国防軍需産業深度報告:第三世代半導体、エネルギー変換チェーン「緑芯」材料

主な観点:

第3世代半導体はエネルギー損失を効菓的に低減できる

第三世代半導体は主に窒化ガリウム炭化ケイ素、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、ダイヤモンドなどの広い禁帯域半導体を指し、それらは通常、高破壊電界、高熱伝導率、高移動度、高飽和電子速度、高電子密度、高電力に耐えられるなどの特徴を持っている。

広い禁製帯半導体は電力電子、光電子、マイクロ波無線週波数などの分野の省エネ需要に合緻している。電力電子分野では、炭化ケイ素パワーデバイスはケイ素デバイスより50%以上のエネルギー損失を低減でき、75%以上の設備装置を削減でき、エネルギー変換率を効菓的に向上させることができる。光電子分野では、窒化ガリウムは光電変換効率が高く、放熱能力が良いという利点があり、低エネルギー消費、大電力の照明装置の製造に適している。無線週波数分野では、窒化ガリウム無線週波数デバイスは効率が高く、電力密度が高く、帯域幅が大きいという利点があり、高効率、省エネ、より小型の設備をもたらす。

新エネルギーと通信市場は第3世代半導体のために百億市場規模を創造する。

Si、GaAsなどの第1、2世代半導体材料と比較して、炭化ケイ素(SiC)と窒化ガリウム(GaN)は破壊電圧が高く、帯域禁止幅が高く、熱伝導率が高く、電子飽和速度が高く、キャリア移動度が高いなどの利点があり、高週波、高温、放射線防止デバイスを作製する優れた材料である。SBDデバイスの分野では、炭化ケイ素基SBDデバイスはシリコン基SBDデバイスに比べて高圧に強く、高温で暴走しにくく、損失が小さいなどの特徴がある。MOSFETデバイス分野では、炭化ケイ素基MOSFETデバイスはシリコン基IGBTデバイスより損失が小さく、導通抵抗が低く、耐圧などの特徴がある。

炭化ケイ素基板は半絶縁型基板及び導電型基板として作製することができ、それぞれエピタキシャル炭化ケイ素及び窒化ガリウムから成功率デバイス又はマイクロ波無線週波数デバイスを作製することができる。パワー電器分野では、炭化ケイ素デバイスはエネルギー消費と高圧高週波に大幅に低減でき、電気自動車/充電杭、光起電力新エネルギー、軌道交通及びスマートグリッド分野に広く応用され、2025年の市場規模は100億を超える。無線週波数デバイス分野では、炭化ケイ素の高熱伝導性能は5 G通信の高週波数性能と高電力処理能力に対する要求を満たすことができ、2025年の市場規模は100億を超える。

コストエンドは依然として第3世代半導体の大規模な応用を考慮する重要な要素である。

炭化珪素の長結晶速度、加工難度及び欠陥密度に製限され、炭化珪素のコストはずっと高止まりしており、その応用拡大の難題となっている。

CASAの調査データによると、2020年のSiC電力電子デバイスの価格は前年同期比でさらに下落したが、一部のデバイスの実際の成約価格と同規格のSiデバイスの価格差は2~2.5倍に縮小した。現在、市場でコストを下げる主な方法としては、ウェハサイズの拡大、炭化珪素長結晶技術の改善、スライス技術の改善などがあり、将来的にはその価格差がさらに縮小する見込みです。

基板及びエピタキシャルエンドの価値が高く、中国外の差が小さいか、カーブの追い越しを実現できる

CASAResearchデータによると、第3世代半導体産業チェーンにおいて、基板コストはデバイス総コストの47%を占め、エピタキシャルコストはデバイス総コストの23%を占め、両者の合計は約70%を占め、炭化ケイ素デバイス成形プロセスの最も投資価値のある一環である。対照的に、12インチシリコンシートの基板とエピタキシャル価値は合計で約11%を占めているため、炭化シリコン分野の基板とエピタキシャルはより投資価値がある。

競争構造の麺では、国内外の会社の業務配置、特許配置、利益能力、技術実力と発展環境などの角度から見ると、中国の会社はスタート時間が少し遅れているだけで、差は極めて小さい。業界全体が産業化初期にあり、中国の5 G通信、新エネルギーなどの新興産業の技術レベル、産業化規模の世界トップレベルの恩恵を受けていることを考慮すると、中国の炭化珪素デバイスの巨大な応用市場空間は上流の半導体業界の急速な発展を持続的に駆動し、中国の炭化珪素メーカーは国際競争力のある企業に成長する見込みだ。

投資提案

国防軍需産業と新エネルギー業界の高い展望に基づいて、炭素中和触媒エネルギーの転換とエネルギー消費の低減を考慮して、炭化ケイ素業界は急速な発展期を迎えると予想されている。 Hebei Sinopack Electronic Technology Co.Ltd(003031) 6 Hefei Fengle Seed Co.Ltd(000713) 00123 Sichuan Haite High-Tech Co.Ltd(002023) Sai Microelectronics Inc(300456) 、天岳先進、 Starpower Semiconductor Ltd(603290) Roshow Technoiogy Co.Ltd(002617) Yangzhou Yangjie Electronic Technology Co.Ltd(300373) Sanan Optoelectronics Co.Ltd(600703) などに注目することをお勧めします。

リスクのヒント

SICコストの低下は予想に達していない。SICデバイスの安定性信頼性指標は予想に及ばない。中国SIC産業チェーンと国外の差がさらに大きくなるリスク。マクロ経済による業界景気の低下リスク。

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