一、什么是第三代半导体？

第三代半导体因为具备高频、高效、高功率、耐高温高压等特点，契合节能减排、智能制造等国家重大战略需求，目前已成为全球半导体技术和产业新的竞争焦点。

三代半导体特性对比

图片来源：光大证券

二、第三代半导体的优势？

三代半导体材料之间的主要区别是禁带宽度。现代物理学描述材料导电特性的主流理论是能带理论，能带理论认为晶体中电子的能级可划分为导带和价带，价带被电子填满且导带上无电子时，晶体不导电。当晶体受到外界能量激发（如高压），电子被激发到导带，晶体导电，此时晶体被击穿，器件失效，禁带宽度代表了器件的耐高压能力。第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍，具有更强的耐高压、高功率能力。

第三代半导体材料能量密度更高。以氮化镓为例，其形成的HEMT器件结构中，其能量密度约为5-8W/mm，远高于硅基MOS器件和砷化镓射频器件的0.5-1W/mm的能量密度，器件可承受更高的功率和电压，在承受相同的功率和电压时，器件体积可变得更小。

第三代半导体材料能量密度高于硅和砷化镓能量密度

碳化硅热导率高于氮化镓。第三代半导体的应用场景通常为高温、高压、高功率场景，器件需要具有较好的耐高温和散热能力，以保证器件的工作寿命。碳化硅的热导率是氮化镓热导率的约3倍，具有更强的导热能力，器件寿命更长，可靠性更高，系统所需的散热系统更小。

碳化硅衬底材料能量损失更小。在相同的电压和转换频率下，V电压时，碳化硅MOSFET逆变器的能量损失约为硅基IGBT能量损失的29%-60%之间；V时，碳化硅MOSFET逆变器的能量损失约为硅基IGBT能量损失的30%-50%之间。碳化硅器件的能量损失更小。

相较于硅基IGBT，碳化硅MOSFET电动车的续航里程更长。对于EPA城市路况，碳化硅MOSFET相较于硅基IGBT，将节省77%的能量损耗；对于EPA高速路况，碳化硅MOSFET相较于硅基IGBT，节省85%的能量损耗。能量损耗的节省导致车辆续航里程的增加，使用碳化硅MOSFET的电动车比使用硅基IGBT电动车将增加5-10%的续航里程。

三、第三代半导体应用领域及产业链

目前第三代半导体器件已经迅速进入了新能源汽车、光伏逆变、5G基站、PD快充等应用领域，碳化硅主要应用在新能源汽车和工控等领域，氮化镓器件主要应用在5G基站等领域。年我国第三代半导体产业电力电子和射频电子总产值超过亿元，同比增长69.5%。其中，SiC、GaN电力电子产值规模达44.7亿元，同比增长54%；GaN微波射频产值达到60.8亿元，同比增长80.3%。

我国SiC、GaN电力电子产值（单位：亿元）

我国GaN微波射频产值（单位：亿元）

碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器、DC/DC转换器、充电系统中的车载充电机和充电桩等，光伏、风电等领域。受益新能源汽车的放量，碳化硅功率器件市场将快速增长。

碳化硅产业链境内外主要厂商

氮化镓产业链分为衬底、外延片和器件环节。尽管碳化硅被更多地作为衬底材料（相较于氮化镓），国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业，主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等；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；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。

氮化镓产业链境内外主要厂商

四、下面来看两个第三代半导体的龙头：

闻泰科技：收购NWF保障产能供给，半导体业务持续布局

公司于上月初全资子公司安世半导体与NEPTUNE及其股东签署收购协议，以优惠价格收购晶圆厂优质资产，公司安世业务产能有望大幅增长。根据CNBC报道，安世半导体将以万英镑（约合5.6亿人民币）收购英国最大芯片制造商NewportWaferFab（NWF）。该工厂成立于年，产能超过3.5万片/月（最大可扩充至4.4万片/月），涵盖MOSFET、TrenchIGBT、CMOS、模拟和化合物半导体等各类半导体技术。一般来说，8寸产能的资本开支约为1亿美金/万片，公司以优惠价格收购NewportWaferFab股权，为公司长期发展奠定坚实的产能基础。

目前华虹半导体八寸晶圆ASP超过美金，当前供需紧张带动毛利率超过25%，闻泰科技收购NWF产能后，有望通过整合实现产线运营效率的大幅提升，显著提振半导体业务的发展。

安世半导体旗下ITEC成为独立实体，进军半导体设备领域。ITEC成立于年，年成为安世半导体旗下的独立公司。ITEC提供最高生产率水平的组装、测试、检测和智能制造平台，支持从小信号器件到功率MOS器件的大批量制造，使用ITEC设备生产的分立式半导体器件的年产量由年的45亿增加到年的多亿。在芯片供需紧张的背景下，ITEC独立有助于公司长远发展，未来公司有望拓展半导体设备领域。

ODM业务有望企稳反弹，供需紧张下安世半导体盈利能力持续释放。受上游原材料涨价影响，公司ODM业务盈利能力短期承压。随着未来上游原材料价格相对企稳，公司ODM盈利能力有望逐渐复苏，同时公司积极开拓北美大客户，ODM业务的长期成长空间打开。行业高景气下晶圆代工产能供不应求，安世半导体自身产能充沛，盈利能力持续释放。短期内行业供需紧张状况难以缓解，安世通过收购+自建保证产能供给，未来有望保持业绩高增长

三安光电：化合物半导体全产业链布局

三安光电成立于年，主要从事化合物半导体所涉及的部分核心原材料、外延片生长和芯片制造，具有国内产销规模首位的化合物半导体生产规模，属于技术、资本密集型的产业，是化合物半导体集成电路产业链布局最为完善、领先的企业。公司致力于将化合物半导体集成电路业务发展至全球行业领先水平，努力打造具有国际竞争力的半导体厂商。

目前，公司已与主要供应商建立起了长年稳定的合作关系，形成稳定的原材料供应渠道。子公司三安集成承接化合物半导体业务，布局砷化镓、氮化镓、碳化硅、光通讯和滤波器五大板块。三安集成-年收入分别为1.71、2.41、9.73亿元。公司碳化硅业务布局衬底、外延、器件全产业链，主要应用在光伏和储能等领域，应用包括服务器电源、矿机电源、新能源汽车等。

碳化硅衬底布局情况：湖南三安收购北电新材，北电新材年在福建投资建设碳化硅衬底生产项目，规划年产能3.6万片。公司在长沙投资建设碳化硅等化合物第三代半导体等的研发及产业化项目，是国内首条碳化硅垂直整合产业链，月产3万片（6英寸），预计将实现年销售额亿元。

三安集成营业收入及增速（单位：亿元，%）

长沙第三代半导体项目进度

公司主要从事化合物半导体所涉及的部分核心原材料、外延片生长和芯片制造，是产业链的核心环节，也是附加值高的环节，属于技术、资本密集型的产业。公司下游客户主要为LED封装企业（包含国内外知名上市公司和非上市公司）及化合物半导体集成电路设计公司。

公司作为国内产销规模首位的化合物半导体生产企业，多年来持续加大研发投入，积极提升核心竞争力，不断推出新产品，稳步提高国内外市场份额，持续优化客户结构，巩固化合物半导体龙头企业的优势地位。

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