三安光電2014年成立全資子公司三安集成，是國(guó)內(nèi)第一家6寸化合物半導(dǎo)體晶圓代工廠，開(kāi)發(fā)砷化鎵、氮化鎵外延片和襯底，涵蓋射頻、電力電子、光通訊和濾波器板塊。2020年上半年三安集成實(shí)現(xiàn)銷售收入3.75億元，同比增長(zhǎng)680%。

 

現(xiàn)階段，砷化鎵射頻出貨客戶累計(jì)將近100家、氮化鎵射頻產(chǎn)品重要客戶產(chǎn)能正逐步爬坡；電力電子產(chǎn)品客戶累計(jì)超過(guò)60家，27種產(chǎn)品已進(jìn)入批量量產(chǎn)階段；光通訊業(yè)務(wù)除擴(kuò)大現(xiàn)有中低速PD/MPD產(chǎn)品的市場(chǎng)領(lǐng)先份額外，高端產(chǎn)品10GAPD/25GPD、VCSEL和DFB發(fā)射端產(chǎn)品均已在行業(yè)重要客戶處驗(yàn)證通過(guò)，進(jìn)入批量試產(chǎn)階段；濾波器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)性能優(yōu)越，產(chǎn)線持續(xù)擴(kuò)充及備貨中。

 

短期來(lái)看，射頻是三安集成主要收入來(lái)源，公司射頻業(yè)務(wù)產(chǎn)品應(yīng)用于2G-5G手機(jī)射頻功放WiFi、物聯(lián)網(wǎng)、路由器、通信基站射頻信號(hào)功放等市場(chǎng)應(yīng)用；其中手機(jī)用射頻器件以GaAs為主，基站用射頻器件以GaN為主，為更好保持綜合競(jìng)爭(zhēng)力，650VGaN工藝開(kāi)發(fā)已經(jīng)取得突破，某國(guó)際化大客戶下單，開(kāi)始流片驗(yàn)證。

 

三安光電目前在長(zhǎng)沙設(shè)立子公司湖南三安從事碳化硅等第三代半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，項(xiàng)目正處于建設(shè)階段。

 

三安光電電力電子業(yè)務(wù)主要在湖南全資子公司進(jìn)行，公司從SiC襯底到外延到模組都有布局。三安光電長(zhǎng)沙項(xiàng)目將包括長(zhǎng)晶—襯底制作—外延生長(zhǎng)—芯片制備—封裝產(chǎn)業(yè)鏈，研發(fā)、生產(chǎn)及銷售6寸SiC導(dǎo)電襯底、4寸半絕緣襯底、SIC二極管外延、SiC MOSFET外延、SIC二極管外延芯片、SiC MOSFET芯片、碳化硅器件封裝二極管、碳化硅器件封裝MOSFET。

 

 

以目前來(lái)看，GaAs是最為成熟的化合物半導(dǎo)體之一。砷化鎵半導(dǎo)體材料與傳統(tǒng)的硅材料相比，它的電子移動(dòng)率約為硅材料的5.7倍，它具有直接帶隙，功耗低的特性，廣泛運(yùn)用于高頻及無(wú)線通訊（主要為超過(guò)1GHz以上的頻率），也是手機(jī)功率放大器的基石。

 

預(yù)計(jì)GaAs射頻業(yè)務(wù)占砷化鎵晶圓市場(chǎng)份額超過(guò)50%，而隨著通信技術(shù)向5G演進(jìn)，因?yàn)?G的高頻特性，GaAs將仍然是手機(jī)功率放大器采用的主流技術(shù)。除在IC產(chǎn)品應(yīng)用以外，也可加入其它元素改變能帶隙及其產(chǎn)生光電反應(yīng)，達(dá)到所對(duì)應(yīng)的光波波長(zhǎng)，制作成光電子器件。

 

GaN主要用于射頻、功率和光電子等領(lǐng)域。GaN器件可以在更高頻率、更高功率、更高溫度的情況下工作，GaN射頻功率放大器兼具硅器件的大功率和GaAs器件的高頻率特點(diǎn)。主要應(yīng)用場(chǎng)景覆蓋射頻、快充、變頻器等領(lǐng)域。根據(jù)Grand view research的測(cè)算及預(yù)測(cè)，2019年全球GaN器件市場(chǎng)規(guī)模約14億美元，從2020-2027年復(fù)合增速有望達(dá)到19.8%。

 

SiC在高功率領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯。碳化硅相比硅材料有10倍的臨界電場(chǎng)擊穿強(qiáng)度，3倍的能量帶隙。碳化硅器件的耐壓能力是同等硅器件的10倍，碳化硅肖特基耐壓管耐壓可達(dá)2400V，碳化硅場(chǎng)效應(yīng)管耐壓可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏。

 

值得注意的是，碳化硅器件的單位面積的阻抗僅為硅器件的100分之一，使得碳化硅器件的發(fā)熱量極低。因此碳化硅是制作高功率器件的絕佳材料，在新能源車、軌交等領(lǐng)域有望取代IGBT。根據(jù)Yole預(yù)測(cè)，2020年全球SiC器件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到5億美元，2022年有望達(dá)到10億美元。

 

 

就整體而言，功率器件是化合物半導(dǎo)體材料的藍(lán)海賽道。雖然目前依舊是硅材料主導(dǎo)功率器件市場(chǎng)，但SiC與GaN材料將逐步改變當(dāng)今市場(chǎng)格局，因?yàn)樵谛枰蠊β屎湍透邏?>600V)高電流特性時(shí)，使用SiC組件會(huì)較為有利；而在需要高頻切換和中低壓環(huán)境時(shí)，使用GaN組件會(huì)較有利。

 

現(xiàn)階段，新能源車是功率器件需求增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)因素。在新能源車上，SiC器件對(duì)于IGBT具有替代潛力。目前電動(dòng)汽車用到的主流功率器件是硅基IGBT。但是IGBT在能量轉(zhuǎn)換效率、功率、耐高溫和耐高壓方面均遜色于SiC。尤其在能量轉(zhuǎn)化效率方面，純電動(dòng)車完全采用碳化硅模塊，整車能效可以提高3%-5%。

 

2020年比亞迪推出的漢EV是國(guó)內(nèi)首款應(yīng)用自主開(kāi)發(fā)SiC模塊的電動(dòng)汽車。預(yù)計(jì)到2023年，比亞迪將在旗下的電動(dòng)車中，實(shí)現(xiàn)SiC車用功率半導(dǎo)體對(duì)硅基IGBT的全面替代。伴隨第三代半導(dǎo)體在關(guān)鍵領(lǐng)域逐漸替代硅基半導(dǎo)體，三安光電子公司三安集成有望直接受益。