【研報】半導體行業：砷化鎵本土閉環碳化硅等待“奇點時刻”-210228（23頁）.pdf

1、GaN 在 5G 宏基站射頻 PA的大發展相較于 Si 和 GaAs 的前兩代半導體材料，GaN 和 SiC 同屬于寬禁帶半導體材料，具有擊穿電場強度高、飽和電子漂移速度高、熱導率大、介電常數小等特點，具有低損耗和高開關頻率的特點，適合于制作高頻、大功率和小體積高密度集成的電子器件。GaN 的市場應用偏向微波器件領域、高頻小電力領域（小于 1000V）和激光器領域。相比硅 LDMOS（橫向雙擴散金屬氧化物半導體技術）和 GaAs 解決方案，GaN 器件能夠提供更高的功率和帶寬，并且GaN 芯片每年在功率密度和封裝方面都會取得飛躍，能比較好的適用于大規模MIMO 技術，GaN HEMT（高電子遷

2、移率場效晶體管）已經成為 5G 宏基站功率放大器的重要技術。目前在宏基站上 GaN 主要采用使用 SiC 襯底（GaN on SiC），由于 SiC 作為襯底材料和 GaN 的晶格失配率和熱失配率較小，同時熱導率高，更容易生長高質量的 GaN 外延層，能滿足宏基站高功率的應用。除了運用在基站，消費電子快充市場是 GaN 另外一個快速增長的領域。相較于硅基功率器件，GaN 能大大縮小手機充電器體積。消費電子級快充主要采用硅基襯底（SiC on Si）。雖然在硅襯底上難生長高質量 GaN 外延層，但是成本遠低于 SiC 襯底，同時能滿足手機充電等較小的功率需求。隨著安卓廠商和第三方配套廠商陸續推出

3、相關產品， GaN 快充有望在消費電子領域快速普及。在光電子領域，憑借寬禁帶、激發藍光的獨特性質，GaN 在高亮度 LED、激光器等應用領域具有明顯的競爭優勢。 SiC 有望顛覆汽車功率半導體未來與 GaN 同屬于寬禁帶材料的 SiC 同樣具有飽和電子漂移速度高、擊穿電場強度高、熱導率大、介電常數小、抗輻射能力強等特點，并且與 GaN 相比， SiC 熱導率是 GaN 的三倍，并且能達到比 GaN 更高的崩潰電壓，因此在高溫和高壓領域應用更具優勢, 適用于 600V 甚至 1200V 以上的高溫大電力領域，如新能源汽車、汽車快充充電樁、光伏和電網。來源：Infineon、國金證券研究所 電動車

4、高壓化趨勢明顯。在乘用電動車領域，目前車輛電壓普遍 300-400V 左右。隨著技術的發展，車企們追求更強動力性能和快充性能的意愿更為迫切，比亞迪唐的額定電壓超過 600V，保時捷 Taycan 電壓平臺為 800V。超級快充和功率提升促使電動汽車不斷邁向高壓化。 電動車碳化硅方案帶來四大優勢。目前電動車（不包括 48V MHEV）系統架構中涉及到功率器件的組件包括：電機驅動系統中的主逆變器、車載充電系統（OBC，On-board charger）、電源轉換系統（車載 DC-DC）和非車載充電樁。電動汽車采用碳化硅解決方案可以帶來四大大優勢：1.可以提高開關頻率降低能耗。采用全碳化硅方案逆變器開關損耗下降 80%，整車能耗降低 5%-10%；2.可以縮小動力系統整體模塊尺寸，以豐田開發的碳化硅 PCU 為例，其體積僅為傳統硅 PCU 的五分之一 3.在相同續航情況下，使用更小電池，減少