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三安光电-公司深度报告:领航化合物半导体“芯”时代打造平台型龙头-240303(55页).pdf

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三安光电-公司深度报告:领航化合物半导体“芯”时代打造平台型龙头-240303(55页).pdf

1、公 司 研 究 2024.03.03 1 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 三 安 光 电(600703)公 司 深 度 报 告 领航化合物半导体“芯”时代,打造平台型龙头 分析师 郑震湘 登记编号:S04 佘凌星 登记编号:S05 刘嘉元 登记编号:S01 强 烈 推 荐(调 升)公 司 信 息 行业 LED 最新收盘价(人民币/元)13.68 总市值(亿)(元)682.50 52 周最高/最低价(元)22.72/11.01 历 史 表 现 数据来源:wind 方正证券研究所 相 关 研 究 三安光电

2、:MLED、碳化硅加速爬坡,静待拐点2022.08.27 三安光电:营收跨越百亿,静待产能扩张2022.04.27 三安光电:回购彰显信心,长期投资价值再次凸显2022.04.15 LEDLED 芯片龙头,打造化合物半导体平台。芯片龙头,打造化合物半导体平台。三安光电成立于 1993 年,于 2008年上市,主要从事化合物半导体材料与器件的研发、生产及销售。三安集成电路主要提供化合物半导体晶圆代工服务,工艺能力涵盖微波射频、电力电子、光通讯和滤波器四个领域,深度布局 GaN 射频、电力电子,GaAs 射频,SiC 电力电子等产品,是集成四大板块的平台型、垂直产业布局的企业。LEDLED 行业逐

3、渐见底,行业逐渐见底,结构优化结构优化高端产品高端产品占比占比提升。提升。传统照明 LED 芯片供需结构阶段性失衡,产品价格下降。经过一段时间调整,中低端产品单价目前已相对稳定,且销量有上升趋势。公司持续优化产品结构,积极布局Mini/Micro LED、高光效 LED、车用 LED、紫外/红外 LED 等新兴应用领域,公司高端产品营业收入和结构占比有望提升。Mini LED 持续渗透,放量在即。持续渗透,放量在即。Mini LED 终端产品层出不穷,据高工产研 LED 研究所(GGII)不完全统计,2023 年上半年 Mini LED 背光新品超过 80 款,其中共 6 款大尺寸 Mini

4、LED 电视新品发布,大尺寸电视的发布有望进一步提升 Mini LED 终端应用的渗透速度。Mini LED 背光产品已成功在电视、车载显示、平板电脑、笔电、显示器等领域实现快速增长。随着技术逐渐成熟,产业链日渐完善,渗透进程加快,Mini LED 市场空间有望快速扩张,LEDinside 预测 2024 年 Mini LED 市场规模有望达到 50-60 亿美金。三安光电 2019 年建设首条 Mini/Micro LED 外延与芯片生产线。2021 年公司募资 79 亿元,加码湖北三安 Mini/Micro LED 项目建设。湖北三安 2023H1 营收 1.03 亿元,同比增长 22.4

5、3%,净利润 0.14 亿元,产量呈现逐月上升趋势,未来将持续贡献利润。碳化硅:受益于新能源汽车发展,三安垂直产业链布局优势显著。碳化硅:受益于新能源汽车发展,三安垂直产业链布局优势显著。碳化硅器件主要需求来自电动汽车,目前碳化硅器件市场价值约为 20 亿美元,预计到 2030 年将达到 110 亿至 140 亿美元。公司在长沙投资 160 亿于 SiC 等化合物三代半垂直产业链。2023 年 7 月,意法半导体和三安光电宣布,双方将合作在中国重庆建立一个新的 8 英寸碳化硅器件合资制造厂。三安光电是国内极少有的已形成碳化硅垂直产业链布局的厂商,目前已实现从碳化硅二极管到 MOS 的重大突破,

6、碳化硅业务有望迎来放量增长。化合物半导体快速起量,持续加码布局。化合物半导体快速起量,持续加码布局。1 1)氮化镓:高频高功率优势显)氮化镓:高频高功率优势显著,射频与电子电力应用持续渗透。著,射频与电子电力应用持续渗透。湖南三安氮化镓技术平台产品逐步完善,公司拥有硅基氮化镓代工平台,硅基氮化镓产能 2000 片/月,650V 芯片代工平台已在消费电子领域广泛导入,高压 900V 器件开发已完成,并已导入客户产品设计及系统验证。2 2)砷化镓:射频器件、光技术助推市)砷化镓:射频器件、光技术助推市场规模增长。场规模增长。随着 5G、3D sensing 等带来光通讯、VCSEL 快速增长,公司

7、光技术产品已进入国内主流手机供应链,车载雷达用 VCSEL 产品已在雷达客户以及国内车厂处获得定点,硅光领域大功率 DFB 芯片已小批量交付客户。3 3)滤波器:)滤波器:公司滤波器主要发展 SAW 的技术路线,产品覆盖国内外所需频段滤波器、双工器、多工器,双工器小型化进度行业领先。投资建议:投资建议:我们预计公司在 2023/2024/2025 年分别实现营业收入144.40/180.44/219.45 亿元,同比增长 9.2%/25.0%/21.6%,实现归母净利方 正 证 券 研 究 所 证 券 研 究 报 告-43%-31%-19%-7%5%17%23/3/323/6/223/9/12

8、3/12/124/3/1三安光电沪深300三安光电(600703)公司深度报告 2 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 润 4.26/14.70/20.38 亿元,同比增长-37.8%/244.8%/38.7%,公司 24/25 年PE 为 46.5/33.5X,上调至“强烈推荐”评级。风险提示:风险提示:LED 行业需求不及预期、化合物半导体业务进展不及预期、国际贸易纷争风险。盈 利 预 测(人民币)单位/百万 2022A 2023E 2024E 2025E 营业总收入 13222 14440 18044 21945(+/-)%5.17 9.21 24.96 21.6

9、2 归母净利润 685 426 1469 2037(+/-)%-47.83-37.80 244.77 38.68 EPS(元)0.15 0.09 0.29 0.41 ROE(%)1.81 1.11 3.83 5.04 PE 114.40 160.18 46.46 33.50 PB 2.26 1.78 1.78 1.69 数据来源:wind 方正证券研究所 注:EPS 预测值按照最新股本摊薄 三安光电(600703)公司深度报告 3 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 正文目录 1 全球 LED 芯片龙头,打造化合物半导体平台.7 2 LED 行业短期承压,新型显示前景可

10、观.10 2.1 LED 应用领域广泛.10 2.2 Mini/Micro LED 展露头角,芯片用量提升.12 2.2.1 Mini LED 进入大规模商用时代.12 2.2.2 Micro LED 迈入商业化关键节点.15 2.2.3 前瞻布局,三安光电 Mini/Micro LED 芯片项目进展顺利.18 2.3 车用 LED 照明需求上行.19 3 碳化硅:降本、技术突破在即,国产应用空间广阔.20 3.1 碳化硅器件相比于 Si 器件具有明显的性能优势和系统成本优势.20 3.2 成本下降推动 SiC 产业化.22 3.3 新能源汽车是 SiC 器件市场需求最重要驱动力.28 3.4

11、 湖南三安:碳化硅斩获 38 亿订单,一体化布局里程碑.32 4 氮化镓:高频高功率优势显著,射频与电子电力应用持续渗透.34 4.1 射频:5G 基站驱动射频 GaN 量价齐升.36 4.2 电力电子:快充/适配器驱动功率 GaN 市场扩容.38 5 砷化镓:电子行业中最主要的制造材料之一.41 5.1 射频器件:智能手机通信技术迭代驱动射频前端芯片需求.43 5.2 半导体激光芯片:光电子技术核心部件.44 6 滤波器:突破重围、国产替代.46 7 盈利预测及投资建议.52 8 风险提示.53 三安光电(600703)公司深度报告 4 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条

12、 款 图表目录 图表 1:三安光电产业布局情况.7 图表 2:公司产品应用领域.8 图表 3:公司股权结构.8 图表 4:公司营收及同比(亿元).9 图表 5:公司归母净利润及同比(亿元).9 图表 6:公司净利率及毛利率情况.9 图表 7:可比公司 LED 业务毛利率情况.9 图表 8:公司费用率情况.10 图表 9:研发费用及占比(亿元).10 图表 10:中国 LED 照明应用领域分布情况.10 图表 11:LED 照明产业链.11 图表 12:全球 LED 照明市场规模(亿美元).11 图表 13:全球 LED 芯片产值(亿美元).11 图表 14:中国 LED 芯片市场规模(亿元).

13、12 图表 15:2021 年中国 LED 芯片市场占比(以产能计).12 图表 16:Mini LED 工作原理.12 图表 17:不同产品亮度水平对比趋势图(HDR).13 图表 18:MiniLED 显示产品出货情况.13 图表 19:理想 L9 搭载车规级 Mini LED 安全驾驶交互屏 HUD.14 图表 20:晶科电子 Mini LED COB 车载方案.14 图表 21:鸿利智汇车载显示屏产品.14 图表 22:部分布局车载 Mini LED 厂商.14 图表 23:奥拓电子租赁显示方案.15 图表 24:奥拓电子 XR 影视拍摄解决方案.15 图表 25:不同显示应用对 Mi

14、cro LED 显示的需求.16 图表 26:2023 年 Micro LED 相关产品动态(截至 6 月 7 日).16 图表 27:2022-2027 年 Micro LED 市场产值分析(百万美元).18 图表 28:2023 年 Micro LED 相关项目动态(截至 6 月 5 日).18 图表 29:使用募集资金向全资子公司增资情况(单位:亿元).19 图表 30:车用 LED 领域.19 图表 31:半导体材料性能对比.20 图表 32:功率半导体芯片发展历程.20 图表 33:碳化硅相较于硅的性能优势.21 图表 34:SiC 的应用场景.21 图表 35:碳化硅材料及器件的特

15、点和优势.22 图表 36:碳化硅在系统层面上的优势.22 图表 37:基于 SiC 的设计可以减轻重量.22 图表 38:基于 SiC 的设计可以降低系统成本.22 图表 39:SiC 产业链.23 图表 40:SiC 晶圆的器件市场竞争格局.23 图表 41:全球主要厂商等效 6 寸 N 型衬底扩产规划.24 图表 42:碳化硅 MOSFET Die 成本拆分.24 图表 43:衬底降本因子拆解.25 图表 44:英飞凌冷切割技术.25 图表 45:碳化硅单晶生长方法.25 三安光电(600703)公司深度报告 5 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表 46:导

16、电型 SiC 衬底价格趋势(美元/片).26 图表 47:SiC 衬底开发时间表.26 图表 48:Rhom 第二代和第三代的 SiC MOSFET 器件结构.27 图表 49:第二代和第三代产品各项特性对比.27 图表 50:PGC Consultancy SiC 成本预测模型.27 图表 51:非垂直整合和垂直整合模式 6 英寸 SiC MOSFET 成本拆分.28 图表 52:全球新能源车加速渗透.28 图表 53:全球 SiC 功率器件市场规模.28 图表 54:碳化硅在车载系统的优势.29 图表 55:碳化硅器件在新能源车中的应用.29 图表 56:SiC 器件在电动车不同环节的价值

17、含量.29 图表 57:BEV 和 SiC 的渗透率.30 图表 58:SiC 在电动车中的价值量趋势.30 图表 59:使用碳化硅为 OEM 厂商节省了成本.30 图表 60:汽车制造厂碳化硅主驱逆变器项目示意图.31 图表 61:电动车充电机系统层面 BOM 物料清单成本对比.31 图表 62:碳化硅全链整合平台.32 图表 63:预计 2030 年中国是最大的碳化硅市场.32 图表 64:中国 OEM 厂商倾向本地采购碳化硅.32 图表 65:意法半导体与三安光电合资建厂.34 图表 66:GaN 具有高可靠性、高能效与小尺寸优势.34 图表 67:氮化镓行业产业链全景图.35 图表 6

18、8:GaN 工艺流程.35 图表 69:GaN 衬底材料对比.36 图表 70:GaN 不同衬底路径布局概览图.36 图表 71:电信基础设施市场中各种射频功率技术市场份额预测.36 图表 72:2022-2028 年射频氮化镓市场规模预测.37 图表 73:射频氮化镓竞争格局.37 图表 74:GaN 在通信基站中的应用趋势.38 图表 75:氮化镓提升了 5G 通信基础设施的效率.38 图表 76:预计 2028 年氮化镓将占 PA 出货量的 87%以上.38 图表 77:2022-2028 年功率氮化镓市场规模预测.39 图表 78:充电器工作原理(红框为氮化镓材料).39 图表 79:

19、中国快充功率 GaN 市场规模(亿元).39 图表 80:GaN 功率器件在新能源车中的应用.40 图表 81:三安光电 GaN 技术图谱.40 图表 82:三安 GaN 技术平台.41 图表 83:三安 GaN 料号进展.41 图表 84:砷化镓衬底单晶制备工艺.42 图表 85:砷化镓器件工艺流程.42 图表 86:砷化镓元器件利润按终端应用占比.43 图表 87:中国射频前端芯片市场规模.43 图表 88:射频前段产品价值量(单位:美元).43 图表 89:2022-2027 年 VCSEL 激光器市场规模(百万美金).44 图表 90:光模块结构示意图.45 图表 91:苹果 iPho

20、ne X 使用了三颗 VCSEL 激光器芯片芯片.45 图表 92:2017 年 VCSEL 市场格局.45 三安光电(600703)公司深度报告 6 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表 93:2021 年 VCSEL 市场格局.45 图表 94:智能手机通信系统结构示意图.46 图表 95:射频前端模组占比拆分.46 图表 96:在 2.1GHz 左右,SAW 的插损较明显.47 图表 97:三安集成 HP SAW.48 图表 98:三安集成同步推出 B25 双工器.48 图表 99:滤波器种类及频率分布图.48 图表 100:2020 年全球 SAW 滤波器市

21、场格局.49 图表 101:2020 年全球 BAW 滤波器市场格局.49 图表 102:滤波器种类及频率分布图.50 图表 103:不同型号智能手机射频前端成本占比(按供应商).51 图表 104:主流智能手机厂商射频前端及连接架构趋势.51 图表 105:三安光电分业务营收及毛利率预测.52 图表 106:可比公司估值对比.53 三安光电(600703)公司深度报告 7 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 1 全球 LED 芯片龙头,打造化合物半导体平台 LEDLED 芯片龙头,全球化布局的化合物半导体平台企业。芯片龙头,全球化布局的化合物半导体平台企业。三安光电成

22、立于 1993 年,于 2008 年上市,主要从事化合物半导体材料与器件的研发、生产及销售,凭借强大的企业实力,继 2014 年扩大 LED 外延芯片研发与制造产业化规模、同时投资集成电路产业,建设砷化镓高速半导体与氮化镓高功率半导体项目之后,2018年三安光电在福建泉州南安高新技术产业园区,斥资 333 亿元投资-族化合物半导体材料、LED 外延、芯片、微波集成电路、光通讯、射频滤波器、电力电子、SIC 材料及器件、特种封装等产业,实现化合物半导体平台化建设及从衬底到成品的完整布局。立足中国,着眼世界,公司以成为世界级半导体领先企业战略目标为指引,在中国、美国、日本、德国、英国等全球多个国家

23、建立分支机构。从从 LEDLED 到化合物半导体,产业链垂直整合布局。到化合物半导体,产业链垂直整合布局。公司从-族化合物半导体材料应用开始,以芯片为核心主业,拓展可见光、不可见光、通讯以及功率转换等领域。一方面公司传统的可见光业务迅速发展,LED 产能不断扩张,并紧随行业发展趋势,积极布局新应用领域 Mini LED、Micro-LED 等新型显示应用;另一方面公司积极推进不可见光业务布局,稳步推进砷化镓 PA、氮化镓/碳化硅电力电子集成芯片国内外客户验证,进一步推进光通讯和滤波器业务布局。传统业务与新型业务齐头并进,巩固公司行业龙头地位。图表1:三安光电产业布局情况 资料来源:公司公告,公

24、司官网,方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 8 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表2:公司产品应用领域 产品范围 材料 主要产品 产品系列 主要用途 LED 外延芯片 GaAs、GaN LED 外延片 红色、黄色、橙色、黄绿色 LED 产业链上游产品,用于生产 LED 芯片。紫色、蓝色、绿色 LED 芯片 红色、黄色、橙色、黄绿色 提供给 LED 封装厂商用于生产 LED 终端产品,可广泛应用于照明、显示、背光、农业、医疗等众多领域。紫色、蓝色、绿色 LED 应用品 GaAs、GaN LED 车灯 前灯、后尾灯、室内灯、标志灯、氛围灯 LED 产

25、业下游产品,提供给汽车主机厂进行整车组装。集成电路芯片 GaAs、GaN、LT/LN 射频芯片 HBT、pHEMT、HEMT 终端、基站、无线局域网络、智能穿戴、无人驾驶、机器人等领域。滤波器芯片 SAW、TC-SAW 4G、5G 无线通信、自动驾驶、物联网等领域。GaN、SiC 电力电子 芯片 碳化硅二极管、碳化硅 MOSFET、硅基氮化镓 在消费电子、工业应用、电力传输等领域广泛应用,如新能源车、高铁、工业电机、充电桩、数据中心等。GaAs、InP 光通讯 芯片 PD、VCSEL、DFB 光通讯类:主要适用于 5G 网络、数据中心;消费类:主要用于 3D 识别、汽车无人驾驶、激光美容器等领

26、域。资料来源:公司公告,方正证券研究所 创始人即实控人,间接持股创始人即实控人,间接持股 29.34%,子公司各司其职。子公司各司其职。公司创始人林秀成先生持有福建三安集团 59.68%股权,以福建三安持股三安光电及三安电子间接持有三安光电 29.34%股权。子公司泉州三安主要生产高端 LED、微波射频、电力电子、光通讯产品;湖北三安主要生产 Mini/Micro LED 外延和芯片产品;厦门三安、安徽三安、芜湖安瑞、天津三安、福建晶安(蓝宝石衬底)为 LED 产业基地;湖南三安主要负责碳化硅、氮化镓化合物半导体功率芯片的研发、设计、制造及服务;厦门三安集成电路主要研发及制造射频、光技术、电力

27、电子化合物半导体;香港三安、北京三安为贸易主体;Luminus Inc.(朗明纳斯)主要研发超大功率LED 器件。图表3:公司股权结构 资料来源:企业预警通,Wind,方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 9 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 营收稳步提升,归母净利润承压。营收稳步提升,归母净利润承压。三安光电 2022 年实现营收 132.22 亿元,同比增长 5.17%,2023 年 1-9 月实现营收 101.56 亿元,同比增长 1.43%,在下游需求疲软下,营收仍实现逆势小幅增长。2022 年归母净利润为 6.85 亿元,同比下滑 47.83

28、%,2023 年 1-9 月实现归母净利润 1.73 亿元,同比下滑 82.51%,主要系公司 LED 芯片销售量较上年同期增加,部分芯片售价环比有一定程度回升,但整体售价较上年同期相比有较大幅度下降,同时公司设备稼动率逐步恢复,部分产品生产成本上升。高端产品占比有所改善,但尚未达到预期,致公司营业成本同比上升,同时公司加大集成电路及 Mini/MicroLED 芯片、红外/紫外 LED 等细分领域的研发投入,导致利润承压。图表4:公司营收及同比(亿元)图表5:公司归母净利润及同比(亿元)资料来源:Wind,方正证券研究所 资料来源:Wind,方正证券研究所 毛利率水平行业领先,费用率较为稳定

29、。毛利率水平行业领先,费用率较为稳定。公司毛利率及净利润近年受行业库存调整影响,呈现下降趋势,2023 年 1-9 月公司毛利率与净利率分别为 11.58%和1.7%,与可比公司相比,三安 LED 业务毛利率处于行业较领先地位。三安光电在技术、规模等方面具有优势,议价能力较强,随着 LED 产能出清,公司在 LED行业有望进一步巩固其行业龙头地位。公司综合费用率较为稳定,其中销售费用率近年均处于 2%以下,主要系公司销售体系成熟,客户较为稳定。图表6:公司净利率及毛利率情况 图表7:可比公司 LED 业务毛利率情况 资料来源:Wind,方正证券研究所 资料来源:Wind,方正证券研究所 -20

30、%-10%0%10%20%30%40%50%60%02040608002120222023 1-9月营业总收入同比(%)-100%-80%-60%-40%-20%0%20%40%05002120222023 1-9月归属母公司股东的净利润同比(%)0%10%20%30%40%50%2002120222023 1-9月销售毛利率(%)销售净利率(%)-20%-10%0%10%20%30%200222023H1三安光电华灿光电乾照光电聚灿光电三安光电(600703)公

31、司深度报告 10 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 持续大力投入研发,持续大力投入研发,L LEDED 突破高端,加码集成电路。突破高端,加码集成电路。公司研发费用逐年增长,2022年研发费用 5.84 亿元,同比上升 10.24%,占营收比重 4.42%,2023 年 1-9 月研发费用为 5.1 亿元,营收占比 5.02%,2022 年研发人员数量达 2722 人。公司不断加大研发,针对高端 LED 芯片及第三代半导体如碳化硅等持续进行突破,在保持市场地位的同时占据更多份额。图表8:公司费用率情况 图表9:研发费用及占比(亿元)资料来源:Wind,方正证券研究所

32、资料来源:Wind,方正证券研究所 2 LED 行业短期承压,新型显示前景可观 2.1 LED 应用领域广泛 LEDLED 照明即发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。照明即发光二极管照明,是一种半导体固体发光器件。利用固体半导体芯片作为发光材料,在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射,直接发出红、黄、蓝、绿色的光,在此基础上,利用三基色原理,添加荧光粉,可以发出任意颜色的光。从应用领域来看,可用于商业照明、家居照明、工业照明、汽车照明等多个细分领域,国内通用照明、景观照明以及显示屏占比较高。图表10:中国 LED 照明应用领域分布情况 资料来源:华经情报网,方正证券研究

33、所 0%2%4%6%8%10%12%2002120222023 1-9月销售费用率管理费用率财务费用率综合费用率0%1%2%3%4%5%6%0200222023 1-9月研发费用研发费用率三安光电(600703)公司深度报告 11 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表11:LED 照明产业链 资料来源:中商情报网,方正证券研究所 高端照明逆势上行。高端照明逆势上行。据华经情报网数据,2022 年全球 LED 照明行业规模达到614 亿美金,同比下降 5%,2016-2022 年全球 LED 照明市场以

34、年均复合增长率达 1.2%,市场规模从 563.8 亿美元增长至 614 亿美元。受益于全球健康节能照明产品需求激增及汽车智能照明逆势上涨影响,2023 年全球 LED 市场有望恢复至 638 亿美元,同比上升 4%。TrendForce 数据显示,量价齐跌导致 2022年全球 LED 芯片市场产值年减 23%,仅 27.8 亿美元。2023 年随着 LED 产业复苏,又以 LED 照明市场需求恢复最明显,有望进一步带动 LED 芯片产值回归成长,预期可达 29.2 亿美元。图表12:全球 LED 照明市场规模(亿美元)图表13:全球 LED 芯片产值(亿美元)资料来源:华经情报网,方正证券研

35、究所 资料来源:TrendForce,方正证券研究所 龙头企业规模优势凸显,龙头企业规模优势凸显,LED 市场集中度较高。市场集中度较高。伴随落后产能淘汰及高端 LED芯片技术壁垒提升,市场份额逐渐向龙头厂商集中,头部聚集效应明显。2021 年三安光电、华灿光电、兆驰股份三家企业分别占据中国 LED 芯片产能的 31.7%、14.3%、12.4%,合计近 60%,三安光电稳居第一。三安光电(600703)公司深度报告 12 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表14:中国 LED 芯片市场规模(亿元)图表15:2021 年中国 LED 芯片市场占比(以产能计)资料来源

36、:中商情报网,方正证券研究所 资料来源:中商情报网,方正证券研究所 2.2 Mini/Micro LED 展露头角,芯片用量提升 2.2.1 Mini LED 进入大规模商用时代 画质升级,画质升级,MiniLED 为显示技术新星为显示技术新星。Mini LED 是一种结合了 LCD 与 OLED 优势的新一代显示技术,通过内置大量微小的 LED 灯珠,以分区域单独调光的方式,达到最佳显示效果。显示屏幕分区越多,越能够精细地控制背光区域的明灭,从而使得画面明暗层次更加分明,最终呈现出更高的亮度、更高的对比度、更自然的色彩。具有与 OLED 匹敌的点控光优势,又具有 OLED 所缺失的亮度高和寿

37、命长的优势,从而被视作显示技术的明日之星。图表16:Mini LED 工作原理 资料来源:合明科技,方正证券研究所 立足技术和性能优势,立足技术和性能优势,Mini LED 有望进入千亿民用市场。有望进入千亿民用市场。Mini LED 应用于直接显示和背光两大场景,在直接显示领域,Mini LED 作为小间距显示屏的升级产品,对应的 LED 芯片尺寸在 0.08-0.20mm,可用于 RGB 显示屏,逐渐替代超大尺寸显示方案,未来市场空间广阔。背光领域,采用 Mini LED 背光技术的 LCD显示屏在亮度、对比度、色彩还原等方面远优于普通 LED 做背光的 LCD 显示屏,在平板、笔电、电视

38、等中大尺寸显示方面有成本优势,量产渗透率提升在即。三安光电(600703)公司深度报告 13 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表17:不同产品亮度水平对比趋势图(HDR)资料来源:LEDinside,方正证券研究所 Mini LED 新品层出不穷,应用场景广阔。新品层出不穷,应用场景广阔。2023 年 CES 大会上,三星推出两款Neo QLED 电视,并发布了 4 款 MiniLED 显示器,其中 Odyssey Neo G9 曲面显示器尺寸达到了 57 英寸,曲率为 1000R,分辨率为 7680 x 2160,像素密度为 140PPI,对比度为 100 万:

39、1,刷新率为 240Hz,响应时间为 1ms;华硕 ROG发布了新款 32 英寸显示器,型号为 ROG Swift PG32UQXR,同时还发布了两款MiniLED 笔记本;友达推出大尺寸 FIDM Plus 一体化车载显示方案,搭载 55 英寸超大型曲面显示器,采用自研 AmLED(AUO Adapative MiniLED)技术,具有高分辨力、高亮度、广色域等特点,并可以低能耗在高强光环境下清晰显示图像。根据 TrendForce,2023 年,Mini LED 背光应用产品的出货量将从 2022 年的 1700 万台左右增长至 2100 万台左右。图表18:MiniLED 显示产品出货情

40、况 资料来源:TrendForce,方正证券研究所 汽车的电动化与智能化双重驱动,汽车的电动化与智能化双重驱动,Mini LED 显示迎机遇。显示迎机遇。车规级 Mini LED 背光光源应用范围广泛,包括车内仪表、中控导航、汽车内部氛围、外部照明以及车外媒体显示。随着智能网联汽车覆盖率的逐步提升,车载显示市场增速可观。LCD+Mini LED 背光方案在可靠性、亮度及对比度上的优势使其成为车载显示的理想选择,能够同时满足行车安全性和驾乘体验的需求,未来发展前景广阔。三安光电(600703)公司深度报告 14 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表19:理想 L9 搭

41、载车规级 Mini LED 安全驾驶交互屏 HUD 资料来源:艾邦 LED 网,方正证券研究所 2023 年多家厂商推出年多家厂商推出 Mini LED 上车解决方案。上车解决方案。第九届上海国际汽车灯具展览会上,国星光电、晶科电子、鸿利智汇、瑞丰光电等众多 LED 企业相关厂商均携相关产品展示。其中晶科电子 Mini LED COB 车载方案采用了 5760 颗 LED,具备 960 个 Local Dimming 分区控制技术,超百万对比度,色域100%,鸿利智汇展示了两款车载显示屏产品,采用 Mini LED 背光源,峰值亮度可达 1400nit,分区高达 4000 多个,具备百万级对比

42、度,色域 NTSC100 以上,具有高亮度、高清晰度等优势,为智能座舱和车载交互系统不断拓宽技术、产品和应用的边界,给用户提供智能、安全和舒适的驾驶体验。图表20:晶科电子 Mini LED COB 车载方案 图表21:鸿利智汇车载显示屏产品 资料来源:业绩榜,方正证券研究所 资料来源:鸿利智汇,方正证券研究所 图表22:部分布局车载 Mini LED 厂商 资料来源:艾邦 LED,方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 15 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 前景可观,车载前景可观,车载 Mini LED 市场规模不断扩增。市场规模不断扩增。Omdia

43、 预计 2023 年全球车载显示市场规模将达到 95 亿美元,2024 年将达到 105 亿美元,2021 年全球车载显示屏出货量达 1.83 亿片,预计到 2026 年全球出货量达 2.53 亿片。GGII 调研统计数据显示,2022 年全球车用 LED 市场规模超过了 40 亿美元,其中 Mini LED背光车载显示屏出货量超过了 12.5 万片,车载 MiniLED 发展前景可观。Mini RGB 与与 Mini LED 背光产品形成互补,商显应用场景广阔。背光产品形成互补,商显应用场景广阔。不同于 Mini LED背光,Mini RGB 是将 RGB LED 灯珠直接作为显示像素点,以

44、此提供成像的基本单位,从而实现图像显示,具有自发光、很薄、色域较广、对比度较高、寿命长、可靠性较高等特点。Mini RGB 直显产品,在 110 英寸以上超大尺寸领域具有巨大的应用优势,多应用于商显市场,诸如电影院显示、交通显示控制大厅、租赁显示、体育场馆显示以及公共显示领域的拼接电视墙等场景,具有较大应用潜力,市场空间高于 Mini 背光市场,而 Mini LED 背光产品在 110 英寸以下占据优势,Mini RGB 与 Mini LED 背光产品在商用领域形成良好的互补。图表23:奥拓电子租赁显示方案 图表24:奥拓电子 XR 影视拍摄解决方案 资料来源:奥拓电子,方正证券研究所 资料来

45、源:奥拓电子,方正证券研究所 2.2.2 Micro LED 迈入商业化关键节点 Micro LED 是是 LCD 和和 OLED 之后的新一代显示技术。之后的新一代显示技术。Micro LED 是 LED 薄膜化、阵列化、微缩化技术的产物,较主流及同类显示产品,Micro LED 显示具有“自发光、高效率、低功耗、高集成、高稳定性、全天候工作等优良特性”,画质与能耗优势显著,它更进一步将我们目前所见的 LED 尺寸微缩至 100m 以下,是原本 LED 的 1%,甚至未来有望达到 10um 以内,应用领域主要面向高清显示,包括 P0.9、P0.6、P0.3 及以下高清显示屏/电视,甚至 AR

46、/VR 等更高清晰度的显示。未来商显、消费电子及高密度集成半导体信息应用前景开阔,是下一代主流显示技术的重要选择,也被誉为是面向未来的“终极显示技术”。三安光电(600703)公司深度报告 16 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表25:不同显示应用对 Micro LED 显示的需求 领域 尺寸(英寸)点间距/PPI 观看距离 LED 芯片尺度(微米)小 中大 中 高 近眼 远眼 微小 中大 VR/眼睛 23 PPI 15004500 几厘米 25 手表 23 PPI 7001100 十几厘米 810 手机 56 PPI 400900 十几厘米 820 平板、笔记本

47、、车载 1015 P0.06P0.2 PPI 150450 四、五十厘米 2050 显示器 2030 P0.1P0.2 四、五十厘米 3080 电视 55100 P0.3P0.6 两米以上 50100 巨幕 100220 P0.3P1.3 四米以上 50100 资料来源:LED inside,方正证券研究所 产业链共振,上中下游齐头并进。产业链共振,上中下游齐头并进。2023H1,Micro LED 相关产品频出,基本覆盖Micro LED 产业重要环节,包括产业上中游的晶圆、芯片、器件、背板材料、驱动芯片、生产设备、微显示器、微显示模组,产业下游显示屏、车灯、消费级电视、AR 眼睛等终端产品

48、,共计约 29 款,产业链共振并进,商业化进程加速。图表26:2023 年 Micro LED 相关产品动态(截至 6 月 7 日)企业 产品类别 项目 时间 IQE 晶圆 发布 8 英寸红、绿、蓝色外延晶圆组合,用于 Micro LED 显示器生产 5 月 Mojo Vision 晶圆 成功点亮首款 12 英寸蓝色硅基氮化镓 Micro LED 阵列晶圆 5 月 芯元基 芯片 薄膜 Micro LED 芯片,像素 pitch40m,分辨率 246*82,芯片亮度0.4lm/pixel1.95mA 5 月 MICLEDI 芯片 开发 AllnGaP 为原料的红光 Micro LED,采用 CM

49、OS 平台打造,不含砷化物芯片能够在9nm 的极窄半高全宽(FWHM)内实现 653nm 波长 1 月 芯元基 芯片 0.39 英寸,单色 Micro LED 微显示屏视频显示,像素间距 7.5m,分辨率1024*768 1 月 首尔伟傲世 芯片 基于 WICOP Pixel 技术的 Micro LED 显示屏,亮度提高到 4000nits,号称是单芯片显示屏类别中的最高亮度水平 1 月 芯视元 显示背板 0.39 英寸和 0.26 英寸,像素尺寸均为 4.5mx4.5m,PPI 均为 5645,分辨率分别为 1920 x1080、1280 x720 3 月 思坦科技 驱动芯片 面向 AR/X

50、R 的国产 Micro LED 硅基显示驱动芯片 SMD013G1W002 5 月 lnZiv 设备 工业级 Micro LED 检测系统 REL,每小时最高可对 Micro LED 晶圆上的 600万个 LED 进行检测 5 月 爱思强 设备 全自动 AsP 平台,业界首个全自动生产流程,实现大批量 Micro LED 生产 1 月 镭昱 微显示器 0.11 英寸、0.22 英寸单片全彩微显示屏,像素密度高达 7200PPI,全彩亮度超10 万尼特,全彩分辨率 640*480 5 月 Porotech 微显示器 0.26 英寸 AR 用单片全彩 Micro LED 微型显示器,分辨率为 12

51、80*720。5 月 思坦科技 微显示器 展示全球首款分辨率高达 1920*1080 的 0.45 英寸全高清 Micro LED 微显示屏。5 月 Kopin 微显示器 超 280 万 nits 亮度单色 Micro LED 微显示器,分辨率为 2k*2k 6 月 三安光电(600703)公司深度报告 17 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 歌尔光学 微显示模组 Micro LED 单绿色衍射光波导显示模组产品,FOV 为 30,入眼亮度高于1500nits 5 月 JBD 微显示模组 重量 1.0 克,采用 R,G,B 三色 Micro LED 面板合光方案,可达

52、到 1677 万色全真彩。5 月 晶能光电 显示模组 宜布将发布带驱动的三基色 Micro LED 显示模组,像素密度为 1000PPI。2 月 辰显光电 显示模组 开发 4.78 英寸的 TFT 基 Micro LED 无边框拼接显示模组,点亮率为 100%。5 月 群创 显示器 展示 28 英寸 Micro LED 车载显示器。5 月 友达 面板、显示器 14.6 英寸 Micro LED 折叠显示屏,具有 202PPI 像素;Micro LED 高透明显示结合 LCD 面板的仪表盘;全球最高分辨率 163PPI 的 13.5 英寸透明 Micro LED 面板;5 月 LG Displa

53、y 显示器 展示 12 英寸可拉伸 Micro LED 显示器触摸屏版本,最多可进行 20%拉伸。6 月 SmartKem 显示器 全球首款采用有机薄膜晶体管的单片式 Micro LED 显示器,可降低制造成本 1 月 Q-Pixel 显示屏 首款全彩、超高分辨率的 Micro LED 显示屏,像素密度为每英寸 5000PPI 5 月 华硕 显示屏 135 英寸 Micro LED 显示屏-ProArtCinemaPQ07,4K 分辨率,200nits 峰值亮度、P0.78 像素间距,4 月 利亚德 显示屏 发布 TXI 系列、MG 系列、户外小间距 MGS 系列、VHC27 系列。智能 LE

54、D 一体机。4 月 Jupiter 显示屏 21:9 倒装共阴 COB Micro LED 显示屏 Zavus XP,5K 分辨率、3840Hz 刷新率、100 万:1 对比度。3 月 鸿利智汇 显示屏 基于玻璃基和氧化物 TFT 驱动等关键技术的高分辨率 P0.4Micro LED 显示产品。2 月 LG 电子 显示屏 LBAF 系列显示屏,用于虚拟拍摄,像素间距 1.56mm,像素密度409600pixels/m,最大亮度 1500nits,最大对比度达 100000:1 5 月 现代摩比斯 车灯 开发高清车灯照明系统采用 25,00 个 Micro LED。5 月 三星 电视 发布 89

55、 英寸 Micro LED 电视,可立控制两干多万颗微型 LED 芯片。4 月 雷鸟创新 AR 眼镜 发布雷鸟 X2 新一代双目全彩 Micro LED 光波导 AR 眼镜。1677 万色和100000:1 对比度。光波导镜片耦出的图像亮度高达 1000nits.1 月 资料来源:LED inside,方正证券研究所 技术持续突破,成本下降推动应用渗透。技术持续突破,成本下降推动应用渗透。受制于制造成本高、关键技术未突破等因素,Micro LED 暂未实现大规模量产,2023 年 Micro LED 市场产值的成长动能仍主要来自大型显示屏,整体 Micro LED 市场规模有望从 2022 年

56、约 1,400 万美元成长至约 3,200 万美元,2024 年穿戴装置将在开始量产后,成为推动 Micro LED 市场产值成长动能。展望 2026 年,随着技术与成本进一步成熟,扩增实境、车用显示有望进入发展的快车道,带动 Micro LED 芯片需求增长。在成本显著下降的基础上,2027 年智能手机有望为 Micro LED 提供应用的机会。预估 2027 年整体 Micro LED 市场产值规模可达 12.44 亿美元,年复合成长率达 146。Micro LED 道路宽阔,应用前景值得期待。三安光电(600703)公司深度报告 18 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责

57、条 款 图表27:2022-2027 年 Micro LED 市场产值分析(百万美元)资料来源:LED inside,Trendforce,拓璞,方正证券研究所 对对 Mini/Micro LED 的投资持续加大,的投资持续加大,开启开启 LED 下一个黄金十年下一个黄金十年。据高工 LED不完全统计,2022 年针对 Mini/Micro LED 的投资超过 700 亿元规模,基本延续了 2020-2021 年的投融资热潮。越来越多的面板企业和 TV 厂商入局 LED,并加大对新一代 LED 技术的投资布局力度,2023 年初开始,多个涉及 Micro LED 迎来新进度,并已相继进入签约、

58、开工、建设、开业等状态,进一步为未来 Micro LED 的技术研究与产能做好储备。其中深天马的 Micro LED 全制程试验线项目总投资 11 亿元,目的是打造一条从巨量转移到显示模组的全制程 Micro LED 试验线,重点研发基于 TFT 基板的巨量转移相关技术,并以车载显示作为重要应用方向之一。Mini/Micro LED 或将开启 LED 行业下一个黄金十年。图表28:2023 年 Micro LED 相关项目动态(截至 6 月 5 日)公司公司 项目项目 投资金额(亿投资金额(亿元)元)动态动态 时间时间 深天马 Micro LED 全制程试验线。11 建设中 5 月 随锐科技

59、富媒体智能显示终端项目签约徐州高新区,将打造 10 条 Mini LED 生产线和 1 条 Micro LED 实验线。/签约 4 月 普加福 面向 Micro LED 和 OLED 器件开发量子点色转换产品项目。/签约 3 月 Porotech 在英国和中国台湾设立新厂,Micro LED 业务再提速。/开业 3 月 新视通 新视通 LED 显示屏核心生产基地项目,建设 P0.6-P2.5 Mini LED 屏生产线,自主研发芯片及 Micro LED 屏生产等。10 开工 2 月 华灿光电 Micro LED 晶圆制造和封装测试基地项目 20 募资获受理 2 月 资料来源:LED insi

60、de,方正证券研究所 2.2.3 前瞻布局,三安光电 Mini/Micro LED 芯片项目进展顺利 三安光电加码扩产三安光电加码扩产 Mini/Micro LED 芯片,加速产业化。芯片,加速产业化。2019 年 4 月三安光电宣布成立全资子公司湖北三安,建设首条 Mini/Micro LED 外延与芯片生产线,湖北三安光电有限公司 Mini/Micro 显示产业化项目总投入 120 亿元,项目用地约756 亩,总建筑面积 47.77 万平方米,主要生产 Mini/Micro LED 氮化镓芯片、Mini/Micro LED 砷化镓芯片、4K 显示屏用封装三大产品系列。2021 年 9 月,

61、公司宣布募资不超 79 亿元,加码湖北三安 Mini/Micro LED 项目建设,项目达产后,将新增氮化镓 Mini/Micro LED 芯片 161 万片/年、砷化镓 Mini/Micro LED 芯片 75万片/年(均以 4 英寸为当量片)和 4K 显示屏用封装产品 8.4 万台/年的生产能力,项目实际募资总额达 79 亿元,其中 69 亿用于湖北三安显示项目,截止三安光电(600703)公司深度报告 19 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 2023H1,募集资金已投入 15.7 亿元。当前该项目拥有产能 12.5 万片/月,2023H1营业收入 1.03 亿元

62、,同比增长 22.43%,净利润为 0.14 亿元,产量呈现逐月上升趋势,子公司已成为多家知名客户的主要供应商。图表29:使用募集资金向全资子公司增资情况(单位:亿元)项目名称项目名称 项目投资总额项目投资总额 拟投入募集资金拟投入募集资金 已投入金额已投入金额 湖北三安光电 Mini/Micro显示产业化项目 120 69 23.5 补充流动资金 10 10/合计 130 79/资料来源:公司公告,方正证券研究所(注:截止至 2023H1)Micro LEDMicro LED 研发项目进展顺利。研发项目进展顺利。公司 Micro LED 技术研发及产业化项目完成并导入量产,成功开发出新型外延

63、结构、取光技术、巨量转移技术,实现芯片均匀性、一致性要求,实现高质量的 Micro LED 产品。6 寸 Micro 红光外延与芯片技术开发项目已完成 MIP CHIP 导产,完成 4 寸、6 寸工艺结构定版,超小尺寸(5 微米以下)芯片正处开发中,未来项目全部完成将助力公司实现 Micro 超小尺寸红光外延芯片先进制程工艺研发,助力保持国际领先地位。2.3 车用 LED 照明需求上行 车用车用 LEDLED 渗透率逐渐上升。渗透率逐渐上升。车用 LED 主要集中在头灯、尾灯、标识灯、氛围灯、格栅灯、车用显示等,随着汽车个性化、智能化发展,ADB 前照灯、多色氛围灯、贯穿式尾灯,加上车载显示屏

64、面积增长及数量增加,给汽车照明市场带来新的增长动能,带动车用 LED 渗透率的提升,其中新能源车 LED 渗透率更高。以头灯为例,根据 TrendForce 分析,2022 年 LED 头灯渗透率于全球乘用车达到 70%,其中电动车的 LED 头灯渗透率更高达 92%,预计 2023 年将分别提升至 77%与94%。车用显示先进技术推动下,2023 年全球车用 LED 市场规模预计达 33.07亿美金。图表30:车用 LED 领域 资料来源:LED inside,方正证券研究所 安瑞光电市场份额进一步提升。安瑞光电市场份额进一步提升。三安光电全资子公司安瑞光电主要负责车用产品的研发与销售,20

65、23H1 实现销售收入 10.69 亿元,同比增长 21.85%,伴随公司新品及量产进度的逐步推进,公司智能化车灯产品在新一代自动驾驶车中份额逐步提高,基于 Mini/Micro LED 的像素化照明的星环灯已完成设计开发并向市场三安光电(600703)公司深度报告 20 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 推广;像素化矩阵前照灯已导入顶级车型上应用;迭代的 LED 前照灯、音乐律动后组合尾灯等多种明星产品获得良好的业界口碑。且公司车规级 RS 系列技术开发项目主要目标的完成及量产的导入,提升红光刹车灯、黄光转向灯性能,产品竞争力进一步增强,有望提高市场占有率。3 碳化

66、硅:降本、技术突破在即,国产应用空间广阔 3.1 碳化硅器件相比于 Si 器件具有明显的性能优势和系统成本优势 半导体材料根据时间先后可以分为三代:第一代为锗、硅等普通单质材料,一般多用于集成电路;第二代为砷化镓、磷化铟等化合物半导体,主要用于发光及通讯材料;第三代半导体主要包括碳化硅、氮化镓等化合物半导体;目前第三代半导体凭借优秀的物理化学性质,碳化硅材料在功率、射频器件领域逐渐开启应用。图表31:半导体材料性能对比 资料来源:Trendforce,方正证券研究所 图表32:功率半导体芯片发展历程 资料来源:中国中车,方正证券研究所 SiSiC C 高禁带特性,高禁带特性,与硅相比具有与硅相

67、比具有性能优势。性能优势。SiC 的禁带宽度为 3eV,是 Si 的 3 倍,介电击穿强度是 Si 的 10 倍。相较于 Si 材料,SiC 的电子饱和速度高 2 倍,另外禁带越宽,在高温下的漏电流就越小,效率也越高。SiC 的热导率是 Si 的 3 倍,导热系数越大,电流密度就越高。半导体类型半导体类型禁带禁带宽度宽度(eV)电子电子迁移率迁移率(cm/Vs)热导率热导率(W/cm)击穿场击穿场场强场强(V/cm)*106饱和漂移饱和漂移速率速率(cm/s)*107主要应用领域主要应用领域第一代Si(硅)1.113501.50.31逻辑IC、存储器(低功率、低频)第二代GaAs(砷化镓)1.

68、485000.50.42光电、射频器件InP(磷化铟)1.354000.70.51第三代SiC(碳化硅)3.29004.52.22功率、射频、光电器件(大功率、高频、高温)GaN(氮化镓)3.510001.33.22.5三安光电(600703)公司深度报告 21 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表33:碳化硅相较于硅的性能优势 资料来源:Yole,EDN China,方正证券研究所 SiCSiC 在高电压、高功率领域具有在高电压、高功率领域具有明显明显性能优势性能优势。目前 SiC 已经实现了 600V、1200V、1700V 等不同电压等级的商业化应用,而且有望

69、在未来满足 3300V(三菱电机已经研制成功)和 6500V 级、更高电压等级的需求。随着 SiC 产品向高压大容量方向发展,SiC 产品的应用领域将持续增长。但在 600V 及以下小容量换流器中,SiC 产品不仅要面对 Si MOSFET 的激烈竞争,还可能受到 GaN 器件的挑战。图表34:SiC 的应用场景 资料来源:Yole,方正证券研究所 从性能的角度分析,从性能的角度分析,SiC MOSFET 相比相比 Si IGBT 具有明显优势:具有明显优势:(1)受结构限制,IGBT 的内部没有寄生二极管,电感突然断电释放的电容易烧坏回路中的IGBT;(2)SiC MOSFET 在 600V

70、 以上具有较强优势,相较于传统的 Si-IGBT体积缩小了 50%,效率提升了 2%,器件的使用寿命得到延长,并且在相同功率介电击穿场强高介电击穿场强高10倍倍电子饱和速度电子饱和速度高高2倍倍能带隙能带隙高高3倍倍热导率热导率高高3倍倍可以减小SiC/GaN的厚度降低电阻和热阻=降低功率损耗可以实现更高的开关速度电子饱和速度=电子的最大速度在宽温度范围内提供稳定/低泄漏“自由”电子需要更高的能量SiC的高散热导致较低的工作温度和热应力SiC可以更快地传输受激电子(热量)三安光电(600703)公司深度报告 22 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 下损耗小,散热需求低

71、,在电流密度、工作频率、可靠性、漏电流等性能指标方面优势明显。图表35:碳化硅材料及器件的特点和优势 图表36:碳化硅在系统层面上的优势 资料来源:EDN China,方正证券研究所 资料来源:Rohm,方正证券研究所 从成本的角度分析,相同性能的从成本的角度分析,相同性能的 SiC MOSFETSiC MOSFET 相比相比 Si IGBTSi IGBT 同样具有优势:同样具有优势:根据Control and Topologies of Grid Connected Converters的研究,对 690V 电网中基于 Si 和 SiC 的两种工业转换器进行了设计比较,发现在给定的设计要求下

72、,与基于硅的设计相比,基于 SiC 的设计可以显著减轻重量并降低 11%的系统成本,提高整体效率。图表37:基于 SiC 的设计可以减轻重量 图表38:基于 SiC 的设计可以降低系统成本 资料来源:Control and Topologies of Grid Connected Converters,方正证券研究所 资料来源:Control and Topologies of Grid Connected Converters,方正证券研究所 3.2 成本下降推动 SiC 产业化 SiCSiC 产业链主要包括衬底、外延、器件制造、应用等环节。产业链主要包括衬底、外延、器件制造、应用等环节。碳

73、化硅器件不可直接制作于衬底上,需先使用化学气相沉积法在衬底表面生成所需薄膜材料,即形成外延片,再进一步制成器件。71 220 0500300SiC-MOSFETconverterSi-IGBTconverterModulesCoolingDC-LinkLCL-Filter1575 378 1435 3240 00400050006000SiC-MOSconverterSi-IGBTconverterModulesGatedriver UnitCoolingDC-LinkLCL-Filter三安光电(600703)公司深度报告 23 敬 请 关 注 文

74、 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表39:SiC 产业链 资料来源:SiC Power,方正证券研究所 SiCSiC 市场高度市场高度集中集中。在 SiC 晶圆市场中,海外 Wolfspeed 和 Coherent 占据了 70%以上的市场份额;碳化硅器件市场中,CR3 的市场份额 69%。我们认为,未来国产替代空间较大。图表40:SiC 晶圆的器件市场竞争格局 资料来源:McKinsey&Company,方正证券研究所 国际龙头持续加大衬底产能的扩张。国际龙头持续加大衬底产能的扩张。Wolfspeed、罗姆、II-VI(现更名 Coherent)等巨头都有 5 倍以上的产能扩建规划

75、。罗姆计划从 2019 到 2025 年扩产 6 倍。II-VI 则在 2020 年提出计划,5 年内产能将扩大 5-10 倍。Wolfspeed 在 2019 年推出了 5 年实现 30 倍扩产计划。电网/轨道/电动车衬底材料原材料衬底材料外延材料芯片晶体生长切、磨、抛外延生长封装系统应用前道工艺(芯片制程)后前道工艺系统集成上 游中 游下 游SiC粉体SiC晶锭SiC晶片SiC外延片裸片分立器件/功率模块三安光电(600703)公司深度报告 24 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表41:全球主要厂商等效 6 寸 N 型衬底扩产规划 资料来源:Yole,方正证券

76、研究所 成本是成本是 SiCSiC 技术产业化的核心变量技术产业化的核心变量,SiSiC C 衬底是高成本的主要原因衬底是高成本的主要原因。目前 SiC 大规模应用的阻碍仍在于 SiC 成本较高。截至 2021 年 9 月,100 安培分立式 SiC MOSFET(650V 和 1200V)的零售价几乎是同等额定 Si IGBT 的 3 倍,尽管 SiC器件芯片减小了 3-4 倍。造成这种成本差异最大的原因是 SiC 衬底,与硅相比,其他成本也会导致碳化硅的价格较高,但与衬底成本相比影响较小。图表42:碳化硅 MOSFET Die 成本拆分 资料来源:PGC,方正证券研究所 长晶速率和综合良率

77、是衬底重要的降本因子。长晶速率和综合良率是衬底重要的降本因子。长晶环节是衬底制造过程中壁垒最高的环节,直接材料中占比最大的耗材用于长晶环节,提高长晶良率和效率有助于降低成本。根据 CEMAC 测算,提高 30%的长晶速度,并降低 50%的切割损耗,可以降低 70%的衬底。三安光电(600703)公司深度报告 25 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表43:衬底降本因子拆解 资料来源:CEMAC,方正证券研究所 技术升级驱动衬底成本降低。技术升级驱动衬底成本降低。英飞凌在 2018 年收购了 SiC 晶圆切割领域的新锐公司 Siltectra,其冷切割(Cold Sp

78、lit)使得原材料损耗从传统 50%减至 20%,每片晶圆的成本可以降低 35%。碳化硅单晶生长方法有物理气相传输法(PVT法)、高温化学气相沉积法(HTCVD 法)和液相法(LPE 法)等。目前 PVT 方法是 SiC 单晶生长的主流技术,但该方法生长速度慢,扩晶难度较大。2023 年6 月,天岳先进携 8 英寸碳化硅衬底最新技术动态亮相 Semicon China,采用液相法制备出了低缺陷的 8 英寸晶体。图表44:英飞凌冷切割技术 图表45:碳化硅单晶生长方法 资料来源:英飞凌,方正证券研究所 资料来源:SiC Power,方正证券研究所测算 根据 Yole,2023 年 6 寸导电型衬

79、底片的市场零售价 771 美元/片,预计未来会按照 5%的速度下降,进一步推动 SiC 器件的渗透率提升。三安光电(600703)公司深度报告 26 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表46:导电型 SiC 衬底价格趋势(美元/片)资料来源:Yole,方正证券研究所 晶圆尺寸增加有助于推动晶圆尺寸增加有助于推动 SiCSiC 芯片芯片成本成本,目前全球,目前全球 SiSiC C 龙头衬底尺寸正在向龙头衬底尺寸正在向 8 8 英英寸发展。寸发展。当前 SiC 主流为 6 英寸,伴随大直径衬底占比不断提高,衬底单位面积生长成本下降。图表47:SiC 衬底开发时间表 资料

80、来源:Yole,方正证券研究所 沟槽型碳化硅沟槽型碳化硅 MOSFETMOSFET 在成本和性能上都具有较强优势。在成本和性能上都具有较强优势。碳化硅 MOSFET 主要分为平面结构和沟槽结构。目前 ROHM Gen3 结构(Gen1 Trench 结构)的芯片面积相当于是 Gen2(Plannar2)的 75%,同一芯片尺寸的导通电阻可降低 50%,还可以降低成本。050002500202242025E2026E2027EN-type4N-type6N-type8三安光电(600703)公司深度报告 27 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与

81、 免 责 条 款 图表48:Rhom 第二代和第三代的 SiC MOSFET 器件结构 图表49:第二代和第三代产品各项特性对比 资料来源:R 课堂,方正证券研究所 资料来源:R 课堂,方正证券研究所测算 未来未来 8 8 英寸衬底英寸衬底 SiCSiC 成本有望继续下降。成本有望继续下降。根据 PGC Consultancy SiC 成本预测模型结果,随着 8 英寸衬底成本的加速下降和缺陷减少,到 2023 年使用 8 英寸衬底的 SiC 芯片成本会低于 6 英寸衬底,并且未来持续降低。图表50:PGC Consultancy SiC 成本预测模型 资料来源:PGC,方正证券研究所 垂直整合

82、模式可提高利润率。垂直整合模式可提高利润率。根据 McKinsey&Company 研究,SiC 晶圆和器件制造的垂直整合可以提高良率 5 至 10 个百分点,利润率提高 10 至 15 个百分点。三安光电(600703)公司深度报告 28 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表51:非垂直整合和垂直整合模式 6 英寸 SiC MOSFET 成本拆分 资料来源:McKinsey&Company,方正证券研究所 3.3 新能源汽车是 SiC 器件市场需求最重要驱动力 新能源汽车的高速发展为第三代半导体功率器件带来广阔应用空间。新能源汽车的高速发展为第三代半导体功率器件带

83、来广阔应用空间。根据麦肯锡研究结果,预计到 2024 年或 2025 年,电动汽车的总体拥有成(TCO)将在许多国家达到与内燃机汽车(ICE)持平的水平,2030 年电动汽车在全球轻型汽车市场中的份额将增长 3.5 倍达到 67%。目前 SiC 器件市场价值约为 20 亿美元,预计到 2030 年将达到 110 亿至 140 亿美元,复合年增长率预计为 26%,预计70%的 SiC 需求将来自电动汽车,国内是电动汽车预期需求最高的国家,预计将占电动汽车生产中碳化硅总需求的 40%左右。图表52:全球新能源车加速渗透 图表53:全球 SiC 功率器件市场规模 资料来源:McKinsey&Comp

84、any,方正证券研究所 资料来源:McKinsey&Company,方正证券研究所 SiCSiC 器件新能源汽车应用中具有更大优势。器件新能源汽车应用中具有更大优势。IGBT 是双极型器件,在关断时存在拖尾电流,因此关断损耗大。MOSFET 是单极器件,不存在拖尾电流,SiC MOSFET 的导通电阻、开关损耗大幅降低,整个功率器件具有高温、高效和高频特性,能够提高能源转换效率。三安光电(600703)公司深度报告 29 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表54:碳化硅在车载系统的优势 资料来源:soitec,方正证券研究所 SiC 器件在新能源车中有四大应用,其中

85、逆变器部分价值量最高。器件在新能源车中有四大应用,其中逆变器部分价值量最高。SiC 器件在新能源汽车上有快充系统、车载系统、动力系统和交流/直流转换器四大作用。SiC IGBT 具有导通压降小、开关速度快的优势,大量应用于新能源汽车的 OBC、DC/DC 和电机控制器中。目前,电动车逆变器的碳化硅器件价值量占到 90%。图表55:碳化硅器件在新能源车中的应用 图表56:SiC 器件在电动车不同环节的价值含量 资料来源:Wolfspeed,方正证券研究所 资料来源:Wolfspeed,方正证券研究所 碳化硅在新能源车的渗透率和价值量持续提升。碳化硅在新能源车的渗透率和价值量持续提升。根据 Wol

86、fspeed 预测,2027 年碳化硅在纯电动车中的渗透率将达到 60%以上,电动车中碳化硅器件的价值量将以 33%的年复合增长率增长,2027 年达到 4986 美金。90%10%逆变器车载充电器三安光电(600703)公司深度报告 30 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表57:BEV 和 SiC 的渗透率 图表58:SiC 在电动车中的价值量趋势 资料来源:Wolfspeed,方正证券研究所 资料来源:Wolfspeed,方正证券研究所 电机驱动:电机驱动:SiC 行业龙头 Wolfspeed 预测 SiC 逆变器能够提升 5-10%的续航,节省 400-80

87、0 美元的电池成本(80kWh 电池、102 美元/kWh),与新增 200 美元的 SiC 器件成本抵消后,能够实现至少 200 美元的单车成本下降。图表59:使用碳化硅为 OEM 厂商节省了成本 资料来源:wolfspeed,方正证券研究所 碳化硅主驱逆变器持续渗透。碳化硅主驱逆变器持续渗透。目前几乎所有的汽车制造商都在开发基于碳化硅的主驱逆变器,2022 年开始碳化硅在高端电动车的渗透率将加速提升。0%10%20%30%40%50%60%70%2022202420262027电动车SiC01,0002,0003,0004,0005,0006,000202220232024E2025E20

88、26E2027E三安光电(600703)公司深度报告 31 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表60:汽车制造厂碳化硅主驱逆变器项目示意图 资料来源:Yole,方正证券研究所 电源转换:电源转换:车载 DC/DC 变换器的功能是将动力电池提供的高压直流电转换为适合不同系统的低压直流电,从而为动力驱动、HVAC、车窗升降、内外照明、信息娱乐和一些传感器等提供不同的电压。采用 SiC 器件可以有效降低功率转换的损耗,并缩小散热部件的尺寸,从而实现变压器的小型化。充电模块:充电模块:采用 SiC MOSFET,能够显著提升车载/非车载充电机功率密度、减少开关损耗,改善热管

89、理。根据 Wolfspeed,汽车电池充电机采用 SiC MOSFET在系统层面的 BOM 成本将降低 15%图表61:电动车充电机系统层面 BOM 物料清单成本对比 资料来源:Wolfspeed,方正证券研究所 8%11%8%13%8%11%24%22%14%13%19%13%10%8%10%8%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%SiliconSilicon CarbideTotem Pole PFCDC/DC PrimaryDC/DC SecondaryMagnetics DC/DCMagnetics DC/ACCapacitorsThermal MgmtE

90、nclosure三安光电(600703)公司深度报告 32 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 3.4 湖南三安:碳化硅斩获 38 亿订单,一体化布局里程碑 湖南三安半导体成立于 2020 年 7 月,项目位于湖南长沙高新区,打造专门的碳化硅垂直整合产业链,覆盖碳化硅长晶、衬底、外延、芯片、封装和测试服务,为客户的设计提供及时高效的支持,加速产品向市场投放和迭代的周期。一期工程2022年已实现月产15000片碳化硅6寸晶圆。二期工程将于2023年底完工,达产后将达到 50 万片 6 寸碳化硅晶圆的年产能。图表62:碳化硅全链整合平台 资料来源:三安官网,方正证券研究所

91、未来未来中国仍将是最大的中国仍将是最大的 SiCSiC 市场市场,本土供应商机遇大。,本土供应商机遇大。根据麦肯锡研究,国内市场中,大约有 1/3 是中国整车厂,2/3 外国整车厂,预计到 2030 年,中国整车厂和海外整车厂的比例将达到 1:1。目前,非中国 SiC 制造商供应中国 80%的晶圆市场和 95%以上的器件市场,出于地缘政治和供应链安全的考虑,中国整车厂更倾向于本地供应源,预计到 2030 年,中国 OEM 厂商本土采购率将从目前的约 15%增加到 60%左右。图表63:预计 2030 年中国是最大的碳化硅市场 图表64:中国 OEM 厂商倾向本地采购碳化硅 资料来源:McKin

92、sey&Company,方正证券研究所 资料来源:McKinsey&Company,方正证券研究所 三安集成实现国内三安集成实现国内 SiCSiC 产业链一体化产业链一体化意义重大意义重大。当前国内与海外碳化硅产业链在各环节仍有一定差距。海外厂商衬底正从 6 英寸向 8 英寸升级,国内仍处于 4 英寸至 6 英寸过渡阶段;国内外延质量较国外仍有提升空间;SiC 二极管国内外发展均较成熟,但国内 MOSFET 进度较缓;封装设备国产化率低;国内 SiC 车规级三安光电(600703)公司深度报告 33 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 产品可靠性验证经验欠缺;仅少数领域

93、应用开始渗透,未来批量应用空间更大。国外 SiC 产业链各环节形成闭环反馈,有利于加速研发及产品落地,三安集成的垂直产业链能力对于国内 SiC 产业链发展、公司技术研发及产品商业化具有重要意义。从二极管到从二极管到 MOSMOS 重大突破,三安重大突破,三安 SiCSiC 业务迎来放量增长。业务迎来放量增长。此前三安碳化硅产品主要集中于二极管,2021 年公司碳化硅二极管新开拓送样客户超过 500 家,出货客户超过 200 家,超过 60 种产品已进入量产阶段。在服务器电源、通信电源、光伏逆变器、充电桩、车载充电机等细分应用市场标杆客户实现稳定供货。2022 年9 月初,三安光电子公司湖南三安

94、发布了最新 1200V 碳化硅 MOSFET 系列产品,包含 1200V 80m/1200V 20m/1200V 16m 三款新品,均来自湖南三安自主可靠的六寸全链整合平台。公司进一步突破车用中 SiC 中价值量更高、盈利水平更高的 OBC 和主驱等的应用,不断提升车规产品份额,SiC 业务有望迎来放量增长。深入绑定新能源车客户,与理想成立合资公司。深入绑定新能源车客户,与理想成立合资公司。2022 年 3 月 23 日,三安光电全资子公司湖南三安半导体与理想汽车的关联公司北京车和家汽车科技有限公司,共同设立合资公司苏州斯科半导体有限公司,主要从事汽车专用功率模块及电力电子模组的研发导入、生产

95、制造和销售。湖南三安以自有货币资金共计出资人民币 9,000 万元,持股比例 30.00%。斩获斩获 3838 亿大订单,主驱碳化硅芯片应用实现突破。亿大订单,主驱碳化硅芯片应用实现突破。2022 年 11 月 7 日,三安光电发布关于全资子公司签署战略采购意向协议的公告。子公司湖南三安与从事新能源汽车业务的需求方签署战略采购意向协议,协议约定湖南三安按照一定的价格向需方提供产品和服务,需方根据实际需求向供方下立采购订单,基于2022 年市场价格感知,包含 2023 年产生的研发业务需求,至 2027 年预估协议含税总金额 38 亿元。需方承诺自 2024 年至 2027 年确保向湖南三安每年

96、采购碳化硅芯片,超出部分由双方协商确定。本次向需方供应的碳化硅芯片将应用于新能源车主驱,有利于进一步提高公司产品市场占有率,提升公司知名度,为公司碳化硅业务的长远发展奠定坚实基础。公司与意法半导体合资建厂。公司与意法半导体合资建厂。2023 年 7 月,意法半导体和三安光电宣布,双方已签署协议,将在中国重庆建立一个新的 8 英寸碳化硅器件合资制造厂。新的SiC 制造厂计划于 2025Q4 度开始生产,预计 2028 年全面落成,届时将更好地支持中国的汽车电气化、工业电力和能源等应用日益增长的需求。同时,三安光电将利用自有 SiC 衬底工艺,单独建造和运营一个新的 8 英寸 SiC 衬底制造厂,

97、以满足该合资厂的衬底需求。三安光电(600703)公司深度报告 34 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表65:意法半导体与三安光电合资建厂 资料来源:ST 官网,方正证券研究所 4 氮化镓:高频高功率优势显著,射频与电子电力应用持续渗透 氮化镓低功耗与高功率密度助力器件高可靠性、高能效和小尺寸。氮化镓低功耗与高功率密度助力器件高可靠性、高能效和小尺寸。随着科技和社会的发展,电力能源的需求和消耗将持续增加,为实现节能、环保、绿色发展,GaN 是一种突破 Si 理论极限的新型半导体材料,具有更低功耗、更高功率密度的优势,在特定应用中 GaN 在更高的开关频率下提供比硅

98、或碳化硅更高的效率,是未来功率半导体发展的重要方向。举例来看,GaN 有望实现新的未来电力电子的100V-600V 中等功率/最高开关频率中的应用。图表66:GaN 具有高可靠性、高能效与小尺寸优势 资料来源:三代半导体芯研究,英飞凌,方正证券研究所 GaNGaN 产业链按环节分为产业链按环节分为衬底(衬底(SiSi、GaNGaN 单晶衬底、单晶衬底、SiCSiC、蓝宝石、蓝宝石)、GaNGaN 材料外延、材料外延、设计、制造、封测以及应用。设计、制造、封测以及应用。在中游制造方面,最主要的工序即衬底和外延生长,也是材料技术的关键;在下游应用方面,氮化镓一般用于器件/模块的制造,最终形成半导体

99、产品应用于射频、电力电子、光电子等各个领域。其中,2020 年 GaN光电器件的占比达到 65.22%,其次是 GaN 射频器件,市场占比约为 29.89%,而GaN 电力电子器件占比为 4.89%。高可靠性高可靠性大禁带宽度大禁带宽度高导热率高导热率大绝缘破坏电场大绝缘破坏电场高电子饱和速度高电子饱和速度高载流子迁移率高载流子迁移率承载高温承载高温承载高能量密度承载高能量密度减小器件导通电阻减小器件导通电阻器件高速工作器件高速工作高放大器增益高放大器增益高能效高能效小尺寸小尺寸三安光电(600703)公司深度报告 35 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表67:氮

100、化镓行业产业链全景图 资料来源:第三代半导体产业技术战略联盟,方正证券研究所 GaN 场效应管工艺流程为 1)器件隔离:器件隔离是通过离子注入或形成平台(去除通道层)来实现的;2)欧姆金属化:欧姆金属化产生源极和漏极。在氮化镓中,欧姆金属化必须在非常高的温度下进行,比其他半导体要高得多;3)氮化钝化:在漏极和源极形成后,对半导体进行钝化,最常用的是使用氮化硅;4)氮化开口和栅极金属沉积:在氮化硅中形成开口,金属沉积在其上,从而形成栅极;5)额外的氮化物和金属层:在沉积了几层额外的氮化物和金属层之后,这些层形成了源场板、互连和电容器。至此,基片变薄(通常为 100 微米),基片底部金属化,并创建

101、通孔(基片顶部和底部之间的短路径)。图表68:GaN 工艺流程 资料来源:Qorvo,方正证券研究所 GaGaN N 的衬底材料有硅、碳化硅、蓝宝石以及氮化镓等:的衬底材料有硅、碳化硅、蓝宝石以及氮化镓等:1)蓝宝石:生产技术成熟、器件质量、稳定性都较好,能够运用在高温生长过程中,机械强度高,易于处理和清洗,由于衬底性能限制,无法应用到射频和功率领域,广泛应用于 LED 产业,主流为 4 英寸;2)碳化硅:碳化硅与 GaN 晶格失配较小、导电、热导率高,在目前半导体照明芯片上占有优势,但价格昂贵、折射率较大、缺陷密度高、热失配也较大;3)硅:适用于小功率射频,中小功率器件,硅的生长速度很快,硅

102、基上外延氮化镓可以有效降低成本,制作大尺寸外延片;4)氮化镓:成本高。射频射频外延外延衬底衬底设计设计封测封测应用应用电力电子电力电子光电子光电子上海镓特科恒晶体镓铝光电制造制造聚能晶源英诺赛科能华微电子聚能晶源华功半导体华灿光电华为海思中兴微电子远创达三安集成海威华芯片长电科技华功半导体能华微电子英诺赛科三安集成海威华芯片长电科技芯合电子顶诺威电子方正微电子德润豪达生长生长隔离隔离接触接触钝化钝化金属钝化金属钝化门门通孔通孔背部减薄背部减薄三安光电(600703)公司深度报告 36 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表69:GaN 衬底材料对比 资料来源:半导体材

103、料与工艺设备,方正证券研究所 图表70:GaN 不同衬底路径布局概览图 图表71:电信基础设施市场中各种射频功率技术市场份额预测 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:Yole,方正证券研究所 4.1 射频:5G 基站驱动射频 GaN 量价齐升 射频射频 GaGaN N 市场规模有望在市场规模有望在 2 2028028 年达到年达到 2 27 7 亿美元。亿美元。GaN 在 5G 移动通信基站建设中十分重要,中国 5G 建设提速及技术逐渐成熟推动氮化射频器件需求。我国工信部数据显示,2023 年预计将新建开通 5G 基站 60 万个,累计 5G 基站总数超过 90 万个。中华人民共和国

104、无线电频率划分规定率先在全球将 6GHz 频段划分用于 5G/6G 系统,有利于推动 6G 产业研发和产业化进展。氮化射频器件将受益于 6G 基站发展。根据 Yole,2022 年全球氮化射频器件市场规模达 13 亿美元,预计 2028 年将达 27 亿美元,CAGR 为 12%。衬底材料衬底材料硅硅/Si碳化硅碳化硅/SiC 蓝宝石蓝宝石/Sapphire氮化镓氮化镓/GaN缺陷密度(cm-2)1E+095E+083E+081E+3-1E+5晶格失配(%)173.5-160热导率(W/cm-k25)1.54.90.251.3热膨胀系数(%)5425340断路漏电流高高低低可靠性和量产低低低高

105、横向/垂直结构横向横向横向横向或垂直集成性高中等中等-衬底尺寸(mm)30015010050衬底成本(相对)低高低非常高三安光电(600703)公司深度报告 37 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表72:2022-2028 年射频氮化镓市场规模预测 资料来源:Yole,方正证券研究所 射频氮化镓市场份额高度集中射频氮化镓市场份额高度集中,CR3 超超 50%。2022 年 SEDI、Wolfspeed、Qorvo和是射频氮化镓器件业务的主要参与者,分别占据了 22%/17%/15%的市场份额,CR3 达 54%,恩智浦在进入电信市场供应链后增长显著,目前占据了 9

106、%的市场份额。在国防领域,雷神、诺斯洛普格鲁门公司和中国电子科技集团正引领氮化镓方案的推进,爱立信和诺基亚推动电信市场射频氮化镓器件开发。图表73:射频氮化镓竞争格局 资料来源:Yole,方正证券研究所 GaN 在通信基站中具有高功率和高频率的优势,未来渗透空间广阔。在通信基站中具有高功率和高频率的优势,未来渗透空间广阔。电信基础设施方面,高功率和高频率性能的氮化镓已渗透到各种基站中。随着宏/微蜂窝从RRH 向 AAS 过渡,大规模 MIMO 基站需要更多 PA 单元。与 LDMOS 相比,氮化镓在 3GHz 频率以上有更高的 PAE 和宽带能力。随着 GaN 器件成本的下降和工艺的成熟,Ga

107、N 材料有望成为基站 PA 主流材料,根据 Yole,到 2028 年基于氮化镓的电信基础设施设备市场将占总市场的近 45%,氮化镓将占 PA 出货量的87%以上。三安光电(600703)公司深度报告 38 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表74:GaN 在通信基站中的应用趋势 资料来源:三代半导体芯研究,方正证券研究所 图表75:氮化镓提升了 5G 通信基础设施的效率 图表76:预计 2028 年氮化镓将占 PA 出货量的 87%以上 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:Yole,方正证券研究所 4.2 电力电子:快充/适配器驱动功率 GaN 市场扩容

108、 快充、适配器引领功率快充、适配器引领功率 GaGaN N 市场扩容,市场扩容,2 2028028 年市场规模将超年市场规模将超 2 20 0 亿美元。亿美元。2022 年功率 GaN 市场规模为 1.8 亿美元,预计 2028 年功率 GaN 市场规模将达 20.4 亿美元,CAGR 为 49%,有望实现高速增长。功率提高(300W)和全氮化镓充电器的出现提高了充电器的氮化镓元件比例,智能手机中的过压保护(OVP)等消费类应用也促进了功率 GaN 市场规模扩容。汽车领域中 ADAS 激光雷达、车载充电器(OBC)和 DC-DC 转换器,数据通信等也都推动了功率 GaN 的应用。毫米波毫米波小

109、基站小基站波束形成波束形成MaasiveMIMO载波聚合载波聚合高频高频 高效高效高功率密度高功率密度阵列天线阵列天线宽宽禁带禁带小尺寸小尺寸GaN/GaAsGaN三安光电(600703)公司深度报告 39 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表77:2022-2028 年功率氮化镓市场规模预测 资料来源:Yole,方正证券研究所 在快充中氮化镓的应用已逐渐成为主流,在快充中氮化镓的应用已逐渐成为主流,2 2026026 年中国快充年中国快充 GaGaN N 功率器件市场规功率器件市场规模有望超模有望超 7070 亿元。亿元。材料在充电器中主要存在于 PFC 开关管和

110、初级开关管里,2018 年 ANKER PowerPort Atom PD1 充电器率先采用氮化镓,功率密度和充电性能出色,被消费者和厂商青睐,主流产品功率在 30W100W,氮化镓充电器几乎已经成了高性能充电器的代名词。根据集微咨询,2022 年中国快充 GaN 功率器件市场规模为 7.5 亿元,预计至 2026 年将达 71.8 亿元,2022-2026 年 CAGR达 76%,实现高速增长。图表78:充电器工作原理(红框为氮化镓材料)图表79:中国快充功率 GaN 市场规模(亿元)资料来源:充电头评测室,方正证券研究所 资料来源:集微咨询,方正证券研究所 GaNGaN 功率器件功率器件在

111、新能源车中的应用范围有望扩大,在新能源车中的应用范围有望扩大,2 2028028 年全球规模预计达年全球规模预计达 5 5 亿美亿美元。元。在新能源汽车中,GaN 功率器件的主要应用于车载充电器 OBC 和 DC-DC,使得系统更高效,减少物理空间,降低能耗与系统工作温度,在 650V 以下有优势。根据与非网 eefocus,一辆电动汽车中氮化镓芯片的总潜在市场空间超 250美元,其中,车载充电器 OBC 近 50 美元,DC-DC 逆变器约 15 美元,而主驱动接近 200 美元。根据 Yole,2022 年汽车 GaN 功率器件的全球市场规模为 600万美元,2028 年有望达 5 亿美元

112、,2022-2028 年 CAGR 达 110%。20222026E7.571.8三安光电(600703)公司深度报告 40 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表80:GaN 功率器件在新能源车中的应用 资料来源:集微咨询,方正证券研究所 湖南三安氮化镓技术平台产品逐步完善,从消费电子拓展至工业与新能源车,应湖南三安氮化镓技术平台产品逐步完善,从消费电子拓展至工业与新能源车,应用领域不断扩大。用领域不断扩大。湖南三安氮化镓技术平台覆盖 100/200V 低压 E-Mode 器件,650V/900V E-Mode、D-Mode 器件、GaN IC 集成芯片,可用于 D

113、C-DC 转化、适配器、消费快充、伺服电机等,逐渐从消费电子领域扩展至工业领域和新能源汽车等更高电流、更高电压、更低电压等的领域。公司拥有硅基氮化镓代工平台,硅基氮化镓产能 2000 片/月,650V 芯片代工平台已在消费电子领域广泛导入,正开发扩展至高可靠度的大功率工业电机、服务器以及汽车车载充电器等,高压900V 器件开发已完成,并已导入客户产品设计及系统验证。图表81:三安光电 GaN 技术图谱 资料来源:三安光电,方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 41 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表82:三安 GaN 技术平台 图表83:三安 Ga

114、N 料号进展 资料来源:湖南三安,方正证券研究所 资料来源:湖南三安,方正证券研究所 5 砷化镓:电子行业中最主要的制造材料之一 使用砷化镓衬底制造的半导体器件拥有高功率密度、低能耗、高发光效率、抗辐射、高击穿电压等特性。衬底的制造中分别需要经过多晶合成以及单晶合成等工艺。多晶合成:由于自然界中不存在天然的磷化铟、砷化镓多晶,因此首先需要通过人工合成制备该等化合物多晶,将两种高纯度的单质元素按一定比例装入热解氮化硼(PBN)坩埚中,在高温高压环境下合成化合物多晶。单晶合成:单晶合成:化合物半导体单晶生长的制备方法有水平布里奇曼法(HB)、垂直布里奇曼法(VB)、液封切克劳斯基法(LEC)、垂直

115、梯度冷凝法(VGF)。单晶直径上:单晶直径上:目前 HB 法生长的单晶直径最大一般为 3 英寸,LEC 法生长的单晶直径最大可达 12 英寸,但 LEC 法的生长单晶晶体设备投入成本更高,且生长的晶体不均匀且位错密度大。目前 VGF 与 VB 法生长的单晶直径最大可达 8 英寸,生长的晶体较为均匀且位错密度较低。单晶质量上:单晶质量上:相较其他方法 VGF 法生长的晶体位错密度低且生产效率稳定。生产成本上:生产成本上:HB 的成本最低,LEC 的成本最高,VB 与 VGF 类似,但 VGF 取消了机械传动结构,与 VB 相比能以更低成本稳定生产单晶。mA10015适配器:PFC/LLC1601

116、0适配器:PFC/LLC5030适配器:PFC/LLC(200-1000W)7520适配器:PFC/LLC(90-300W)3504QR适配器30W10015QR适配器65-120W17010QR适配器65W4003.5合封 with controller/driverSpec应用应用技术技术650V V1650V V2650V V2+料号料号版本版本VRRM(V)IF(A)xx封装形式封装形式y状态状态SMG065EOxxy11650515可提供SMG065EOxxy22650530验证中SMG065EOxxy22200560验证中SMG065EOxxy22100560验证中SMG065EO

117、xxy336505100验证中B:bare dieC:TO220-3LS:DFN8*8三安光电(600703)公司深度报告 42 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表84:砷化镓衬底单晶制备工艺 资料来源:方正证券研究所整理 外延制造:外延制造:外延也被称为磊晶,是在单晶衬底材料上淀积一层薄的单晶层的一种制备高纯微电子复合材料的工艺过程。在衬底上新淀积的单晶层便被称为外延层,而淀积有外延层的衬底材料则被叫做外延片。外延使用的技术主要为 MOCVD、MBE 以及 LPE。MOCVD(金属有机物化学气相淀积)是外延生长的一项技术,其利用特制的设备并以金属有机物源(MO

118、源)作为原料,用氢气或氮气作为载气,通入液体中携带出蒸汽,与 V 族的氢化物混合,再通入反应室,在加热的衬底表面发生反应,外延生长化合物晶体薄膜。目前 MOCVD 是生产红色和黄色LED 以及蓝色、绿色和白色 LED 的主流方法之一。图表85:砷化镓器件工艺流程 资料来源:方正证券研究所整理 射频器件、显示与光电子技术助推砷化镓市场规模增速。射频器件、显示与光电子技术助推砷化镓市场规模增速。在 5G 通信、新一代显示(Mini LED、Micro LED)、无人驾驶、人工智能、数据中心等新兴市场需求的带动下,未来砷化镓元器件市场规模将逐步扩大。自 90 年以来,砷化镓技术迅速发展,并逐渐成为最

119、成熟的半导体材料之一。二代半都具有电子迁移率高、光电性能好等特点,砷化镓被广泛应用于在通讯射频、LED 以及半导体激光芯片等各个终端领域之中。三安光电(600703)公司深度报告 43 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 5.1 射频器件:智能手机通信技术迭代驱动射频前端芯片需求 中国砷化镓器件市场规模近中国砷化镓器件市场规模近 200 亿人民币。亿人民币。根据 Yole 预测,2023 年国内砷化镓元器件行业利润合计达约 190 亿元,其中光电器件、射频器件合计约 150 亿元;中国射频前端芯片市场规模在 2022 年达到了 914.4 亿元,预计 2023 年全年规

120、模为 975.7 亿元,同比增长 6.7%。射频器件是实现信号发送和接收的关键器件,射频器件主要包括功率放大器、射频开关、滤波器、数模/模数转换器等器件,其中,功率放大器是放大射频信号的器件,其直接决定移动终端和基站的无线通信距离和信号质量,砷化镓由于其高电子迁移率与高饱和电子速率等优势,在功率放大器中占据主流地位。5G 带动砷化镓射频器件需求增长。带动砷化镓射频器件需求增长。砷化镓射频器件应用工作频率可达 8Ghz,适用于 4G、5G 移动通信设备;氮化镓射频器件应用频率则在 40Ghz 以内,但氮化镓射频器件功率密度要求较高,因此主要用于通信基站中。相比原有 4G 通信,5G 通信在频率范

121、围、频段数量、频道带宽等方面都有较大的提升,并且技术应用也变得更为复杂,射频前端芯片数量的大幅增加,5G 的单机价值量相较于 4G有约 67%-88%的涨幅,其中砷化镓功率放大器的单机价值量从 3.3 增加至 7.5 美元。截止 2023 年上半年,三安光电拥有砷化镓射频产能为 1.5 万片/每月。图表86:砷化镓元器件利润按终端应用占比 图表87:中国射频前端芯片市场规模 资料来源:西安金融控股有限公司,方正证券研究所 资料来源:中商情报网,方正证券研究所 图表88:射频前段产品价值量(单位:美元)资料来源:头豹研究院,方正证券研究所 光电与射频,79%其他,21%0%10%20%30%40

122、%02004006008001,0001,2002002120222023E市场规模(亿元)同比(%)三安光电(600703)公司深度报告 44 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 5.2 半导体激光芯片:光电子技术核心部件 半导体激光芯片半导体激光芯片是光电子技术的核心部件,下游应用拓展迅速。是光电子技术的核心部件,下游应用拓展迅速。半导体激光芯片是采用半导体芯片制造工艺,以电激励源方式,以半导体材料为增益介质,将注入电流的电能激发,从而实现谐振放大选模输出激光、电光转换。下游应用已从光模块、光通信等通信类光电子技术,拓展到激光雷达、3D 空间以

123、及人脸检测、工业等非通信类光电子技术应用。砷化镓可作为砷化镓可作为半导体激光芯片半导体激光芯片的的增益介质与衬底增益介质与衬底。半导体激光芯片是采用半导体芯片制造工艺,以电激励源方式,以半导体材料为增益介质,将注入电流的电能激发,从而实现谐振放大选模输出激光,实现电光转换。其增益介质与衬底主要为掺杂 III-V 族化合物的半导体材料,如 GaAs(砷化镓),InP(磷化铟)等。利用砷化镓电子迁移率高、光电性能好的特点,使用砷化镓衬底制造的红外激光器、传感器具备高功率密度、低能耗、抗高温、高发光效率、高击穿电压等特点。半导体激光芯片根据谐振腔制造工艺的不同分为边发射激光芯片(EEL:Edge E

124、mitting Lasers)和面发射激光芯片(VCSEL:Vertical Cavity Surface EmittingLaser)两种。边发射激光芯片是在芯片的两侧镀光学膜形成谐振腔,沿平行于衬底表面发射激光,而面发射激光芯片是在芯片的上下两面镀光学膜,形成谐振腔,由于光学谐振腔与衬底垂直,能够实现垂直于芯片表面发射激光。面发射激光芯片有低阈值电流、稳定单波长工作、可高频调制、容易二维集成、没有腔面阈值损伤、制造成本低等优点,但输出功率及电光效率较边发射激光芯片低,其主要使用砷化镓衬底材料。V VCSEL:CSEL:受益受益 5 5G G、A AI I 及车载应用,应用市场规模持续提升。

125、及车载应用,应用市场规模持续提升。根据 Yole 预测,2022年全球 VCSEL 激光器市场规模约 16 亿美金,预计到 2027 年将增长至 39 亿美元,年复合增长率达到 19.2%。随着 3D 传感技术在各领域的深度应用,将持续推动VCSEL 激光器市场的快速发展,其中通信及基础设施是增速最快的市场,由 2022年的 7.8 亿美金,增长至 2027 年的 21 亿美金,CAGR 22.2%。汽车领域,作为无人驾驶车辆、光纤数据传输和医学成像的激光雷达引导,渗透率日趋增高。图表89:2022-2027 年 VCSEL 激光器市场规模(百万美金)资料来源:Yole,方正证券研究所 三安光

126、电(600703)公司深度报告 45 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表90:光模块结构示意图 图表91:苹果 iPhone X 使用了三颗 VCSEL 激光器芯片芯片 资料来源:海翎光电,方正证券研究所 资料来源:半导体工程师,方正证券研究所 市场生态变化,双头垄断格局形成。市场生态变化,双头垄断格局形成。2017 年,作为唯一一家获得苹果认证的 VCSEL供应商,Lumentum 主导 VCSEL 市场,市场占比达 41%,尽管其他家也占据较为重要份额,但相比之下,较为分散,随着市场领导者并购动作的持续,如Coherent(原 II-VI)收购了 Finisa

127、r,最终形成双头垄断格局,到 2022 年Lumentum 和 II-VI 合计占据 80%的市场份额。图表92:2017 年 VCSEL 市场格局 图表93:2021 年 VCSEL 市场格局 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:Yole,方正证券研究所 三安光电光技术产品应用于接入网、数据通信、电信传输、智能 AI、消费工业类(光感测、医美、监控、加热等)领域和车载激光雷达芯片市场,据公司 2023 年半年报,目前产能已达 2750 片/月。公司集成电路光芯片业务在数据通信类VCSEL 应用领域出货占比最高,产品布局涵盖 10G VCSEL 到 56G NRZ VCSEL,并深入

128、 WDM 和车载数通领域。在非数通类应用领域,已有产品进入头部手机厂商供应链,在车载雷达领域获得定点;在工业激光应用方面,正在与中科院合作开发领先的激光加热解决方案,2023 年上半年,公司光技术业务合作客户超 170 家,其中车载激光雷达和消费工业类领域新开发客户达 40 多家,涵盖国内外行业主要厂商。41%14%12%11%6%5%1%10%LumentiumII-VITrumpfFinisarBroadcomamsVertiliteOthers42%37%6%3%4%1%7%LumentiumII-VITrumpfFinisarBroadcomamsVertiliteOthers三安光电

129、(600703)公司深度报告 46 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 6 滤波器:突破重围、国产替代 滤波器是射频前端价值量最高部分。滤波器是射频前端价值量最高部分。射频前端芯片包括射频开关、射频低噪声放大器、射频功率放大器、双工器、射频滤波器等芯片。射频滤波器是其中价值量最高的部分,滤波器即用来过滤波的装置,其作用主要是过滤掉不需要的频率成分并使特定的频率成分通过,从而得到一个特定频率的电源信号,而使不同频段不同形式的无线通信设备才能得以不互相干扰。一款高端智能电子设备要对数十个频段的 2G、3G 和 4G 无线信号的接收和发送进行滤波处理,Wi-Fi、蓝牙和 GP

130、S 接收器的信号处理也需要滤波器,必须对各接收路径的信号进行隔离使其互不干扰同时还必须要对其它各式不需要的外部信号进行抑制。图表94:智能手机通信系统结构示意图 图表95:射频前端模组占比拆分 资料来源:卓胜微招股说明书,方正证券研究所 资料来源:前瞻产业研究院,方正证券研究所 移动端的滤波器以采用半导体加工工艺的声学滤波器为主,其中主要为表面声波滤波器(SAW)和体声波滤波器(BAW)。SAW 的声波是在表面传播,BAW 的声波是纵向传播。S SAWAW 主要用于低频,主要用于低频,BAWBAW 适用高频。适用高频。不同频段由于使用的电磁波频率不一样,适用不同的滤波器。SAW 在 1.5GH

131、z 以上效果就较差,一般 2.1GHz 以上就需要使用BAW。因此,在 5G 时代的 Sub-6 GHz 及毫米波,滤波器新增需求主要会来自 BAW及更高端的产品上。53%33%7%3%2%2%滤波器功率放大器射频开关双工器低噪声放大器其他三安光电(600703)公司深度报告 47 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表96:在 2.1GHz 左右,SAW 的插损较明显 资料来源:Qorvo,方正证券研究所 在射频前端市场驱动及国产替代趋势下,单一均质压电材料的声表器件(普通 SAW,N-SAW)技术愈加成熟。普通 SAW 声表器件的局限性也日益凸显,即温度稳定性表现

132、差、品质因素 Q 值低和器件散热差而导致的最大输入功率偏低这使得普通SAW 器件在性能和应用场景方面比较受限。TC SAWTC SAW 改善温度性能。改善温度性能。SAW 滤波器一般以钽酸锂、铌酸锂、二氧化硅等材料基片作为压电衬底,蒸镀一层金属膜,然后经过光刻,在两端各形成一堆叉指形电极组成。SAW 对温度变化敏感,温度升高性能变差,TC SAW 在 SAW 内部结构中增加了保护层,改善了温度性能,成本较 SAW 高,但比 BAW 仍低一些。行业在 2018 年提出“不可思议高性能 SAW(I.H.P SAW)”器件的概念,着重提高谐振器的 Q 因子,使得 HP-SAW 的 Q 特性峰值在 1

133、.9GHz 频段超过 3,000,超过了一般 BAW 器件的数值。另外,HP-SAW 在温度特性上也做出了明显的改善,可以表现出8 ppm/或更低的改进偏移。三安集成发布全自主三安集成发布全自主 HPHP-SAWSAW 产品产品 B8&B25B8&B25 双工器,支持下一代双工器,支持下一代 14111411 尺寸封装尺寸封装。三安集成作为射频前端全方位解决方案提供商与制造平台,将多年化合物半导体制造经验延伸至滤波器领域,拥有滤波器全产业链的研发和制造能力。三安集成于近期提出可量产的 HP-SAW 解决方案。该产品在低边带可以达到 0ppm/的温漂参数,高边带对比上一代 TC-SAW 产品,大

134、幅优化至-17ppm/,插损和隔离度特性也显示出比前代工艺更明显的优势。综合而言,HP-SAW 工艺可帮助客户实现低插损、高隔离度的设计要求,并具备向小延伸至 1411 尺寸的超小型化可能性。同时三安集成也同步开发了 WLP 封装以支持集成化要求更高的客户。另外,为支持客户在欧美市场业务拓展,三安集成同步推出 B25 双工器,适配北美市场,采用相同的自主 HP-SAW 技术 三安光电(600703)公司深度报告 48 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表97:三安集成 HP SAW 图表98:三安集成同步推出 B25 双工器 资料来源:三安集成微信公众号,方正证券研

135、究所 资料来源:三安集成微信公众号,方正证券研究所 BAWBAW 滤波器尺寸滤波器尺寸随随频率升高频率升高而而减小,适合高频应用,成本高。减小,适合高频应用,成本高。BAW 具有插损小、温度变化不敏感、衰减大等优点,在高频具有性能优势,此外 BAW 滤波器尺寸还随着频率升高而缩小,非常适合 4G/5G 应用。BAW 以石英晶体作为基板,利用石英基板上下两面的金属发出声波,以形成驻波。其中,采用薄膜腔声波谐振技术的称为 FBAR,采用固体堆叠谐振技术称为 SMR BAW。从技术路径角度而言,博通主推 FBAR,Qorvo 主推 SMR BAW。BAW 的价格高于 SAW,BAW 器件所需制造工艺

136、步骤是 SAW 的 10 倍,但 BAW 是在更大晶圆上制造的,因此每片晶圆产出的 BAW 器件也多了约 4 倍,但 BAW 成本仍高于 SAW。图表99:滤波器种类及频率分布图 资料来源:MicrowaveJournal,方正证券研究所 通讯技术升级,滤波器量价齐升。通讯技术升级,滤波器量价齐升。4G 手机所需要的滤波器数量多于 2G 及 3G 时代,随着 4G 的不断普及以及 5G 的引入,滤波器的需求量提升。此外,载波聚合和 MIMO 都是基于多频谱技术,每个频谱需要新增两个滤波器,是滤波器数量增长的另一个推力。根据 Yole Development 对全球滤波器市场的预测,2017 年

137、滤波器市场规模达到 80 亿美元,而至 2023 年全球滤波器市场规模将会达到 225 亿美元,CAGR 18.8%。三安光电(600703)公司深度报告 49 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 美日垄断全球滤波器市场,美国主导美日垄断全球滤波器市场,美国主导 BAWBAW,日本掌控,日本掌控 S SAWAW。从滤波器的全球竞争格局上看,美国和日本基本垄断了整个行业。在 SAW 滤波器领域,日本企业 Murata、TDK 和太阳诱电占据市场 80%以上的份额;在 BAW 滤波器领域,博通和 Qorvo 两家厂商占据市场 90%以上的份额。国内 SAW 滤波器厂商有麦捷

138、科技、中电二十六所、中电德清华莹、华远微电和无锡好达电子,BAW 滤波器领域商业化进度有限。图表100:2020 年全球 SAW 滤波器市场格局 图表101:2020 年全球 BAW 滤波器市场格局 资料来源:华经情报网,方正证券研究所 资料来源:华经情报网,方正证券研究所 领先厂商通过兼并收购,技术优势良性循环牢占市场。领先厂商通过兼并收购,技术优势良性循环牢占市场。根据 Murata,公司连续近10 年占 SAW 滤波器市场近半市场份额;Avago 收购 Broadcom 成立新博通,掌控BAW 市场;TriQuint 与 RFMD 合并为 Qorvo,二者结合使得 Qorvo 不仅同时具

139、备BAW 与 SAW 研发生产能力,且具备了更完善的前端模块生产能力;高通与 TDK 通过合资企业 RF360,实现二者无线通信技术上的互补(TDK 2008 年收购 EPCOS,获得声学滤波器生产技术,从而提供完整的射频无源器件解决方案);Skyworks收购松下滤波器部门,补全 SAW 技术。由于这些公司在射频前端其他分立器件、PA 模组等环节都有布局,因此在滤波器模组化过程中再次占据领先优势,良性循环牢牢把控市场地位。50.0%22.0%15.0%9.0%4.0%村田TDK太阳诱电SkyworksQorvo56.0%38.0%4.0%2.0%博通(Avago)Qorvo太阳诱电TDK三安

140、光电(600703)公司深度报告 50 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表102:滤波器种类及频率分布图 公司公司 滤波器领域兼并滤波器领域兼并/发展历程发展历程 Murata 连续多年全球 SAW 滤波器市占率近半成 博通 2015 年,Avago 以 370 亿美元收购博通,进一步完善合并后公司在无线接入领域的统治地位 Qorvo 2014 年,TriQuint 与 RFMD 合并为 Qorvo。Qorvo 继承了TriQuint 的 BAW-SMR 滤波器研发生产能力,以及 RFMD 的 SAW研发生产能力。同时二者的结合使得 Qorvo 具备了更完善的前端

141、模块生产能力 RF360 2016 年,高通与 TDK 通过合资企业 RF360 实现二者无线通信技术上的互补(TDK 于 2008 年收购 EPCOS,获取其完善的声学滤波器生产技术,以提供完整的射频无源器件解决方案),后合资公司被高通全资收购 Skyworks Skyworks 2014 年与松下成立合资企业;2016 年 Skyworks 完全收购该合资企业,完成对松下滤波器部门的收购,补全SAW 方面的技术 资料来源:方正证券研究所整理 模组化是目前射频前端国际竞争主赛道。模组化是目前射频前端国际竞争主赛道。5G 时代,智能终端天线数量增加带来射频元器件数量增加,但 5G 手机中射频前

142、端 PCB 面积受限,因此对射频前端高集成度模组化需求增加,声学滤波器是前端模块的重要一环以及很多公司的最后一环。近些年博通、Qorvo、Skyworks 等公司通过兼并整合,兼具生产独立的滤波器和前端模块的能力。日本企业如 TDK、村田、太阳诱电等目前仍主要生产分立滤波器元件,这些公司不仅对设备制造商直供集成式的滤波器,也向射频前端模块生产商提供滤波器元件生产外包服务。射频前端模组化是目前国际业界积极布局的主赛道。高端手机注重模组化,分立器件仍在中低端市场占重要地位。高端手机注重模组化,分立器件仍在中低端市场占重要地位。根据 Yole 及SystemsPlus Consulting 对主流厂

143、商手机拆解发现,智能手机从低端到高端,模组成本占比逐步提升,苹果、三星等高端机型中模组化程度非常高,射频前端成本也较高。未来市场整体有射频前端集成度提升趋势,高端市场射频前端集成度将持续提升,但考虑成本问题,国产安卓系厂商产品中,射频前端仍将大量采用分立器件。三安光电(600703)公司深度报告 51 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 图表103:不同型号智能手机射频前端成本占比(按供应商)图表104:主流智能手机厂商射频前端及连接架构趋势 资料来源:Yole,方正证券研究所 资料来源:Yole,方正证券研究所 近年来逐步有内资优秀厂商切入滤波器赛道,但技术仍与国际水

144、平有较大差距。近年来逐步有内资优秀厂商切入滤波器赛道,但技术仍与国际水平有较大差距。国内从事 SAW 滤波器布局的厂商包括三安、卓胜微,中电 26 所、中电 55 所(德清华莹)、麦捷科技、信维通信、好达电子等,BAW 滤波器厂商包括中电 26 所、开元通信、天津诺斯等。技术方面,国内厂商起步晚,而滤波器的性能受设计与制造工艺影响大,高性能滤波器设计和制造工艺(专利)大多掌握在美日 IDM 厂商中,国内滤波器的代工工艺不够成熟。模组化方面,掌握多种射频前端芯片工艺是模组化前提,尤其是滤波器和 PA 的制造和集成。外资厂商通过并购整合方式占领射频前端模块市场,而国内厂商目前在滤波器等分立器件领域

145、技术以及先进封装工艺的差距,使得国内模组化进展较为缓慢。三安日本设立研发中心,吸引人才储备技术。三安日本设立研发中心,吸引人才储备技术。依托日本在滤波器芯片设计、制造及应用方面的人才及技术优势,三安 2017 年在日本设立滤波器研发中心,吸收日本研发人员,储备日本在滤波器行业的技术资源,进行滤波器的研发配合射频前端模组布局。南安投资南安投资 333333 亿,包含射频、滤波器产业化项目。亿,包含射频、滤波器产业化项目。2017 年 12 月,公司拟投资 333亿元在泉州芯谷南安园区投资若干项目,其中包括射频、滤波器的研发与制造产业化项目。2018 年,公司滤波器产品研发及可靠性验证取得实质性进

146、展,进入客户送样阶段,同时公司滤波器业务相关设备逐步到厂。2019 年上半年,滤波器产线设备到位并进入全面安装调试阶段,2019 年底,产线持续扩充备货中。公司Band1+Band3 四工器性能达行业前沿水平,为国内首个能够提供 PhaseVNR 架构所需的全套四工器和双工器产品的企业,目前滤波器产能达 150KK/月。从晶体到封装,垂直布局滤波器。从晶体到封装,垂直布局滤波器。三安计划垂直布局滤波器,福建晶安负责钽酸锂衬底片研发生产,三安集成与泉州三安为滤波器晶圆生产基地,未来公司将逐步完成从滤波器工艺技术,滤波器产品线,到先进封装的布局。三安光电(600703)公司深度报告 52 敬 请

147、关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 7 盈利预测及投资建议 L LEDED 应用产品:应用产品:公司 LED 应用产品主要为 LED 车灯,受益于新能源车渗透率持续提升,车用 LED 渗透率持续提升,汽车智能化和个性化趋势推动汽车照明各项新应用快速发展,ADB 前照灯、多色氛围灯、贯穿式尾灯的不断推广应用,为汽车照明市场贡献新的增量,我们预计公司 LED 应用产品业务在 2023-2025 年实现营收 25.45/34.35/41.22 亿元,毛利率分别为 14.0%/15.0%/15.0%。L LEDED 芯片销售:芯片销售:公司 LED 芯片销售业务主要包括 LED 外延片

148、和 LED 芯片。行业方面,LED 面板市场已经出现拐点,量价均在 2023 年 Q3 出现回暖,Mini/Micro LED的持续放量为主要的业务驱动因素,公司作为 LED 芯片龙头,在新兴领域率先布局,预计业绩将更快兑现,我们预计公司 LED 芯片销售业务在 2023-2025 年实现营收 54.36/59.79/65.77 亿元,毛利率分别为 18.0%/18.0%/18.0%。集成电路芯片:集成电路芯片:公司集成电路芯片业务包括 1)GaAs、GaN、LT/LN;2)GaN、SiC;3)GaAs、InP。目前公司碳化硅处于产能爬坡阶段,氮化硅在电子电力功率的重要性逐渐提高,我们预计公司

149、的集成电路业务将实现快速增长,2023-2025 年将实现营收 29.57/50.28/75.41 亿元,预计毛利率为 16.0%/25.0%/27.0%。图表105:三安光电分业务营收及毛利率预测 资料来源:Wind,方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 53 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 综上所述,我们看好公司所具备的技术积累和优势,公司市场开拓以及新品放量持续推进,LED 行业拐点已来,2023Q4 行业需求逐渐旺盛,公司稼动率渐升,且公司营收体量大,净利率的小幅改善将带来较为可观的利润提升,我们预计公司在 2023/2024/2025 年分

150、别实现营业收入 144.40/180.44/219.45 亿元,同比增长9.2%/25.0%/21.6%,实现归母净利润 4.26/14.70/20.38 亿元,同比增长-37.8%/244.8%/38.7%,公司 24/25 年 PE 为 46.5/33.5X。我们选取聚灿光电、天岳先进、光讯科技等公司作为可比公司,基于以下考虑:聚灿光电、乾照光电与公司主营业务均为 LED 芯片及外延片的研发与销售、天岳先进与公司均从事碳化硅衬底的研发与销售,我们计算出 2024/2025 年可比公司平均 PE 分别为 86.2/43.5X,公司估值与可比公司相比具备较强的估值吸引力,维持“强烈推荐”评级。

151、图表106:可比公司估值对比 资料来源:Wind,方正证券研究所;注:总市值选取 2024/3/5 收盘价,可比公司归母净利及 PE 选取 Wind 一致预测 8 风险提示 LEDLED 行业需求不及预期:行业需求不及预期:宏观经济包括房地产周期下行可能会影响 LED 芯片的整体需求,需求下降进而可能引发产业降价竞争,对公司毛利率及盈利能力产生压力。化合物半导体业务进展不及预期:化合物半导体业务进展不及预期:化合物半导体研发及量产工艺难度大,碳化硅等功率器件车规级应用验证周期长,公司化合物半导体研发、量产及客户导入进度若不及预期,可能会对公司营收及盈利水平造成不利影响。国际贸易纷争风险:国际贸

152、易纷争风险:近年来随着国际贸易保护主义抬头,若公司半导体相关业务产能建设所需的设备材料等的获得受到限制,则可能会对公司业务经营带来负面影响。三安光电(600703)公司深度报告 54 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款 附录:公司财务预测表 单位:百万元(人民币)资产负债表资产负债表 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 利润表利润表 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E 流动资产流动资产 2213522135 2114521145 1935219352 20995209

153、95 营业总收入营业总收入 1322213222 1444014440 1804418044 2194521945 货币资金 9526 6671 2595 457 营业成本 10865 12428 14988 17896 应收票据 2177 2424 2992 3645 税金及附加 164 176 218 268 应收账款 3160 3411 4046 5116 销售费用 167 191 226 281 其它应收款 149 121 184 218 管理费用 764 977 1101 1364 预付账款 491 748 817 954 研发费用 584 751 812 988 存货 5807 6

154、863 7789 9583 财务费用 377 343 292 421 其他 826 907 930 1022 资产减值损失-587 0 3 1 非流动资产非流动资产 3625536255 3994239942 4423244232 4714147141 公允价值变动收益 15 0 0 0 长期投资 439 544 685 780 投资收益 39 0 0 0 固定资产 22685 25700 29017 31688 营业利润营业利润 858858 465465 15801580 21572157 无形资产 4852 5330 5761 6197 营业外收入 33 67 40 47 其他 8278

155、 8367 8769 8476 营业外支出 37 59 67 54 资产总计资产总计 5838958389 6108761087 6358463584 6813668136 利润总额利润总额 854854 473473 15531553 21492149 流动负债流动负债 1168711687 1336013360 1611416114 1882918829 所得税 169 47 84 112 短期借款 3981 5004 6258 7573 净利润净利润 685 426 1469 2037 应付账款 3192 3300 4187 5003 少数股东损益 0 0 0 0 其他 4514 505

156、6 5669 6253 归属母公司净利润归属母公司净利润 685685 426426 14691469 20372037 非流动负债非流动负债 87558755 93969396 90969096 88968896 EBITDA 4225 4121 5459 6728 长期借款 3350 4350 4050 3850 EPS(元)0.15 0.09 0.29 0.41 其他 5406 5046 5046 5046 负债合计负债合计 2044320443 2275622756 2521025210 2772527725 主要财务比率主要财务比率 2022A2022A 2023E2023E 202

157、4E2024E 2025E2025E 少数股东权益 0 0 0 0 成长能力成长能力(同比增长率同比增长率%)股本 4989 4989 4989 4989 营业总收入 5.17 9.21 24.96 21.62 资本公积 21221 21150 21150 21150 营业利润-51.02-45.80 239.81 36.48 留存收益 12403 12829 14298 16335 归属母公司净利润-47.83-37.80 244.77 38.68 归属母公司股东权益 37947 38331 38374 40411 获利能力获利能力(%)%)负债和股东权益负债和股东权益 5838958389

158、 6108761087 6358463584 6813668136 毛利率 17.83 13.93 16.93 18.45 净利率 5.18 2.95 8.14 9.28 现金流量表现金流量表 2022A2022A 2023E2023E 2024E2024E 2025E2025E ROE 1.81 1.11 3.83 5.04 经营活动现金流经营活动现金流 800800 25312531 47154715 42474247 ROIC 1.97 1.47 3.43 4.51 净利润 685 426 1469 2037 偿债能力偿债能力 折旧摊销 3068 3304 3614 4157 资产负债率

159、(%)35.01 37.25 39.65 40.69 财务费用 347 360 426 473 净负债比率(%)-1.03 12.60 25.69 32.45 投资损失-39 0 0 0 流动比率 1.89 1.58 1.20 1.12 营运资金变动-3800-1557-784-2380 速动比率 1.31 0.98 0.64 0.53 其他 539-2-10-40 营运能力营运能力 投资活动现金流投资活动现金流-41044104 -69926992 -78937893 -70277027 总资产周转率 0.25 0.24 0.29 0.33 资本支出-4032-7082-7753-6931

160、应收账款周转率 4.69 4.40 4.84 4.79 长期投资-96-106-141-95 应付账款周转率 3.67 3.83 4.00 3.89 其他 24 196 0 0 每股指标每股指标(元元)筹资活动现金流筹资活动现金流 98849884 16061606 -897897 642642 每股收益 0.15 0.09 0.29 0.41 短期借款 1667 1023 1254 1315 每股经营现金 0.16 0.51 0.94 0.85 长期借款 750 1000-300-200 每股净资产 7.61 7.68 7.69 8.10 普通股增加 510 0 0 0 估值比率估值比率 资

161、本公积增加 7389-71 0 0 P/E 114.40 160.18 46.46 33.50 其他-431-346-1851-473 P/B 2.26 1.78 1.78 1.69 现金净增加额现金净增加额 65986598 -28552855 -40764076 -21382138 EV/EBITDA 20.17 17.74 14.31 12.09 数据来源:wind 方正证券研究所 三安光电(600703)公司深度报告 55 敬 请 关 注 文 后 特 别 声 明 与 免 责 条 款分析师声明分析师声明 作者具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格,保证报告所采用的数据和信息均来自公

162、开合规渠道,分析逻辑基于作者的职业理解,本报告清晰准确地反映了作者的研究观点,力求独立、客观和公正,结论不受任何第三方的授意或影响。研究报告对所涉及的证券或发行人的评价是分析师本人通过财务分析预测、数量化方法、或行业比较分析所得出的结论,但使用以上信息和分析方法存在局限性。特此声明。免责声明免责声明 本研究报告由方正证券制作及在中国(香港和澳门特别行政区、台湾省除外)发布。根据证券期货投资者适当性管理办法,本报告内容仅供我公司适当性评级为 C3 及以上等级的投资者使用,本公司不会因接收人收到本报告而视其为本公司的当然客户。若您并非前述等级的投资者,为保证服务质量、控制风险,请勿订阅本报告中的信

163、息,本资料难以设置访问权限,若给您造成不便,敬请谅解。在任何情况下,本报告的内容不构成对任何人的投资建议,也没有考虑到个别客户特殊的投资目标、财务状况或需求,方正证券不对任何人因使用本报告所载任何内容所引致的任何损失负任何责任,投资者需自行承担风险。本报告版权仅为方正证券所有,本公司对本报告保留一切法律权利。未经本公司事先书面授权,任何机构或个人不得以任何形式复制、转发或公开传播本报告的全部或部分内容,不得将报告内容作为诉讼、仲裁、传媒所引用之证明或依据,不得用于营利或用于未经允许的其它用途。如需引用、刊发或转载本报告,需注明出处且不得进行任何有悖原意的引用、删节和修改。评级说明:评级说明:类

164、别类别 评级评级 说明说明 公司评级 强烈推荐 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有20%以上的涨幅。推荐 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有10%以上的涨幅。中性 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数在-10%和10%之间波动。减持 分析师预测未来12个月内相对同期基准指数有10%以上的跌幅。行业评级 推荐 分析师预测未来12个月内行业表现强于同期基准指数。中性 分析师预测未来12个月内行业表现与同期基准指数持平。减持 分析师预测未来12个月内行业表现弱于同期基准指数。基准指数说明 A股市场以沪深300 指数为基准;香港市场以恒生指数为基准,美股市场以标普500指数为基准。方正证券研究所联系方式:方正证券研究所联系方式:北京:西城区展览馆路 48 号新联写字楼 6 层 上海:静安区延平路71号延平大厦2楼 深圳:福田区竹子林紫竹七道光大银行大厦31层 广州:天河区兴盛路12号楼隽峰苑2期3层方正证券 长沙:天心区湘江中路二段36号华远国际中心37层 E-mail:

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