二、第三代半導體材料產業鏈之氮化鎵
氮化鎵作為第三代半導體材料,有更高的禁帶寬度,是迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系,下游應用包括微波射頻器件(通信基站等),電力電子器件(電源等),光電器件(LED 照明等)。不過,第三代半導體材料中,受技術與工藝水平限制,氮化鎵材料作為襯底實現規模化應用仍面臨挑戰,其應用主要是以藍寶石、硅晶片或碳化硅晶片為襯底,通過外延生長氮化鎵以制造氮化鎵器件。
根據該期刊論文援引Yole的預測,2020年末,GaN射頻器件市場規模將達到7.5億美元,年均復合增長率20%。目前氮化鎵器件已應用于5G通信基站射頻收發單元、消費類電子快速充電器、電動汽車充電機OBC等領域。
資料來源:國泰君安
(一)LED領域
其中LED領域占比達70%。隨著LED芯片技術和制程持續更新迭代,LED照明產品的發光效率、技術性能、產品品質、成本經濟性不斷大幅提升;再加上產業鏈相關企業和投資不斷增多,LED光源制造和配套產業的生產制造技術不斷升級,終端產品規模化生產的成本經濟性進一步提高,目前LED照明產品已成為家居照明、戶外照明、工業照明、商業照明、景觀亮化、背光顯示等應用領域的主流應用,LED照明產品替代傳統照明產品的市場滲透率不斷提升,市場需求持續增長。
根據國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)的統計,中國LED照明產品國內市場滲透率(LED照明產品國內銷售數量/照明產品國內總銷售數量)由2012年的3.3%快速提升至2018年的70%,遠超全球平均水平。
數據來源:國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、中商產業研究院整理
中國是LED照明產品最大的生產制造國,隨著國內LED照明市場滲透率快速攀升至七成以上,LED照明已基本成為照明應用的剛需,國內的LED照明市場規模呈現出較全球平均水平更快的增長勢頭。根據高工產研LED研究所(GGII)的統計,中國LED照明市場產值規模由2015年的2596億元增長到2018年的4155億元,年均復合增長率達到16.97%,增速高于全球平均水平。預計到2021年,中國LED照明市場產值有望達到5900億元,2019-2021年仍有望能保持超過12%的年均復合增長水平。
數據來源:國家半導體照明工程研發及產業聯盟(CSA)、中商產業研究院整理
(二)5G基站領域
目前采用氮化鎵的微波射頻器件主要用于軍事領域、4G/5G 通訊基站等,由于涉及軍事安全,國外對高性能氮化鎵器件實行對華禁運。因此,發展自主氮化鎵射頻功放產業,有助于打破國外壟斷,實現自主可控。2020年8月17日,在“點亮深圳,5G智慧之城”發布會上,深圳市市長陳如桂正式宣布深圳市實現5G獨立組網全覆蓋,深圳率先進入5G時代。截至8月14日,深圳已建成46480個5G基站,截至7月26日,深圳已建成5G基站4.5萬個,提前一個月完成深圳此前8月底前完成4.5個5G基站建設的目標。目前,深圳5G產業規模、5G基站和終端出貨量全球第一。
從全國各省市最新公布的5G基站建設計劃來看,據不完全統計,此前已有29個省市公布了2020年5G基站建設計劃。廣東5G大提速,2020年建設6萬座5G基站。從廣東省政府新聞辦舉行第49場疫情防控新聞發布會,省工業和信息化廳副廳長楊鵬飛表示,2020年將全面加速5G網絡建設,爭取年內建設6萬座5G基站,全省5G用戶數量達到2000萬。預計2020年,以5G基站和數據中心為代表的新型信息基礎設施投資會超過500億元。以下是全國各省市2020年5G基站建設計劃情況:
數據來源:中商產業研究院整理
(三)光伏領域
GaN和SiC器件進入光伏市場,將為小型系統帶來更大的競爭優勢,主要包括:更低的均化電力成本,提升通過租賃和電力購買協議而銷售的電能利潤。此外,這些器件還能改善性能和可靠性。據北極星太陽能光伏網援引研究機構Lux Research報告顯示,受太陽能模組的下游需求驅動,寬禁帶半導體――即碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)將引領太陽能逆變器隔離器市場在2020年達到14億美元。
近年來,全球光伏新增裝機容量規模持續增加。盡管中國受“531光伏新政”影響,2018年和2019年國內的光伏新增裝機容量下滑,但得益于印度、墨西哥等新興光伏市場的快速發展,以及歐洲市場復蘇。隨著光伏技術提升,光伏發電成本不斷降低,未來光伏發電具有廣闊的增長空間。光伏支架作為光伏電站的關鍵設備之一,將隨著全球光伏電站新增裝機容量的增長而增長。2020年1-2季度全國新增光伏發電裝機1152萬千瓦。
數據來源:國家能源局、中商產業研究院整理