半导体周报(国科龙晖整理)-0503

1. 行业新闻及动态

（1）半导体设计

预估2023Q2 DDR5服务器DRAM价格跌幅将收敛，由原预估15%-20%收敛至13%-18%，在DDR5服务器DRAM短期内满足率较低的预期下，预估4~5月DDR5服务器DRAM 32GB价格将处于80~90美元之间，略高于原先第二季均价预估值75美元，需求获AI间接带动，进一步拉高本月SK海力士高容量DDR5模组的价格，128GB高容量模组4月最新报价已止跌，与目前其他DDR5产品的报价仍处下行的情况不同。

台积电2nm代工艺的主力军的N2P节点将在2025年进入大批量生产，台积电还在准备N2X，这将是一种为高性能计算(HPC)应用量身定制的制造工艺，例如需要更高电压和时钟的高端 CPU。3nm是台积电最后一代基于 FinFET 的工艺节点，N3系列预计将在未来许多年内以某种形状或形式存在，作为不需要更先进的基于GAAFET工艺的客户可用的最密集节点。

Al服务器出货动能混劲带动HBM 需求提升。据集邦咨询研究显示，2022年三大原厂HBM市占率分别为SK海力士 (SK hynix) 50%，三星(Samsung)约40%，美光(Micron)约10%。此外，高阶深度学习AI GPU的规格也刺激HBM产品更迭，2023下半年伴随NVIDIA H100与AMD MI300的搭载，三大原厂也已规划相对应规格HBM3的量产，因此，在今年将有更多客户导入HBM3的预期下，SK海力士作为目前唯量产新世代HBM3产品的供应商，其整体HBM市占率可望籍此提升至53%，而三星，美光则预计陆续在今年底至明年初量产，HBM市占率分别为38%及9%。

据供应链消息显示，联发科或将在今年第二季中旬推出旗舰芯片天玑9200的升级版，可能将命名为天玑9200＋，目前已经在基于台积电4nm制程量产。资料显示，天玑9200＋将与天玑9200采用同样的8核心架构，定价方面，天玑9200＋单价亦可能突破100美元。

（2）半导体制造及封测

在持续的成本压力下，日月光、力成科技等领先的中国台湾封测厂商正在降价， 5G智能手机应用处理器 (AP）封测的价格正在降低，中端和入门级微控制器单元（MCU）的价格也继续下调，以帮助清库存。

据DigiTimes援引韩国媒体报道称，韩国存储芯片大厂SK海力士正在推迟其在中国大连的第二座3D NAND Flash工厂的完工，这一决定一方面为了应对存储市场需求下滑，另一方面则是由于去年10月美国出台的限制对华出口先进半导体制造设备，使得SK海力士设备采购受到了影响。

据彭博社报道，美国商务部设想，国家半导体技术中心将在全国范围内斥资110亿美元建立一些新的技术据点，与学术界和工业界合作伙伴共同推动产品创新和劳动力发展，目标包括在美国生产最新的半导体，缩短从设计到商业化的时间以及培训从技术人员到工程师的工人。

据外媒报道，美国存储芯片大厂美光科技(Micron)将获印度政府批准，投资10亿美元在印度建设封装测试与模组产线。此前，印度政府计划提供总计100亿美元补助，以吸引国外半导体厂商赴印度投资，如建立晶圆厂，封装测试厂，模组厂，IC设计据点等，以提升印度半导体产业的实力，若投资内容符合印度政府补贴范围，印度将提供投资额50%的补助。

台积电正在拓展全球制造足迹，其中美国亚利桑那州尽管取得执照有些挑战，第一期晶圆厂维持2024年底N4制程量产，第二期晶圆厂2026年量产，也在日本兴建特殊制程晶圆厂，预计2024年底量产。欧洲方面，台积电与客户和伙伴接洽，高雄厂兴建工程，照常进行，不过调整28纳米扩产计划，正按计划在南京扩展28纳米产能以支援客户。

（3）半导体设备及材料

安森美，onsemi，宣布与极氪智能科技，ZEEKR，签订了长期供货协议，将为极氪提供EliteSiC碳化硅，SiC，功率器件。据介绍，安森美的EliteSiC碳化硅功率器件能够提供更高的功率和热能效，从而减小电动汽车主驱逆变器的尺寸与重量，并加快充电速度，提高续航里程，而极氪正在持续扩大高性能纯电车型产品阵容，未来将采用安森美的M3E 1200V EliteSiC MOSFET，借力SiC技术，助力加速新能源汽车的转型。

中国电科消息，电科材料6英寸中高压碳化硅外延片月产能力实现大幅提升，电科材料持续布局第三代半导体外延材料研发生产，实现一系列技术突破，在碳化硅外延领域，完成6英寸3300V碳化硅外延材料研发，同时，积极与国产设备厂商合作开发生产装备，推动碳化硅核心装备国产化。

（4）其它

2023年半导体总收入预估为5320亿美元，当前约合3.69万亿元人民币，同比下降11.2%，存储行业预计将下降35.5%，主要系库存已满和消费者需求疲软。

韩国三星电子公司公布了2023年第一季度财报，财报显示，三星第一季度营收63.75万亿韩元（约合476亿美元），同比下滑18%，低于市场预估的479亿美元，营业利润为6402亿韩元（约合4.78亿美元），较去年同期的14.12万亿韩元（约合105亿美元）相比暴跌95%，原因是全球经济困境削弱了对消费电子产品的需求，芯片过剩也重创了三星的核心业务。

据彭博社报道，英国政府目前仍未颁布有关支持芯片产业发展的政策，柔性集成电路领域的英国企业Pragmatic Semiconductor表示，英国为国内芯片生产提供补贴可能达不到该公司建造更多工厂所需的资金，如果英国政府不提出支持性的半导体战略，可能会将其业务转移到美国，美国527亿美元的芯片法案为半导体公司提供补贴和税收减免，或者从中国获得更多投资。

2. 本周话题：半导体材料—氮化镓

第三代半导体是指化合物半导体，包括SiC(碳化硅)、GaN（氮化镓）、ZnO（氧化锌）、GaO（氧化镓）、AlN（氮化铝），以及金刚石等宽禁带半导体材料（导带与禁带间能隙差Eg>2.3eV）。

第三代半导体具有高击穿电场、高热导率、高电子迁移率、高工作温度等优点。以SiC和GaN为代表物质制作的器件具有更大的输出功率和更好的频率特性。

 

资料来源：《宽禁带半导体高频及微波功率器件与电路》，天科合达招股说明书

未来五年，基于第三代半导体材料的电子器件将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场景，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一，是迄今为止理论上电光、光电转换效率最高的材料体系。

 

资料来源：微信公众号Simon简述

氮化镓（GaN）可同时涵盖射频和功率领域，特别是在高功率和高频率领域应用效果特别出色，与其他化合物半导体材料相比，具有较高投资价值。可广泛应用于工业、通信、计算机、消费电子、汽车电子、航空航天、国防军工等传统产业领域。

氮化镓产业链

GaN 与 SiC 产业链类似，GaN 器件产业链各环节依次为：GaN 单晶衬底（或 SiC、蓝宝石、Si）→GaN 材料外延→器件设计→器件制造。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，如传统硅晶圆代工厂台积电开始提供 GaN 制程代工服务，国内的三安集成也有成熟的 GaN 制程代工服务。各环节相关企业来看，基本以欧美企业为主，中国企业已经有所涉足。

 

碳化硅产业链

 

资料来源：中泰证券研究所

衬底：虽然GaN自支撑衬底缺陷密度较低，但由于成本高，因此业界常以蓝宝石、碳化硅、硅作为衬底。

 

硅基GaN市场快速增长：

资料来源：Yole

    目前主流氮化镓器件公司都采用碳化硅衬底，因为基于碳化硅衬底的氮化镓器件比硅衬底氮化镓器件性能更好，良率更高，更能体现氮化镓材料优势。

碳化硅衬底虽然和GaN匹配更好，但是碳化硅衬底成本高昂，与硅衬底相比，氮化硅衬底的GaN器件成本高100倍，衬底处理时间相差200-300倍，因此众多厂商在积极推进GaN onSi布局。

目前，GaN自支撑衬底仍以2-4英寸小尺寸晶圆为主。随着硅晶圆不断向大尺寸扩展，预计硅基GaN器件成本将降低30%-50%。

由于GaN衬底单价较高，主要面向科研、激光显示、射频、电力电子等高端市场。

 

从全球GaN衬底市场格局来看，日本厂商在GaN衬底占据领先位置，包括住友电工、三菱化学、住友化学等，三家日商合计市场份额超过85%。

我国GaN核心材料、器件原始创新能力相对薄弱，主要研发仍集中于军工方面。国内从事GaN单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等。

外延片：

GaN技术的难点在于晶圆制备工艺，由于制备氮化镓的单晶材料无法从自然界中直接获取，所以氮化镓的主要制备方法是在蓝宝石、碳化硅、硅等异质衬底上进行外延。

目前，GaN器件的售价还比较高，是同电压等级的Si器件的4~5倍。GaN器件的成本主要来源于外延部分。氮化镓外延片海外相关企业主要有比利时的EpiGaN、英国的IQE、日本的NTT-AT。从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等。

在外延片方面，4~6英寸Si基GaN外延片已经实现量产，目前市场份额最高的是住友电工、Cree、Qorvro等三家厂商。Cree收购整合Wolfspeed，在基于SiC衬底的GaN具有较强技术优势，具有较高电子迁移率。Qorvo的GaN产品在国防和航天领域市占率第一名。富士通、东芝、三菱电机等也在积极布局。

 

国内GaN衬底研究合作情况：

 

器件设计及制造：

化合物半导体芯片性能与材料、结构设计和制造工艺之间的关联性较强，因此很多企业采用IDM模式。

氮化镓下游应用行业拥有大量的市场参与者，全球产能集中于IDM厂商，设计与制造环节逐渐向垂直分工合作模式转变。

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%。

中国GaN器件IDM企业有苏州能讯、英诺赛科，大连芯冠科技正在布局，海威华芯和三安集成可提供GaN器件代工服务，其中海威华芯主要为军工服务。中电科13所、55所同样拥有GaN器件制造能力。

国内士兰微、世纪金光、泰科天润也都是IDM模式为主。

GaN产业链也有许多Fabless企业，如EPC、Dialog、GaN system等，委托台积电等企业代工。

国从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰科技、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

   下游应用：

GaN是一种IIIV直接带隙半导体，通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。具体而言，微波射频方向包含了5G通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用；光电子方向包括了LED、激光器、光电探测器等应用。

资料来源：集微网，中信建投证券研究发展部

微波射频:

GaN是射频器件的合适材料。目前射频市场主要有三种工艺：GaAs工艺，基于Si的LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）工艺，以及GaN 工艺。GaAs 器件的缺点是器件功率较低，低于50W。LDMOS器件的缺点是工作频率存在极限，最高有效频率在 3GHZ 以下。GaN 弥补了GaAs和Si基LDMOS两种老式技术之间的缺陷，在体现GaAs高频性能的同时，结合了Si基LDMOS的功率处理能力。

在射频PA市场，LDMOSPA带宽会随着频率的增加而大幅减少，仅在不超过约3.5GHz的频率范围内有效，采用0.25微米工艺的GaN器件频率可以高达其4倍，带宽可增加20%，功率密度可达6~8 W/mm （LDMOS为1~2W/mm），且无故障工作时间可达100万小时，更耐用，综合性能优势明显。

GaN是5G应用的关键技术。5G将带来半导体材料革命性的变化，随着通讯频段向高频迁移，基站和通信设备需要支持高频性能的射频器件，GaN的优势将逐步凸显，这正是前一节讨论的地方。正是这一优势，使得GaN成为5G的关键技术。

在Massive MIMO应用中，基站收发信机上使用大数量（如32/64等）的阵列天线来实现了更大的无线数据流量和连接可靠性，这种架构需要相应的射频收发单元阵列配套，因此射频器件的数量将大为增加，使得器件的尺寸大小很关键，利用GaN的尺寸小、效率高和功率密度大的特点可实现高集化的解决方案，如模块化射频前端器件。除了基站射频收发单元陈列中所需的射频器件数量大为增加，基站密度和基站数量也会大为增加，因此相比3G、4G时代，5G时代的射频器件将会以几十倍、甚至上百倍的数量增加。在5G毫米波应用上，GaN的高功率密度特性在实现相同覆盖条件及用户追踪功能下，可有效减少收发通道数及整体方案的尺寸。

电力电子：

GaN技术有望大幅改进电源管理、发电和功率输出等应用。2005年电力电子领域管理了约30%的能源，预计到2030年，这一数字将达到80%。这相当于节约了30亿千瓦时以上的电能，这些电能可支持30多万个家庭使用一年。从智能手机充电器到数据中心，所有直接从电网获得电力的设备均可受益于GaN技术，从而提高电源管理系统的效率和规模。

硅电源开关成功解决了低电压（<100伏）或高电压容差（IGBT和超结器件）中的效率和开关频率问题。然而，由于硅的限制，单个硅功率 FET中无法提供全部功能。宽带隙功率晶体管（如GaN和 SiC）可以在高压和高开关频率条件下提供高功率效率，从而远远超过硅MOSFET产品。

由于材料特性的差异，SiC在高于1200V的高电压、大功率应用具有优势，而GaN器件更适合40-1200V 的高频应用，尤其是在600V/3KW以下的应用场合。因此，在微型逆变器、伺服器、马达驱动、UPS 等领域，GaN可以挑战传统MOSFET或IGBT器件的地位。GaN让电源产品更为轻薄、高效。

光电子：GaN 是蓝光 LED 的基础材料，在 Micro LED、紫外激光器中有重要应用

MicroLED是新一代显示技术，比现有的OLED技术亮度更高、发光效率更好，但功耗更低。2017年5月，苹果已经开始新一代显示技术的开发。2018年2月，三星在 CES 2018上推出了 Micro LED 电视。Micro LED 显示技术可以将LED结构设计薄膜化、微小化与阵列化，尺寸仅约1~100μμm等级，但精准度可达传统LED的1万倍。此外，Micro LED在显示特性上与OLED类似，无需背光源且能自发光，唯一区别是 OLED为有机材料自发光。目前OLED受各大厂商青睐，是因为在反应时间、视角、可挠性、显色性与能耗等方面均优于TFT-LCD，但 Micro LED 更容易准确调校色彩，且有更长发光寿命和更高亮度。Micro LED有望继 OLED之后，成为另一项推动显示品质的技术。

晶能光电目前硅衬底 GaN基LED实现了8英寸量产，并且在单片MOCVD腔体中取得了8英寸外延片内波长离散度小于1nm 的优异均匀性，这对于Micro LED来说至关重要。商用的12英寸及以上的硅圆晶已经完全成熟，随着高均匀度MOCVD外延大腔体的推出，硅衬底LED外延升级到更大圆晶尺寸不存在本质困难。因此，硅衬底GaN基技术的特性是制造Micro LED芯片的天然选择。

大陆相关企业

 三安光电

三安光电是传统照明LED芯片巨头，其于2019年实现了深紫外LED芯片量产，处于整个行业产品链的上游。作为国内领先的深紫外LED芯片供应商，公司深紫外UVCLED芯片广泛应用于对空气、水和物体表面消毒等终端消杀产品和应用场景。光功率方面，三安光电 UVC 性能已经是国际同等水平，可以达到 2-4%光效。自今年疫情以来，三安光电已接收到多家客户和政府的急增需求，公司UVC芯片已处满产状态。公司260~280nm 波段的深紫外UVC产品已累计客户百余家。

三安光电目前正在中部地区建设一个Mini/Micro LED研发基地，投资额为120亿元人民币（17亿美元）。三安将在该研发基地展开GaN和GaAs Mini/Micro LED芯片以及 4K 显示器的研发。与此同时，三安还计划在该基地建立161万个GaN Mini/Micro LED芯片、750，000个GaAs Mini/Micro LED芯片以及84，000个4K显示器的年生产能力。GaN 业务部门年产能将包括 720，000个蓝光 Mini LED 芯片、90，000个蓝光 Micro LED芯片、720，000个绿光MiniLED芯片和80，000个绿光MicroLED芯片，而GaAs业务部分年产能将包括660.000 个红光Mini LED芯片和90，000个红光Micro LED芯片。此外，三安光电已经正式与三星电子开展合作，共同开发 Mini/Micro LED技术。

三安集成成立于2014年，是LED芯片制造公司三安光电（600703）下属子公司，基于氮化镓和砷化镓技术经营业务，是一家专门从事化合物半导体制造的代工厂，服务于射频、毫米波、功率电子和光学市场，具备衬底材料、外延生长以及芯片制造的产业整合能力。

三安集成项目总规划用地281亩，总投资额30亿元，规划产能为30万片/年GaAs高速半导体外延片、30 万片，GaAs高速半导体芯片、6万片/年GaN高功率半导体外延片、6万片/GaN高功率半导体芯片。官网显示，三安集成在微波射频领域已建成专业化、规模化的4英寸、6英寸化合物晶圆制造产线，在电子电路领域已推出高可靠性、高功率密度的SiC功率二极管及硅基氮化镓功率器件。

 

三安集成技术平台介绍

 

资料来源：公司官网，中信建投证券研究发展部

海威华芯

海威华芯是民营航空装备与技术公司海特高新（002023）下属子公司，提供晶圆代工、设计、测试服务。公司积极拓展化合物半导体业务，已建成6寸化合物半导体商用生产线，并完成包括砷化镓、氮化镓、碳化硅及磷化铟在内的6项工艺产品的开发，可支持制造功率放大器、混频器、低噪音放大器、开关、光电探测器、激光器、电力电子等产品，业务涵盖航空、航天、卫星、消费电子等领域，产品广泛应用于5G移动通信、电力电子、光纤通讯、3D感知等领域。

年报显示，2018年海特高新为100家客户提供产品和技术服务，其中砷化镓已经实现订单37项，氮化镓已经引入6家客户。其中部分产品实现批量出货和代工实现量产：5G 基站产品通过性能验证，目前处于可靠性验证阶段：氮化镓功率元器件已经小规模量产，随着5G商用部署进程的不断推进，在5G射频方面将催生大量的氮化镓元器件需求，具有广阔的市场前景。

 

 

免责声明：本文章不涉及投资建议，仅供分享观点所用。

参考资料：

中信建投：GaN 行业深度：5G、快充、UVC——第三代半导体潮起；

中泰证券：半导体行业深度：SiC 与 GaN 的兴起与未来；

微信公众号Simon简述：氮化镓产业研究；