砷化镓主要用于微波功率器件，即工作在微波波段（频率300~300000MHz 间）的半导体器件。5G 带动砷化镓需求量新一轮成长，根据 Strategy Analytics 调查数据，2017 年全球砷化镓元件市场总产值约为 88.3 亿美元，国外 IDM 厂商抢占砷化镓半导体市场先机，目前全球砷化镓半导体市场份额最大的 Skyworks，但砷化镓半导体代工经营模式出现，中国台湾的稳懋成为砷化镓晶圆代工领域龙头。

l 氮化镓半导体：微波器件首选材料， 功率器件未来应用前景广阔

氮化镓材料由于禁带宽度达到 3.4eV，与 SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为第三代半导体材料，也称为宽禁带半导体。由于氮化镓具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速度大、热导率高、介电常数小、化学性质稳定和抗辐射能力强等优点，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一，氮化镓大功率器件未来应用前景广阔，全球氮化镓半导体市场潜在规模达 94 亿美元。

l 碳化硅半导体：高功率器件用途广泛，应用市场将逐步拓展

SiC（碳化硅）是一种由硅（Si）和碳（C）构成的化合物半导体材料，不仅绝缘击穿场强是 Si 的 10 倍，带隙是 Si 的 3 倍，被认为是一种超越 Si 极限的功率器件用材料。SiC 功率半导体适合用于深井钻探、太阳能逆变器（实现直流与交流的转换）、风能逆变器、电动汽车与混合动力汽车、工业驱动以及轻轨牵引等需要大功率电源转换的应用。

l 国产替代有望加速，三安光电取得国内重要客户的合格供应商认证

以砷化镓/氮化镓/碳化硅为代表的化合物半导体的市场规模高达百亿美元，代工模式拥有强大的市场竞争力，国家政策扶持将加速化合物半导体的国产化进程，2014 年，三安光电成立子公司三安集成电路有限公司，开始切入化合物半导体领域，同年通讯微电子（一期）项目基建工程开工，根据公司半年报，三安集成已取得国内重要客户的合格供应商认证，并与行业标杆企业展开业务范围内的全面合作。

国联万众 | 智芯研报

一、砷化镓半导体：5G 带动砷化镓需求量新一轮成长，代工经营模式发展壮大

砷化镓主要用于微波功率器件，即工作在微波波段（频率300~300000MHz间）的半导体器件。在手机无线网络中，系统中的无线射频模组必定含有两个关键的砷化镓半导体零组件：以HBT设计的射频功率放大器（RF PA）和以pHEMT设计的射频开关器。

传统2G手机中，一般需要2个功率放大器（PA），且只有一个频段，噪声要求低，使用1个射频开关器；到了3G时代，一部手机平均使用4颗PA，3.5G平均使用6颗PA，使用2个射频开关器；4G时代的手机平均使用7颗PA，4个射频开关器。4G的射频通信需要用到5模13频；下一代5G技术，其传输速度将是现行4G LTE的100倍，目前只有砷化镓功率放大器可以实现如此快速的资料传输，4G及未来的5G通讯已成为砷化镓微波芯片重要的成长动能之一。

由于砷化镓高频传输的特性，除了在手机应用中飞速成长外，平板电脑、笔记本电脑中搭载的WiFi模组、固定网络无线传输，以及光纤通讯、卫星通讯、点对点微波通讯、有线电视、汽车导航系统、汽车防撞系统等，也分别采用1~4颗数量不等的功率放大器，这都是推动砷化镓成长的强大动力。根据StrategyAnalytics调查数据，2017年全球砷化镓元件市场总产值约为88.3亿美元，较2016年的81.9亿美元成长7.8%。

砷化镓半导体代工经营模式出现。在无线通讯的拉动下砷化镓微波功率半导体需求量快速增长，考虑到半导体制造需要巨额的研发和设备投入，产品价格下降快等因素，未来在砷化镓整体产业拥有竞争力，砷化镓半导体垂直分工的经营模式出现。尽管目前砷化镓半导体主要由美国三家IDM厂商（Skyworks，TriQuint与RFMD合并而成的Qorvo，Avago）占据，但近年来，晶圆代工在整个市场中的占比不断提高。其中中国台湾的稳懋是砷化镓晶圆代工领域龙头，主要客户为Avago、Murata、Skyworks、RDA、Anadgics等。

二、氮化镓半导体：微波器件首选材料， 功率器件未来应用前景广阔

氮化镓材料由于禁带宽度达到3.4eV，与SIC、金刚石等半导体材料一起，被誉为第三代半导体材料，也称为宽禁带半导体。由于氮化镓具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子速度大、热导率高、介电常数小、化学性质稳定和抗辐射能力强等优点，成为高温、高频、大功率微波器件的首选材料之一。

在各国政策的大力推进下，国际半导体大厂纷纷将目光投向氮化镓功率半导体领域。随着Si材料达到物理极限，氮化镓因各方面优异的电学性能被认为是未来半导体材料的首选。传统半导体厂商关于氮化镓器件的收购和合作、许可协议不断发生，氮化镓功率半导体已经成了各家必争之地。Ma-com原先为摩托罗拉下属微波/射频解决方案部门，自2013年起产品逐步由砷化镓半导体拓展到氮化镓器件，公司毛利率一路攀升，目前已高达50%以上。

氮化镓大功率器件未来应用前景广阔。由于对高速、高温和大功率半导体器件需求的不断增长，使得氮化镓材料器件逐渐被半导体市场应用。根据MA-COM预计，未来随着氮化镓半导体在新能源、智能电网、信息通讯设备及4C产业的应用逐步拓展，全球氮化镓半导体市场潜在规模达94亿美元。

三、碳化硅半导体：高功率器件用途广泛，应用市场将逐步拓展

SiC（碳化硅）是一种由硅（Si）和碳（C）构成的化合物半导体材料，不仅绝缘击穿场强是Si的10倍，带隙是Si的3倍，而且在器件制作时可以在较宽范围内控制必要的p型、n型，所以被认为是一种超越Si 极限的功率器件用材料。

SiC材料能够同时实现高耐压、低导通电阻、高频这三个特性。SiC的绝缘击穿场强大约是Si的10倍，因此与Si器件相比，能够以具有更高的杂质浓度和更薄的厚度的漂移层制作出600V～数千V的高耐压功率器件。高耐压功率器件的阻抗主要由该漂移层的阻抗组成，因此采用SiC可以得到单位面积导通电阻非常低的高耐压器件，使用SiC材料可以大幅缩减功率器件的体积。

另外SiC的导热率远高于其他材料，因此SiC功率器件即使在高温下也可以稳定工作。目前由于受到封装的耐热可靠性限制，SiC器件只保证在150℃~175℃稳定工作，随着未来封装技术的发展，有望实现200℃以上温度下的稳定工作。

SiC功率半导体适合用于深井钻探、太阳能逆变器（实现直流与交流的转换）、风能逆变器、电动汽车与混合动力汽车、工业驱动以及轻轨牵引等需要大功率电源转换的应用。SiC功率半导体瞄准的市场是大约600V以上的耐压用途，GaN功率半导体瞄准的耐压区域比SiC功率半导体低，大约为十几V~600V，GaN功率半导体在此应用范围内能否实现普及，其关键问题在于性价比是否能够超越传统的Si功率半导体（MOSFET）。

四、民用市场国产替代即将开启，国产替代加速

全球化合物半导体规模合计近百亿美元，比肩LED市场。在前面部分，我们已经讲过我国已经是全球功率半导体最大消费市场，占到了全球一半的份额。

军事应用有望成为化合物半导体实现国产化的突破口。砷化镓/氮化镓材料现在正处于发展阶段，目前全球该领域参与者数量远远小于硅，市场分布较为均衡，这对于国内厂商来说易于寻找突破口，快速追赶国际先进水平。目前国内从事砷化镓/氮化镓芯片制造的多为军工科研院所，如中电五十五所、中电十三所等，主要从事科学研发，难以实现批量生产，有望成为突破口。

民用市场国产替代即将开启。目前设计领域，国内第三大IC设计厂商锐迪科（RDA），依托大陆强大的白牌手机制造业迅速发展，在白牌手机的PA、蓝牙、FM Turner、DVB-STuner市场均为中国第一。锐迪科的砷化镓微波半导体产品是由中国台湾的稳懋来代工生产。另外包括国民技术、汉天下等设计公司，均是三安光电未来潜在客户。

由于对产业安全和国家信息安全的关注日益升级，我国于14年6月公布了《国家集成电路产业发展推进纲要》，将发展集成电路产业上升为国家战略，并对集成电路产业产值以及制造与封测技术的发展提出了具体的要求。同时，通过产业基金、税收优惠、金融支持等措施对我国IC企业的发展提供保障。目前我国砷化镓/氮化镓半导体受制于国际半导体巨头，处于被动局面，将是《纲要》扶持发展的重点。

综上所述，以砷化镓/氮化镓/碳化硅为代表的化合物半导体的市场规模高达百亿美元，代工模式拥有强大的市场竞争力，国家政策扶持将加速化合物半导体的国产化进程。2016年全球砷化镓元件市场总产值约为81.9亿美元，氮化镓半导体市场潜在规模达94亿美元，2016 年全球SiC功率半导体市场约5亿美元，预计未来SiC功率半导体市场容量有望超过20亿美元，随着我国对产业安全和国家信息安全的关注日益升级，将发展集成电路产业上升为国家战略，政策扶持将加速二/三代半导体的国产化进程。

2014年，公司成立子公司三安集成电路有限公司，开始切入化合物半导体领域，同年通讯微电子（一期）项目基建工程开工。2015年7月三安光电非公开发行1.57亿股募集资金35亿元，其中16亿元用于投资通讯微电子器件（一期）项目，建设GaAs/GaN外延片产线各一条、适用于专业通讯微电子市场的GaAs高速半导体芯片与GaN高功率半导体芯片生产线各一条。项目建设周期为45个月，建设完成后，将形成通讯用外延片36万片/年、通讯用芯片36万片/年的产能，预计完全达产后贡献年销售收入40.15亿元（不含税），新增年净利润5.96亿元。

三安集成电路进展顺利。根据公司2018年半年报显示，三安集成电路砷化镓射频已与103家客户有业务接触，出货客户累计58家，14家客户已量产，达89种产品，产品性能及稳定性获客户一致好评；氮化镓射频已实现客户送样，初步性能已获客户认可；科技部重点研发项目取得重大突破，提前完成阶段性结题指标，核高基重大专项—5G移动通信功放芯片项目按计划正常进行中；电力电子产品已完成国内外客户产品验证并批量供货，己进入量产阶段；光通讯芯片已累计送样26件，部分产品实现量产并已实现销售。

三安集成电路于2016年与GCS成立三安环宇。2016年11月，公司与GCS（环宇通讯半导体有限责任公司）合资成立子公司三安环宇，其中三安出资204万美元，股权占比51%。环宇是全球知名的化合物半导体代工厂，2017年GaAs代工市场份额占比达到7.2%，位居全球第三，仅低于稳懋和宏捷，更重要的是GCS拥有丰富全面的化合物半导体制造技术，此次合作将有利于公司提升射频通讯和光通讯元件技术水平和构筑相关专利平台，同时有望引入环宇已有客户资源。

目前GCS拥有2寸、3寸和4寸的GaAs、InP、GaN和SiC晶圆产能，其中以4寸产能为主，提供包括磷化铟镓（InGaP）异质介面双极电晶体（HBT）、磷化铟HBT、 PHEMT、HFET、GaN HEMT、 THz混频器二极管与积体被动元件（IPD）等制程技术。在多元化业务驱动下，公司的营收快速增长，2017年营业收入达4.23亿元，毛利率高达46.5%。

2019年1月21日，公司发布关于控股东引入战略投资者的提示，引入安芯基金、泉州金控和兴业信托，协议约定：兴业信托、泉州金控、安芯基金向三安集团增资不低于54亿元，泉州金控向三安集团提供6亿元流动性支持。公司此次引入战略投资者将大幅增加公司控股东的现金流，改善财务报表结构，降低控股股东股权质押比例。

根据公司半年报，三安集成已取得国内重要客户的合格供应商认证，并与行业标杆企业展开业务范围内的全面合作。射频业务 HBT、pHEMT 代工工艺线已经批量供货并得到客户一致好评，产品涵盖 2G-5G 手机射频功放 WiFi、物联网、路由器、通信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用；电力电子业务已推出高可靠性，高功率密度的碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化镓功率器件，产品主要应用于新能源汽车，充电桩，光伏逆变器等电源市场；光通讯业务已具备生产DFB、 VCSEL、 PD APD 等数通产品的能力，产品主要应用于光纤到户， 5G 通信基站传输，数据中心以及消费类终端的 3D 感知探测等应用市场；滤波器业务产线设备已到位并进入全面安装调试阶段，预计今年产线全面组建完成投产。