GaNSystem、EfficientPower、Qorvo、Cree等。全球GaN市场的主要参与者通过在销售、市场和技术方面的密切合作显示出协同效应。GaN衬底供应商也通过与同行以及各种研究机构建立战略联盟来扩大规模，以建立自己在全球市场的参与者地位。
意法半导体在年与CEA-Leti展开功率GaN合作，主要涉及常关型氮化镓HEMT和氮化镓二极管设计及研发，并于年3月收购法国GaN创新企业Exagan公司的多数股权；年，Cree收购了英飞凌的RF部门成为了全球最大的GaN射频器件供应商；国内企业闻泰科技年以亿元成功收购行业内唯一量产交付客户GaNFET产品的化合物功率半导体公司安世半导体，成为国内首家世界级IDM半导体公司。
3.3.1、住友电工：全球GaN射频器件IDM龙头厂商
住友电工集团是世界上最著名的通信厂商之一，其光纤光缆产销量多年来名列世界前列。集团总部位于日本大阪，于年成立，在全球约40个国家拥有大约28万名员工。住友电工自成立以来，一直以电线、电缆的制造技术为基础，通过独创性的研究开发和对新事业的不懈挑战，不断创造新产品和新技术，扩大事业领域。目前，通过汽车、信息通信、电子、环境能源、产业原材料这五大事业领域，在全球范围内开展事业。
住友电工历史悠久，公司技术研发紧跟时代发展。早在年，着眼于GaN潜力的公司的技术团队开始着手开发“GaNHEMT”，并于5年实现样品顺利出货，6年开始量产，7年该商品被采用于日本国内3G基站。SEDI在全世界范围内率先实现了“GaNHEMT”的产品化，并且全力推进低成本化，从而推动了GaNHEMT在全世界范围内的广泛应用。
-财年，住友电工营业收入与净利润相对稳定，年公司营业收入为.80亿日元，净利润为.44亿日，同比均小幅滑落。住友电工毛利率稳定，近5年始终维持在18%左右，年净利率为2.36%。
4、SiC：高温大功率材料首选，新能源汽车领域为最大驱动力
4.1、SiC是大势所趋，市场前景广阔
碳化硅（SiC）由硅元素与碳元素组成，是原子的复合体，其物理特性取决于晶体中碳、硅原子的排列结构，性能差异主要取决于硅和碳原子的相对数目，以及原子排列的不同结构。目前已发现的SiC同质异型晶体结构有多种，其中六方结构的4H型SiC（4H-SiC）具有高临界击穿电场、高电子迁移率的优势，是制造高压、高温、抗辐照功率半导体器件的优良半导体材料，也是目前综合性能最好、商品化程度较高、技术较为成熟的第三代半导体材料。SiC功率器件的研发始于20世纪90年代，目前已成为新型功率半导体器件研究开发的主流，产业链主要包含单晶材料、外延材料、器件、模块和应用这几个环节。
SiC单晶材料主要分为导通型衬底和半绝缘衬底两种。SiC晶片通常作为衬底，可以通过化学气相沉积法（CVD），在晶片上淀积一层单晶形成外延片。其中，在导电型SiC衬底上生长SiC外延层制得的SiC外延片，可进一步制成功率器件，并应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。
在半绝缘型SiC衬底上生长GaN外延层制得的SiC基GaN（GaNonSiC）外延片，可进一步制成微波射频器件，应用于5G通讯、雷达等领域。与第一代半导体硅晶片类似，第三代半导体SiC晶片向大尺寸方向不断发展，不断提高下游对SiC片的利用率和生产效率。在8英寸SiC晶片尚未实现产业化的情况下，6英寸SiC晶片将成为市场主流产品。
导通型SiC衬底材料方面，作为制造SiC功率半导体器件的基材，根据YoleDevelopment统计，年4英寸导通型SiC晶圆市场接近10万片；6英寸导通型SiC晶圆供货约1.5万片；预计到年，4英寸导通型SiC晶圆的市场需求保持在10万片左右，单价将降低25%；6英寸导通型SiC晶圆的市场需求将超过8万片。半绝缘型SiC衬底方面，当前主流半绝缘衬底的产品以4英寸为主。
全球SiC市场规模不断扩大，美国企业处于龙头地位。根据IHSMarkit数据，年SiC功率器件市场规模约6.1亿美元，受新能源汽车等领域较大需求的驱动，年全球SiC功率器件的市场规模将达到30亿美元，年均复合增速达到30.4%。
国内SiC产品主要依赖进口，国产替代方向明确。国内SiC晶体、晶片领域的研究从20世纪90年代末开始起步，在行业发展初期受到技术水平和产能规模的限制，未进入工业化生产。进入21世纪以来，在国家产业政策的支持和引导下，国内SiC晶片产业发展大幅提速。据智研咨询数据显示，年国内SiC单晶片行业市场规模为34.09亿元，较年的34.15亿元小幅下滑0.18%。
目前国内SiC产品80%左右依赖进口，国产替代空间较大。以天科合达为代表的第三代半导体材料制造企业经过十余年的自主研发，实现了设备研制、原料合成、晶体生长、晶体切割、晶片加工、清洗检测的全流程自主可控，有能力为下游外延器件厂商稳定提供高品质SiC晶片，为SiC下游厂商实现进口替代提供了条件。未来伴随国内新能源汽车、5G通讯、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等行业的快速发展，国内SiC材料产业规模和产业技术将得到进一步提升。
4.2、新能源汽车+新能源发电，打开SiC市场空间
4.2.1、新能源汽车及充电桩：现阶段SiC的主要应用领域
与GaN相比，SiC拥有更高的热导率和更成熟的技术，适用于1V以上的高温大电力领域，多制作用于高压、高温、高频、高抗辐射的大功率器件，在新能源汽车、新能源发电、轨道交通、航天航空、国防军工等极端环境的应用有着不可替代的优势。根据YoleDevelopment的数据，-年SiC功率器件的CAGR将超过30%，新能源汽车和充电设施是其中增长最快的两个应用场景。
新能源汽车领域是SiC功率器件应用推广的主要驱动力。SiC大量运用在DC-DC转换器、牵引逆变器、车载充电器等方面。随着电动汽车市场的扩大，SiC功率半导体市场需求激增，据YoleDevelopment数据显示，年，新能源汽车细分领域中SiC市场规模约为1.13亿美元，预计年SiC市场规模达到9.46亿美元，年均复合增长率达到29%。年，全球新能源汽车SiC二极管和晶体管市场规模万美元，预计年市场规模达到万美元。DIGITIMESResearch预计到年，电动汽车用SiC功率半导体将占SiC功率半导体总市场的37%以上，高于年的25%。
新能源车市场增速远高于传统燃油车，带动SiC功率器件用量快速提升。据EVsales的数据显示，年全球新能源汽车销量为万辆，IHS统计中国市场销量达到万辆，占全球比重达48.4%。预计到年，中国新能源渗透率约为20.8%，市场规模约为万辆，其中纯电动占64%，插电式混动占36%，新能源车市场的增长速度远高于传统燃油车，带动SiC功率器件用量快速提升，YoleDevelopment预计年SiC汽车市场将拥有38%的年均增长率，市场规模将超过15亿美元。
未来，使用SiC器件的新能源汽车将更具有成本优势。目前全球已有超20余家汽车厂商开始采用SiC器件。罗姆赞助的Venturi车队在年Formula-E第三赛季使用了IGBT+SiCSBD的功率模块配置，与传统逆变器相比，该逆变器重量降低2kg，尺寸减小19%；年的第四赛季采用拥有SiMOS+SiCSBD模块的逆变器，其重量降低6kg，尺寸减小43%。
目前，特斯拉的Model3采用了意法半导体和英飞凌的SiC逆变器，其电控系统共搭载了24个V、A的SiC基MOSFET功率模块，每个模块由两个芯片并联组成，特斯拉亦成为第一家在主逆变器中集成全SiC功率模块的车企；丰田也将于年正式推出搭载SiC器件的电动汽车，全SiC的逆变器预计将从年开始在主流豪华车品牌中量产。
SiC功率器件在充电模块中的渗透率不断增大，汽车充电桩带动SiC市场规模持续提升。SiC器件应用于新能源汽车充电桩，可以减小充电桩体积，提高充电速度。为满足新能源汽车产业的发展需要，自年起，新能源汽车充电桩就一直处在快速建设的阶段。新能源汽车充电桩以公共充电桩为主，目前数量最多的经济体分别是中国、欧盟和美国。截至年底，美国和欧盟分别约有7.5万个和16.9万个公共充电桩。
随着国内新能源汽车市场的不断扩大，充电桩市场发展前景也越来越广阔。根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布数据，截至年4月，联盟内成员单位总计上报公共类充电桩54.7万台，私人充电桩74万台。另外，电动汽车的车载充电机市场已逐步采用SiCSDB，产品集中在1V/10A、20A，每台车载充电机需要4-8颗SiCSBD。传统的Si基功率器件体积较大，SiC功率器件可以实现比Si基功率器件更高的开关频率，具备高功率密度、超小体积的特性，因此SiC功率器件在充电模块中的渗透率不断提升。
4.2.2、光伏发电：SiC逆变器需求景气度提升
全球光伏新增装机容量规模持续增加。尽管中国受“光伏新政”影响，年和年国内的光伏新增装机容量有所下滑，但得益于印度、墨西哥等新兴光伏市场的快速发展，以及欧洲市场的复苏，全球光伏新增装机容量规模持续增加。随着光伏技术提升，光伏发电成本不断降低，未来光伏发电具有广阔的增长空间。据国家能源局统计数据显示，年上半年，全国新增光伏发电装机万千瓦，其中集中式光伏新增装机.2万千瓦，分布式光伏新增装机.5万千瓦。年中国明确了年前实现“碳达峰”，年前实现“碳中和”的目标，光伏发电成为“十四五”规划的重要组成部分。根据中国光伏行业协会的乐观预测，十四五期间国内光伏年均新增装机规模是90GW。光伏发电有着成本低廉、绿色环保等特质，作为可再生清洁能源的一种，未来需求量将持续扩大。
SiC光伏逆变器是未来发展趋势。在光伏发电应用中，基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统10%左右，却是系统能量损耗的主要来源之一。使用SiCMOSFET或SiCMOSFET+SiCSBD的功率模块的光伏逆变器，能使转换效率从96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，设备循环寿命提升50倍，从而缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。高效、高功率密度、高可靠和低成本是光伏逆变器的未来发展趋势。在组串式和集中式光伏逆变器中，SiC产品预计会逐渐替代硅基器件。
4.3、竞争格局：美国企业技术领先，Cree为全球龙头
目前，全球SiC半导体产品中，70%-80%来自美国公司。以导电型产品为例，据YoleDevelopment统计，美国占有全球SiC晶片产量的70%以上，仅Cree公司就占据一半以上市场份额，剩余份额大部分被日本和欧洲的其他SiC企业占领；欧洲在SiC衬底、外延、器件以及应用方面拥有完整的产业链；日本是设备和模块开发方面的领先者。近年SiC器件行业市场规模高速增长，国外企业占据的市场份额较大。据CASA统计，全球SiC器件领域主要玩家包括Infineon、Cree、Rohm、ST，四家合计占据90%的市场份额。
4.3.1、Cree(Wolfspeed)：全球SiC产业链领军企业
Cree(Wolfspeed)是一家专注于SiC和GaN技术的大型半导体公司。公司于年成立于美国，在全球拥有5多名员工，是全球集LED外延、芯片、封装、LED照明解决方案、化合物半导体材料、功率器件和射频于一体的著名半导体制造商和行业领先者，产品主要用于室内和室外照明、视频显示、运输、电子标志和信号、电源、逆变器和无线系统。
Cree公司是市场上领先的照明革新者与半导体制造商，以显著提高固态照明、电力及通讯产品的能源效果来提高价值。公司的优势体现在GaN和SiC等方面，具有先进的材料技术与先进的白光技术，拥有余项专利。公司下游客户广泛，从创新照明灯具制造商到与国防有关的联邦机构均为公司客户，产品应用领域十分广阔。
-年，Cree营业收入从16.17亿美元降低至9.04亿美元，公司近5年来持续亏损，主要受LED产能过剩、芯片价格下跌、年新冠疫情爆发等因素影响。Cree毛利率保持在28%左右。年公司净利率为-21.09%。净利率表现虽不尽人意，但仍在不断改善中。
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