三安光電2014年成立全資子公司三安集成，是國內第一家6寸化合物半導體晶圓代工廠，開發砷化鎵、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現銷售收入3.75億元，同比增長680%。

 

現階段，砷化鎵射頻出貨客戶累計將近100家、氮化鎵射頻產品重要客戶產能正逐步爬坡；電力電子產品客戶累計超過60家，27種產品已進入批量量產階段；光通訊業務除擴大現有中低速PD/MPD產品的市場領先份額外，高端產品10GAPD/25GPD、VCSEL和DFB發射端產品均已在行業重要客戶處驗證通過，進入批量試產階段；濾波器產品開發性能優越，產線持續擴充及備貨中。

 

短期來看，射頻是三安集成主要收入來源，公司射頻業務產品應用于2G-5G手機射頻功放WiFi、物聯網、路由器、通信基站射頻信號功放等市場應用；其中手機用射頻器件以GaAs為主，基站用射頻器件以GaN為主，為更好保持綜合競爭力，650VGaN工藝開發已經取得突破，某國際化大客戶下單，開始流片驗證。

 

三安光電目前在長沙設立子公司湖南三安從事碳化硅等第三代半導體的研發及產業化項目，項目正處于建設階段。

 

三安光電電力電子業務主要在湖南全資子公司進行，公司從SiC襯底到外延到模組都有布局。三安光電長沙項目將包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業鏈，研發、生產及銷售6寸SiC導電襯底、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。

 

 

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

 

預計GaAs射頻業務占砷化鎵晶圓市場份額超過50%，而隨著通信技術向5G演進，因為5G的高頻特性，GaAs將仍然是手機功率放大器采用的主流技術。除在IC產品應用以外，也可加入其它元素改變能帶隙及其產生光電反應，達到所對應的光波波長，制作成光電子器件。

 

GaN主要用于射頻、功率和光電子等領域。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。主要應用場景覆蓋射頻、快充、變頻器等領域。根據Grand view research的測算及預測，2019年全球GaN器件市場規模約14億美元，從2020-2027年復合增速有望達到19.8%。

 

SiC在高功率領域優勢明顯。碳化硅相比硅材料有10倍的臨界電場擊穿強度，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2400V，碳化硅場效應管耐壓可達數萬伏。

 

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、軌交等領域有望取代IGBT。根據Yole預測，2020年全球SiC器件市場規模預計達到5億美元，2022年有望達到10億美元。

 

 

就整體而言，功率器件是化合物半導體材料的藍海賽道。雖然目前依舊是硅材料主導功率器件市場，但SiC與GaN材料將逐步改變當今市場格局，因為在需要大功率和耐高壓(>600V)高電流特性時，使用SiC組件會較為有利；而在需要高頻切換和中低壓環境時，使用GaN組件會較有利。

 

現階段，新能源車是功率器件需求增長的重要驅動因素。在新能源車上，SiC器件對于IGBT具有替代潛力。目前電動汽車用到的主流功率器件是硅基IGBT。但是IGBT在能量轉換效率、功率、耐高溫和耐高壓方面均遜色于SiC。尤其在能量轉化效率方面，純電動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是國內首款應用自主開發SiC模塊的電動汽車。預計到2023年，比亞迪將在旗下的電動車中，實現SiC車用功率半導體對硅基IGBT的全面替代。伴隨第三代半導體在關鍵領域逐漸替代硅基半導體，三安光電子公司三安集成有望直接受益。