1-Standard 12289; Warum Investitionen in Halbleitermaterialien der dritten Generation empfehlen
1. Die nachgeschaltete Unterteilung von Leistungshalbleitern treibt das explosive Nachfragewachstum an, das die Anwendung der Halbleitermaterialien der dritten Generation vorantreiben wird
Power-Halbleiter wird in der Elektronikindustrie weit verbreitet und ist in der Technologie relativ ausgereift. Derzeit wird Siliziumwafer als Substrat verwendet, mit geringer Bandlückenbreite. Allgemein wird vom Markt akzeptiert, dass die Wachstumselastizität nicht groß ist und die Gesamtskala stabil bleibt.Der Unterschied besteht darin, dass wir glauben, dass der zukünftige Leistungshalbleiter einen Trend von hoher Leistung, hohem Wachstum und hoher Konzentration zeigen wird, der die Anwendungsnachfrage der Halbleitermaterialien der dritten Generation antreiben wird. Die Hauptgründe dafür sind: 1) das Wachstum nachgeschalteter Schwellenindustrien ist signifikant; 2) die Selbstversorgungsrate ist noch niedrig, und der Substitutionsraum ist riesig; 3) zukünftige KonzentrationDie Zersplitterung der Produkte wird sich verbessern, und hochwertige Produkte wie IGBT und MOSFET werden gleichzeitig die Leistung und die technischen Barrieren verbessern, und die nachgelagerte Abhängigkeit von High-End-Produkten wird entsprechend zunehmen.Der Power-Halbleiter-Markt ist groß und die Durchlässigkeit neuer Halbleitersubstratmaterialien wird aufgrund seiner hohen Leistung weiter verbessert.
2. Unter dem Hintergrund der Verschärfung der Handelsreibung und Moore s Gesetz bietet das zugrunde liegende Material die Möglichkeit, die Kurve zu überholen
Die US-Sanktionen gegen Huawei wurden nicht verringert, und verschiedene technische Umlenkung und Unterdrückung wurden verstärkt. Die Bedeutung der zugrunde liegenden Materialien kann nicht ignoriert werden.Die USA wollen Huawei's Fähigkeit beschränken, Halbleiter im Ausland zu entwerfen und herzustellen, indem sie US-Technologie und Software zum Schutz der nationalen Sicherheit verwenden. Huawei und seine in der Entity-Liste aufgeführten Tochtergesellschaften unterliegen den Exportverwaltungsvorschriften (Ohr), einschließlich der folgenden zweiAspekte: 1) Produkte, die direkt von Huawei und verbundenen Unternehmen hergestellt werden, die Software und Technologie auf der United States Control List (CCL); 2) nach Huawei's Designspezifikationen, Chips und andere Produkte, die von Halbleiterfertigungsanlagen auf der CCL-Liste hergestellt werden, werden in den Vereinigten Staaten in Übersee verwendet. Solche Produkte müssen für Lizenz beim Versand nach Huawei und seinen Filialen beantragen.
Das Gesetz von Moore hat im Silizium-Zeitalter die Effizienzgrenze erreicht, und der TSMC hat begonnen, die Forschung und Entwicklung in 2nm zu erforschen, und der Weg, die Präzision des Prozesses zu erhöhen, ist nicht nachhaltig.Moore s Gesetz war das goldene Gesetz für das Wachstum der IC-Leistung in den letzten Jahrzehnten.Kerninhalte: Wenn der Preis unverändert bleibt, verdoppelt sich die Anzahl der Elemente, die auf der integrierten Schaltung untergebracht werden können, alle 18-24 Monate und die Leistung wird ebenfalls verdoppelt.Nach Angaben von itrs hat der traditionelle Siliziumtransistor die Grenze von 6 nm erreicht.Moore s Gesetz, basierend auf Silizium, wird scheitern.Wenn sich der Halbleiter noch mit Moore s Gesetz entwickelt, ist es notwendig, einen Durchbruch im zugrunde liegenden Material zu bilden.Die Vereinigten Staaten, die EU, Japan und Südkorea sowie andere Länder und regionale Organisationen haben die industrielle Entwicklung durch die Entwicklung von FuE-Projekten geleitet.Die wichtigsten Durchbruchsverfahren sind wie folgt: 1) der Durchbruch der zugrunde liegenden Materialien, zusätzlich zu Galliumnitrid und Galliumarsenid, die Halbleitertechnologie auf Kohlenstoffbasis bricht auch kontinuierlich durch; 2) der durch SIP-Paket repräsentierte High-Density-Integrationsmodus erfüllt bis zu einem gewissen Grad die Entwicklungsnachfrage nach Leistung.
3. Neue Infrastruktur und Unterhaltungselektronik eröffnen Raum für die Binnennachfrage
Die Investitionen in den Bau von inländischen Basisstationen Terminal wird erweitert, und die Inlandsnachfrage wird größer als die der ausländischen Länder sein.Es wird erwartet, dass 5g neue Basisstationen mehr als 80W in 2020 erreichen, von denen die meisten in Form von "Makro-Basisstation als Hauptstation und kleine Basisstation als Hilfsnetzbetrieb" sein werden.Im Zusammenhang mit der hohen Frequenz und der hohen Geschwindigkeit des RF-Terminals wird die Durchlässigkeit der Halbleitermaterialien der dritten Generation erheblich verbessert werden. In 2023 wird die Marktskala von Gan RF in Basisstation US $520million erreichen, mit einer jährlichen Composite-Wachstumsrate von 22.8%.Mit der Entwicklung von Gan-Technologie und -Skala wird die Durchlässigkeit von Gan PA in Zukunft voraussichtlich kontinuierlich zunehmen, und es wird erwartet, dass die Marktdurchdringungsrate 85% um 2023 überschreiten wird.Die Anzahl der PA (Leistungsverstärker), die von der 5g Makrobasis-Station verwendet wird, erreicht 1843200 in 2019 und 73.728000 in 2020, mit einem Jahr-zu-Jahr Wachstum von 4-mal.Es wird erwartet, dass die auf der GaN-Technologie basierende PA dieses Jahr ab 50% im vergangenen Jahr 58% erreichen wird.
Das Ausmaß des Marktes für Konsumelektronik profitiert von der Zunahme der schnellen Ladedurchlässigkeit und der Elektronenisierungsrate des neuen Energiefahrzeugs.Unter der Annahme, dass die schnelle Ladedurchlässigkeit von Gan in den nächsten drei Jahren 1%, 3%, 5%, die tragbare Nachfrage niedriger ist als die des Mobiltelefons-Ends, wobei die Penetrationsrate von 0,5%, 1% und 2% in drei Jahren beträgt; wir erwarten, dass die globale Gan-Ladegeräte-Marktgröße RMB 2441 Mio. in 2020 und RMB 87.774 Milliarden in 2022 sein wird.Bei den neuen Energiefahrzeugen sind die hybriden neuen Energiefahrzeuge mehr als 80% der gesamten neuen Energiefahrzeuge, und Motor und elektrische Steuerung sind die Kernkomponenten.Gan kann für 48vdc/dc und OBC (Bordladegerät) verwendet werden.Yole sagt voraus, dass die Marktgröße im Feld $25million bis 2023 erreichen wird.Neue Energiefahrzeuge sind zweifellos die treibende Kraft des Leistungselektronik-Marktes und auch der wichtigste Wettbewerbsmarkt für verschiedene Technologiewege (Si, SiC und GaN).
2 Kombi-Halbleiter Power profitiert von der rasanten Entwicklung aufstrebender nachgelagerter Bereiche
1. Leistungshalbleiter ist die Kernkomponente der Schaltungskontrolle
Power IC und Power-diskrete Geräte stellen den Großteil der Leistungshalbleiter dar.Die Leistungsgeräte steuern die Umwandlung von Spannung, Strom, Frequenz und AC (AC) DC in elektronische Geräte, um die Funktion der Steuerungskomponenten zu erreichen.Leistungshalbleiter gehört zu einem Unterteilungsfeld von Halbleitern. Es ist das Kerngerät, das die Schaltung durch Änderung des Wechselstroms von elektrischer Energie und der Frequenz von Spannung und Strom steuern kann. Es kann in zwei Kategorien unterteilt werden: Power IC und Power diskrete Geräte.Leistung ICEs ist eine integrierte Schaltung, die Steuerschaltung und High-Power-Gerät in den gleichen Chip integriert. Das Hauptprodukt der Anwendung ist die Energiemanagement, die die Funktionen der Transformation, Verteilung und Erkennung von Spannung und Stromfrequenz übernimmt. Da die Versorgungsspannung und Strom, die von jedem Modul im elektronischen Gerätesystem erforderlich sind, sind, ist Power-Management-Chip erforderlich, um die Leistung von verschiedenen Komponenten zu konvertieren und anzupassenFest.Die Leistungs-diskreten Geräte umfassen hauptsächlich Dioden, Transistoren und Thyristoren, die einen wichtigen Anteil einnehmen. Dazu gehören MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldwirkungstransistor) und IGBT (isolierter Gate-Bipolar-Transistor) mit hervorragender Leistung, ausgezeichneter Steuerungsfähigkeit und Reichweite. In den letzten Jahren ist die Marktskala rasch gewachsen und der Strukturanteil wurde verbessert.
Aus der Sicht der Unterteilungsprodukte hat Leistungshalbleiter aufgrund seiner unterschiedlichen Leistung unterschiedliche Funktionen.
Die Diode hat eine einseitige Leitfähigkeit, d.h. wenn die Anode und Kathode der Diode mit positiver Spannung hinzugefügt werden, ist die Diode eingeschaltet.Wenn die Anode und Kathode mit umgekehrter Spannung hinzugefügt werden, wird die Diode abgeschnitten.Das Ein- und Ausschalten der Diode entspricht daher dem An- und Ausschalten des Schalters.
Thyristor.Thyristoren sind so konzipiert, dass sie mit hohem Strom und hoher Spannung arbeiten und werden in der Regel für die Korrektur von Wechselstrom auf Gleichstrom und die Einstellung von Wechselstrom-Frequenz und Amplitude verwendet.Thyristoren können in Thyristoren (meist Thyristoren genannt) und Thyristoren (GTO) entfernt werden, die alle hochleistungsfähige Geräte sind.
MOSFET ist eine Art Transistor. Der grundlegende Unterschied zwischen MOSFET und dem Standard-Bipolartransistor besteht darin, dass der Source Drain Strom durch Gate-Spannung gesteuert wird, was ihn energiesparender macht als bipolarer Transistor, der eine hohe Basisstromleitung benötigt.Darüber hinaus hat sie die Funktion eines schnellen Abschalts und ermöglicht eine hochfrequente Umschaltung. Da die Arbeitsumgebung höhere Temperaturen tragen kann, eignet sie sich besonders für die Stromversorgung von Haushaltsgeräten, Automobilen und PC-Netzteilen.
IGBT kombiniert einige Eigenschaften des bipolaren Transistors mit MOSFET in einem einzigen Gerät.IGBT und MOSFET unterscheiden sich deutlich voneinander und sind anspruchsvoller in der Fertigung.IGBT-Geräte können mit großem Strom (wie bipolaren Transistoren) umgehen und durch Spannung (wie MOSFET) gesteuert werden, die für Hochenergieanwendungen wie Getriebe, schwere Lokomotive, große Schiffspropeller usw. eingesetzt werden kann.
2. Die Marktskala wächst stetig, und der zukünftige Raum wächst aus aufstrebenden Bereichen
Das globale Marktvolumen ist stetig gewachsen, und die Binnenmarktnachfrage dürfte ein schnelles Wachstum aufrechterhalten.Als grundlegendste Komponente in der elektronischen Ausstattung wurde Leistungshalbleiter in vielen Bereichen weit verbreitet eingesetzt.Aus der Marktskala, so die IHS Markit-Daten, ist die globale Power-Halbleiter-Marktgröße in 2018 etwa 40Milliarden, und es wird erwartet, dass die Marktgröße auf US $44.1 Milliarde um 2021 ansteigt, wobei die Jahreswachstumsrate von 4.1%.China ist der weltweit größte Markt für Halbleiter-Stromverbraucher, und es wird erwartet, die Hochgeschwindigkeitsentwicklung in der Zukunft zu erhalten. Laut IHS Markit-Daten wird die Binnenmarktgröße in 2018 US $13.8 Milliarden erreichen, mit einer Wachstumsrate von 9.5%, die für 35% der globalen Nachfrage verantwortlich ist. Es wird erwartet, dass China s Leistungshalbleiter in Zukunft eine hohe Wachstumsrate beibehalten wird, und die Marktgröße in 2021 wird 159 erreichen.Die jährliche Zinswachstumsrate erreichte 4,8%.Von der inkrementellen Quelle, aufgrund der Verbesserung der nachgelagerten neuen Energie und des Grades der Automobilelektronik, wurde das Einsatzfeld der Leistungshalbleiter von der industriellen Steuerung und der Unterhaltungselektronik bis zu vielen Märkten wie Photovoltaik, Windkraft, Smart Grid, Frequenzumwandlungsgeräte, neue Energiefahrzeuge usw. erweitert. Die Entwicklung des neuen Feldmarkts im nachgelagerten Bereich ist eine wichtige Garantie für die zukünftige Steigerung der Leistungshalbleiter.
Aus Sicht des Anwendungsbereichs ist Leistungshalbleiter an jedem Ort erforderlich, an dem die elektrische Energieumwandlung und Signalumwandlung erforderlich sind.Aus Sicht der Applikationsleistung lässt sich diese in vier Anwendungsszenarien unterteilen:
1) Unterhaltungselektronik / Elektrogeräte, Leistungsspektrum 10w-100w:
Power-Halbleiter ist die Kernkomponente des Lademechanismus, der Leistungsleistung und der Energieeffizienzkontrolle in der Unterhaltungselektronik.Die optimierte Induktions- und Frequenzumwandlungsanfrage macht bei Weißgeräten auch Leistungshalbleiter zum Kern intelligenter Weißgeräte.
2) Neue Energiefahrzeuge und Datenübertragung, Leistungsbereich: 100w-10kw:
Das Elektrifizierungsverhältnis von neuen Energiefahrzeugen hat sich rasch erhöht. Im Vergleich zu elektronischen Kraftstofffahrzeugen hat sich der Wert von neuen Energiefahrzeugen um mehr als fünf Mal erhöht. Die Leistung und Leistungseffizienz der neuen Leistungshalbleiter-Geräte sind der Schlüssel zum Betrieb von Elektrofahrzeugen. Die Leistungskomponenten werden hauptsächlich in Wechselrichter- und Stromquellensteuerungen eingesetzt.
Power-Halbleiter spielt eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der unterbrechungsfreien Stromversorgung und Spannungsstabilität im Rechenzentrum, vor allem für die Rektifizierung, Batterieladung und DC/ac-Inverter.UPS ist eine wesentliche Ausrüstung von IDC, die den Einsatz von Leistungshalbleiterkomponenten im Serversystem stark erhöht. Die zukünftige Verwendung von Galliumnitrid und Energieverhältnis Berechnung wird weiterhin den Einsatz von Leistungshalbleiter im Rechenzentrum zu erhöhen.
3) Erneuerbare Energien und Transport, Leistungsangebot 10kw-1000kw:
Die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien benötigt auch Hochstrom-Halbleiter, da erneuerbare Energien unregelmäßig sind und eine hohe Effizienz der Stromerzeugung erforderlich ist, um eine nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung zu erreichen.Aufgrund der Megawattstunde benötigen Windparks 30-mal mehr Power-Halbleiter-Wert als herkömmliche Kohlekraftwerke.
Der Einsatz von IGBT-Antrieben mit variabler Geschwindigkeit ersetzt in Industrieanwendungen zunehmend traditionelle Motoren, da sie die Energieeffizienz deutlich verbessern können.Auch für die weitere Automatisierung des Kraftwerks ist der Power-Halbleiter entscheidend. Die Revolution der Industrie 4.0 hängt weitgehend von der Erhöhung der Leistung und des Sensorhalbleitergehalts ab, um die Anlagenrobotik zu betreiben.
4) Smart Grid und Energiespeicherung, Leistungsbereich über 1000kW:
Der Verbrauch erneuerbarer Energie (insbesondere Wind- und Sonnenenergie) hat große Herausforderungen für die Stabilität des Smart Grid gebracht, und die Schwierigkeit der Energiespeicherung bringt auch größere Schwierigkeiten bei der Energiespeicherung mit sich.Effektive Energiespeicherung ist entscheidend für die Umwandlung eines höheren Beitrags zur Gesamtenergieerzeugung aus erneuerbaren Energien, und sie muss wieder effektiv umgewandelt werden, nämlich Leistungshalbleiter.
3. China ist der größte Verbrauchermarkt mit einer Selbstversorgungsrate von weniger als 20%
Der Marktanteil von Strom-IC und Power-diskrete Geräte ist fast die Hälfte, IGBT und MOSFET sind relativ groß in diskreten Geräten.Im globalen Power-Halbleiter-Markt teilen Power IC und Power-diskrete Geräte fast den gesamten Marktanteil.Nach der Datenzusammenfassung und Analyse von Yole, IHS und Gartner war der globale Marktanteil von Strom-IC und Stromgeräten in 2018 54% bzw. 46%.Unter ihnen sind die MOSFET- und IGBT-Konten für 17% bzw. 15% auf dem Markt der Leistungsdiskreten-Geräte und die Leistungsdiode / Gleichrichter-Brücke für einen etwas geringeren Anteil, 12%.
In China sind Halbleitermarkt, Strommanagement IC, MOSFET und IGBT für 95% des Marktanteils verantwortlich.Unter ihnen sind der Energiemanagement-IC-Markt für 61% und der größte Anteil mit MOSFET und IGBT-Marktanteil von 20% bzw. 14% zu verzeichnen.Dank der rasanten Entwicklung nachgelagerter Unterhaltungselektronik, neuer Energiefahrzeuge und Kommunikationsindustrie in den letzten Jahren hat der Energiemanagement-IC-Markt ein stetiges Wachstum erhalten. Bis zum 2018 hat die Marktgröße des chinesischen Energiemanagements IC 8.43 Milliarden US-Dollar erreicht.Gleichzeitig werden MOSFET und IGBT mit der rasanten Entwicklung der neuen Energieautomobilindustrie auch einen breiten Wachstumsraum schaffen.
China ist der größte Verbraucher und Importeur in der Welt. Mit der Entwicklung von aufstrebenden nachgelagerten Gebieten hat China offensichtlichen heimischen alternativen Raum.Aufgrund der großen Anwendung von Power-Halbleiter nachgeschaltet ist der Markt generell der Ansicht, dass die Wachstumselastizität der Industrie nicht groß ist und die Gesamtskala stabil bleibt.Der Unterschied besteht darin, dass wir glauben, dass der zukünftige Leistungshalbleiter einen Trend zu hoher Leistung, hohem Wachstum und hoher Konzentration zeigen wird. Die Hauptgründe dafür sind: 1) das Wachstum der aufstrebenden Industrien im nachgelagerten Bereich ist bedeutend: das Wachstum der sich abzeichnenden Anwendungen, die durch die Automobilelektronik im nachgelagerten Bereich repräsentiert werden, wird weiter beschleunigt.Die Nachfrage nach neuen Energiefahrzeugen wird schnell zunehmen. Angenommen, dass die Marktgröße von neuen Energiefahrzeugen in 2025 15Milliarden Yuan erreichen wird, ist der Anstieg der elektronischen Komponenten in neuen Energiefahrzeugen nur RMB 5Milliarden Yuan entsprechend 30% der Autoelektronisierungsrate; 2) die Selbstversorgungsrate ist immer noch niedrig, und der Ersatzraum ist riesig: Während die Inlandsnachfrage steigt, ist die Selbstversorgungsrate weniger als 20%, die aus dem In- und Ausland stammtIm Vergleich zur industriellen Kette, wenn man davon ausgeht, dass die Selbstversorgungsrate 50% erreicht, gibt es in China immer noch einen Zuwachs an Marktflächen von mindestens US $5Milliarden; 3) wird die Konzentration in Zukunft weiter verbessert und die Produktfragmentierung wird verbessert werden: Aufgrund der Vielfalt der Produkte ist die Gesamtfragmentierung relativ, aber einige High-End-Produkte wie IGBT und MOSFET werden verbessert.Die Produktleistung und die technischen Barrieren werden gleichzeitig gefördert und die nachgelagerte Abhängigkeit von High-End-Produkten wird entsprechend zunehmen.
3.12289Das dritte Halbleitermaterial der Generation ist der Eckpfeiler des Leistungs-Halbleitersprungs nach vorne
1. Die Halbleitermaterialien der dritten Generation haben offensichtliche Vorteile bei der Leistungsverbesserung
Die Halbleitermaterialien der dritten Generation werden durch Siliziumkarbid und Galliumnitrid vertreten, was große Leistungsvorteile hat.Die dritte Generation von Halbleitermaterialien bezieht sich auf die breite Bandlücke Materialien mit einer Bandlücke deutlich größer als Si, hauptsächlich SiC, Gan, Diamant, etc. weil die Bandlücke Breite größer oder gleich zu 2.3 Elektronenvolts ist, wird sie auch als Breitband Gap-Halbleitermaterialien bekannt.Und die erste Generation