1、有色金屬行業砷化鎵深度研究報告 PAGE PAGE 10目錄 HYPERLINK l _TOC_250003 一、砷化鎵行業概況3、 砷化鎵材料簡介3、砷化鎵單晶片生產流程3、砷化鎵材料的應用領域7、砷化鎵產業鏈概況8 HYPERLINK l _TOC_250002 二 砷化鎵行業市場規模測算11、砷化鎵襯底材料市場規模測算13、砷化鎵襯底應用領域 2光電子器件15、砷化鎵襯底需求測算 3LED 器件17 HYPERLINK l _TOC_250001 三、砷化鎵行業競爭格局19、砷化鎵產業鏈各環節呈寡頭壟斷格局19、國內砷化鎵襯底生產商盈利能力低于國外22 HYPERLINK l _TOC_

2、250000 四、投資建議23、首次覆蓋給予“強于大市”評級23、 投資策略23五、重點公司推薦25一、砷化鎵行業概況、 砷化鎵材料簡介砷化鎵屬于第二代半導體，具有遠優于第一代硅半導體的頻率、子設備制造工業的基礎。砷化鎵屬于 III-V帶寬度大于硅，可以耐受更高電壓；砷化鎵的電子遷移率更是硅的67 倍，因此高頻性能十分優異。、砷化鎵單晶片生產流程現功率放大、開關、發光等功能的基礎，所以襯底材料的單晶度、各 重中之重。 1）砷化鎵多晶合成。自然界中不存在砷化鎵晶體，需要PBN 坩堝中，在高溫高壓環境下合成砷化鎵多晶。 2）要有 HB 法、LED 法、VGF工（、液封切克勞斯基法、垂直梯度冷凝法（

3、VGF）等。其中 HB 法制作簡單、成本低，但是不易生長半絕緣型砷化鎵；LECVGF 法也能生產半絕緣型材料，而且位錯密度低，成本較低，適合規模生產，但是生產中容易出現雙晶、花晶等現象。3）晶棒經過定向、滾圓、切割、倒角、磨片、清洗等初加工流程，制備成晶片。晶棒需要被打磨成圓形，然后在鋼絲鋸和 SiC 切步打磨和清洗后被制成晶片。 4）過程。初加工后的晶片需要進一步拋光、清洗，確保表面的平整度和潔凈度非常高。 5）砷化鎵晶體表面極易氧化，需要真空封裝后入庫。 砷化鎵單晶片向大直徑化發展。砷化鎵最早見報于 1929 年，由一名叫高的斯密特（Goldschmid）1952 年，德國科學家威才發現s

4、2年，中國研制出了我國第一個 GaAs 單晶樣品。2001 年，北京有色金屬研究總院成功研制出國內第一根直徑 4 英寸 VCZ 半絕緣砷化鎵2 寸到 4 寸（100mm）6 寸（150mm）再到 8 寸（200mm）的發展歷程，總的發展趨勢是晶體大直徑化。提條件。假設晶粒尺寸是 1.2 mm，晶粒間距是 0.2 mm，晶圓邊緣 5 mm 為無效帶。計算得到 3 寸的襯底可以生產有效晶粒約1662 個，而 6 寸襯底的晶粒數量大幅上升至 7682 個。6 寸襯底是 3 寸面積的 4 倍，但晶粒數量是 4.6 倍，從單位襯底面積來說大尺寸襯底產量更大；另一方面，單片襯底制造的晶粒越多，加工環節的生

5、產效率就越高，加工生產成本也會下降。所以總體來說，制造更 大 的 砷 化 鎵 襯 底 是 芯 片 成 本 下 降 的 重 要 前 提 條 件 。、砷化鎵材料的應用領域砷化鎵單晶片可以分為半導體型和半絕緣型，廣泛應用于射頻通信、LED、紅外探測器、激光等領域。根據電阻的不同，砷化鎵材LED 襯底，屬于相對低端的應用。半絕緣型砷化鎵電阻比半導體型高 10 個數量級左右，主要用于高速、高頻器件，是射頻通信領域的核心材料。機中的 PA 元件，作用是將手機的通信信號放大，再通過天線發射出去。一般 4G 手機中會使用 5 個左右 PA的應用主要是在 LEDLED發射激光器，主要用在通信系統和 D成像，比如

6、手機中的 3D 人臉識別模塊。、砷化鎵產業鏈概況鎵和砷原料先被制成砷化鎵多晶，再經過 HB/LEC/VGF 等方法制成砷化鎵單晶棒；2）單晶棒經過切、磨、拋過程制成單晶片；3）根據芯片功能需要在砷化鎵單層；4）芯片設計公司根據需要設計不同的芯片電路； 5）經過外延的砷化鎵片（晶圓）經過蝕刻、沉積電路等流程，被制成數量龐大的晶粒（晶圓上面的小方格6）每個晶粒被封裝保護起來，再經過測試合格后成為最終芯片產品。砷化鎵半導體芯片產業主要分為整合元件制造商（IDM）和設計+代工兩種商業模式。砷化鎵產業鏈上主要有襯底制造、外延加工、芯片設計、晶圓代工、封裝測試幾大類公司。傳統的國際設計廠商比如Skywor

7、ks 和 Qorvo，采用 IDM 模式，從芯片設計到生產都自己被稱為 fabless 公司，代表性公司是海思半導體，這類公司設計芯被稱為 foundry，代表性公司是臺灣的穩懋。二 砷化鎵行業市場規模測算預計 2023 年全球砷化鎵元件市場規模突破千億元 預計2023 年全球砷化鎵元件市場規模達到 157 億美元， 5 年 CAGR為 Yole 數據，2018 年全球砷化鎵元件市場總產值達到89 億美元，較 2017 年增長 0.45%，2012-2018 年 CAGR 為7%。預計到 2023 年，全球砷化鎵元件市場規模將達到 143 億美（折合人民幣超過0億元4年R為，增速加快。預計20

8、23 年國內砷化鎵元件市場規模達到90 億美元， 5 年CAGR 為 44%。根據我們測算，2018 年國內砷化鎵元件市場總產11值約 14 億美元，未來 5G 手機更新換代，預計拉動大量 PA 用量，國內砷化鎵元件需求量將繼續保持高速增長，2023 年砷化鎵元件規模有望達 90 億美元，5 年 CARG 為 44%。 關鍵假設：3G 手機PA 單機價值為 4.5 美元，4G 手機 PA 單機價值為 7.5 美元,5G手機 PA 單機價值為 9 美元；手機 VCSEL 器件單價為 2 美元，手機用 VCSEL 在整體光電子元件中占比逐年上升，2018-2023 年從 37%上升至 78%；LE

9、D 器件的市場規模為 LED 襯底市場規模的 20 倍。 PAGE PAGE 21、砷化鎵襯底材料市場規模測算2023 年全球 5G 手機出貨量達到 8.55G 手2.5 億部。2020 年為 5G 全面商用元年，預計全球 5G手機出貨量達到 2.5 億部左右。到 2023 年全球 5G計快速上升到 8.5 億部，滲透率達到 57%，對應 2020-2023 年全球 5G 手機出貨量 CAGR 為 50%5G 手機發展白皮書披露2023 年中國 5G 手機出貨量將上升至 2.5過當年手機整體出貨量的一半。5G機射頻芯片中有 LNA、PA、Switch 等，其中 PA 元件主要為砷化鎵工藝，其他

10、射頻芯片部分使用砷化鎵工藝。我們估算 2018 年手機射頻芯片用砷化鎵襯底市場規模為 2.6 億美元。未來隨著 5G 手機出貨量逐漸上升，預計 2023 年全球手機 PA 用砷化鎵襯底市場規模將達到 5.1 億美元，全部手機射頻芯片將拉動 6.3 億美元的砷 年年 為 手機平均每部手機用5個ys G手機用 16 個 PA；每片 6 寸砷化鎵襯底可以生產 10000 個 PA；每片 6 寸砷化鎵襯底價值 300 美元；手機 PA 元件用砷化鎵襯底占所有手機射頻芯片用襯底的 80%。預計 2019 年中國手機射頻芯片用砷化鎵襯底實現從零到有的突破，2023 市場規?？焖僭鲩L至 1.7 億美元，4

11、年 CAGR 為 159%。2018求下，我們預計 2019 年國產襯底滲透率會實現 0 的突破，未來隨著國內襯底生長技術逐步提升，預計到 2023 年用于手機射頻芯片的國產砷化鎵襯底市場規模將達到 1.7 億美元， 4 年 CAGR 為159%。 關鍵假設：2018-2023 年，手機 PA 用國產砷化鎵襯底滲透率從 0%上升至 90%；手機 PA 元件用砷化鎵襯底占所有手機射頻芯片用襯底的 80%。、砷化鎵襯底應用領域 2光電子器件目前主流智能手機均已配備 VCSEL。VCSEL 芯片的襯底材料為砷化鎵半導體，具有功率低、光束質量高、可聚焦性好、封裝尺寸OPPO、小米、vivo 等為代表的

12、智能手機廠商已經使用 VCSEL 的 3D 識別模塊。預計 2023 年全球光電器件用砷化鎵襯底市場規模為 1.43 億美元，5 年 CAGR 為 34%。我們測算，2018 年全球智能手機 VCSEL 芯片用6 寸砷化鎵襯底7 萬片，預計2023 年全球智能手機中VCSEL 滲透率快速上升，拉動6 寸砷化鎵襯底需求量上升至60萬片，對應市場規模為 1.2 億美元。疊加穩定增長的其他光電器件用砷化鎵襯底需求，預計 2023 年全球光電器件用砷化鎵襯底規模為 1.43 億美元，5 年 CAGR 為 34%。 關鍵假設：未來每部手機用 2 個 VCSEL 芯片；一片 6 寸砷化鎵襯底可以生產 50

13、00 個VCSEL 芯片；一片手機 VCSEL 用 6 寸砷化鎵襯底價格為 200 美元，其他光電器件用砷化鎵襯底價格為 150 美元。2019-2023 年其他光電器件用砷化鎵襯底年均增速為 5%。預計 2023 年中國光電器件用砷化鎵襯底市場規模為 0.45 億美元，5 年 CAGR 為 38%。我們預計未來國產砷化鎵襯底在國產手機VCSEL 芯片中使用的滲透率快速上升，2023 年市場規模將達到3300 萬美元。疊加其他光電器件用砷化鎵，2023 年國內全部光電器件用砷化鎵襯底規模有望達到 4500 萬美元， 5 年 CAGR 為38%。 關鍵假設：2018-2023 年，手機 VCSE

14、L 用國產砷化鎵襯底滲透率從 0%上升至 95的 50%。、砷化鎵襯底需求測算 3LED 器件Mini/Micro LED 顯示效果優于傳統 LCD 技術，有望成為LEDMini/Micro LED 是小間距 LED 的發展產物，具有高密度集成的 LED 陣列，芯片尺寸都在微米量級，能夠大LEDinside 預測，2023 年 Mini LED產值將達到 10 億美元。預計 2023 年全球 LED 用砷化鎵襯底市場規模為 2.7 億美元，中國為 1.4 億美元。預計未來 Mini/Micro LED 技術的逐步滲透將大幅拉動 LED 用砷化鎵襯底。我們估算 2018 年全球 LED 用砷化鎵

15、襯底為 89 萬片，2023 年將上升至 225 萬片，對應的市場規模為2.75 年 CAGR 為 20%，2023 年 LED 用砷化鎵襯底國內市場規模為 1.4 億美元。 關鍵假設：根據 Yole 預計， LED 用砷化鎵襯底 2017-2023 年均增速為 20.4%；一片 LED 用 6 寸砷化鎵襯底為 120 美元/片；國內 LED 用砷化鎵襯底占全球比例為50%。預計 2023 年全球砷化鎵襯底市場規模為 10.5 億美元，中國 3.5 2023 年全球砷化鎵襯底規模約10.5 億美元，中國為 3.5 億美元。2018 年全球/國內為 4.1/0.6 億美元，預計 2023 年全球

16、/國內上升至 10.5/3.5 億美元，全球和國內的 5年 CAGR 分別為 21%和 45%國內方面射頻芯片用襯底占比大幅上升。三、砷化鎵行業競爭格局、砷化鎵產業鏈各環節呈寡頭壟斷格局砷化鎵上游襯底到下游元件價值量逐級放大。根據 Strategy 數據顯示，晶圓代工、元件的市場規模分別為 4.6 億美元、11.0 億美元、56.7億美元、88.7 億美元。2018 年數據顯示，砷化鎵上游襯底到下游元件，市場規模放大約 18 倍。砷化鎵產業鏈各環節均處于寡頭壟斷的競爭格局。根據 StrategyAnalytics 數據，砷化鎵產業鏈上，各環節的 CR2 都大于 50%，單晶襯底、外延片和晶圓代

17、工環節的 CR3 甚至接近 90%，整個產業鏈呈現明顯的寡頭壟斷格局。為：原材料開采環節競爭力強；單晶制造環節競爭力一般；外延片中的射頻器件競爭力較弱、光電器件有一定競爭力；IDM 中的射頻器件競爭力缺失，主要集中在 LED 芯片的上下游垂直整合。砷化鎵襯底的主要生產商有日本的住友電工（SEI、德國的Freiberger、美國的 AXT90%的市場份VB4 寸和 6 寸單晶片，目前是全球半絕緣型砷化鎵單晶片水平最高的公司 。德國Freiberger 主要以 VGFLEC 法生產 2 到 6品全部用于微電子領域。美國 AXT 的生產基地在中國，產品中一半用于 LED，一半用作微電子襯底。 國內廠

18、商技術水平和國外差距較大，主要以生產 LED 用半導體型襯底為主，半絕緣型砷化鎵材料滲透率僅為 1.3%。國內生產砷化鎵襯底的公司主要有云南鍺業、大慶佳昌、中科晶電、有研光電、廣東先導、中電科 46 所、北京通美（AXT 在國內的公司）等。這些公司主要生產 26 英寸的導電型砷化鎵襯底，用于 LED 居多。云南鍺業近兩年開始投入生產，目前主要生產用于 VCSELLED 用型襯底的加工工藝，實現生產 6 英寸、低缺陷密度、高表面質量的砷化鎵襯底。、國內砷化鎵襯底生產商盈利能力低于國外用于 LED 按下游應用分，LED 用襯底價格最低，激光器用襯底價格中等，高頻功率器件用價格最高。按尺寸分，從 2

19、 寸到 4 寸到 6 寸，價格依次升高。成本方面，主要由原材料、坩堝、切、磨、拋環節構成，其中原材料占成本的比例較高，為 60%左右。理論上不同類型砷化鎵單晶片成本相差不大，半絕緣型加工難度大，成品率低，所以成本會相應升高。22化鎵材料生產企業以低端 LED 產品為主，利潤率較低。對比美國AXT 公司和國內有研新材光電材料毛利率水平， 2018 年 AXT 公司產品毛利率達到 36.2%，有研新材僅為 10.6%。產化進程受阻。四、投資建議、首次覆蓋給予“強于大市”評級砷化鎵行業收益自主可控趨勢上游襯底和下游元件景氣度上升。我國半導體產業鏈自主可控趨勢下未來國內砷化鎵元件市場規模將 快速擴大，

20、其中手機用 PA 和光電子器件為需求主要增長驅動力， 預計在高毛利率產品拉動下行業內公司盈利水平有望明顯上升未 來上游砷化鎵襯底材料市場規模也加速擴大，手機PA 用襯底貢獻利潤最高。首次覆蓋砷化鎵半導體行業，給予“強于大市”評級。、 投資策略 PAGE PAGE 27砷化鎵 LED技術優勢和產能充足的企業，重點推薦云南鍺業。 一、推薦傳統砷LED 砷化鎵備和經驗積累。從國家戰略、產業發展等角度考量，培養本土射頻、化鎵元件項目的公司有望提前卡位，獲得先發優勢，搶占市場份額。推薦三安光電。 二、推薦有砷化鎵襯底生產技術優勢，產能充足的薦云南鍺業。五、重點公司推薦云南鍺業：受益自主可控，砷化鎵襯底業

21、務迎來黃金期 公司砷化鎵襯底技術領先且產能充足。公司 2013 年成立云南鑫耀半導體公司，開始實施“砷化鎵單晶材料產業化項目”建設。云南鑫耀和中的關鍵技術難題，目前公司已經具備生產 6 英寸半絕緣型砷化鎵襯2018 年年報中，公司披露擁有砷化鎵單晶片產能為 80 萬片/年（折合 4寸2-6體和晶片被廣泛應用于半導體集成電路以及 LED 通用照明等領域。光高純四氯化鍺產品的研發、生產和銷售的龍頭企業，現擁有每年60 噸超高純四氯化鍺產能2018 年市場超過 50%，為行業絕對龍頭。公司目前已經培育了穩定的高端客戶群體，如長飛光纖、烽火通信、富通集團等。 上游鍺戰略資源優勢明顯，支持公司向鍺深加工

22、業務轉型。截至目前，公司是國內鍺資源儲量最大的企業，旗下擁有自有鍺礦和含鍺褐煤礦在內的6 個鍺礦山，累計鍺金屬儲量達到7 噸占云南省鍺資源儲量的 中國 全球 %年云南鍺業鍺總體產量達到 50.7 噸，占中國總供給量約 68%，占全球 42%市場份額具有上游資源儲備和生產規模優勢。公司開拓鍺深加工業務預計未來深加工產品營收占比快速升高公司早期業務主要以生產初級鍺錠為主，2016 年鍺錠營收占比為鍺產品總收入的 58%。隨著公司逐漸開始向光纖、紅外、光伏等高精尖領域投放2019-2022加工產品營業收入占所有鍺產品營收的比例分別為 61%、65%、70%74%5G2019 年-2021年歸屬于母公

23、司凈利潤預測分別為 0.15/ 0.40/1.00 億元，對應EPS 預測分別為 0.02/0.06/0.15業，受益于砷化鎵業務快速增長和鍺業務穩定運營，預計 2020 年公司業績將大幅增厚。給予公司 1.6 倍 PEG，結合 DCF 估值，給予未來一年目標價 12 元，對應市值 78Mini/Micro LED 布局 布LEDLED 芯片端，積極布局1）芯片：公司2018 年 LED 芯片產能 0.43 億片，全國第一；2）原材料：LED 襯底年產能 0.42 億片，躍居同業第一；3）下游應用：汽車車燈產能達 556 萬套/年，且客戶導入順龍頭地位強化。 芯片持續跌價疊加存貨減值等影響，公司19H1 業持續跌價，公司上半年在銷量增長的情況下收入端繼續下滑，同比-18.833.913.7pcts 至 2