第三代半導(dǎo)體布局提速 國產(chǎn)勢(shì)力能否“換道超車”？

半導(dǎo)體材料目前已經(jīng)發(fā)展至第三代，從傳統(tǒng)Si（硅）功率器件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）、MOSFET（金氧半場(chǎng)效晶體管），到以SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）為代表的第三代半導(dǎo)體。在這條賽道上，企業(yè)融資并購、廠商增資擴(kuò)產(chǎn)、新玩家跑步入場(chǎng)、新項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)。與半導(dǎo)體市場(chǎng)整體“低迷”的現(xiàn)狀不同，第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)則煥發(fā)著別樣生機(jī)。

近日，國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（以下簡稱“國創(chuàng)中心”）在北京召開第一屆理事會(huì)第一次會(huì)議，標(biāo)志著國創(chuàng)中心正式邁入實(shí)際運(yùn)行階段。國創(chuàng)中心由科技部批復(fù)同意建設(shè)，旨在瞄準(zhǔn)國家戰(zhàn)略需求，統(tǒng)籌全國優(yōu)勢(shì)力量，聚焦第三代半導(dǎo)體關(guān)鍵核心技術(shù)和重大應(yīng)用方向，推進(jìn)各類相關(guān)創(chuàng)新主體和創(chuàng)新要素有效協(xié)同，輸出高質(zhì)量科技創(chuàng)新成果，培育發(fā)展新動(dòng)能，推動(dòng)我國第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力整體躍升。據(jù)悉，在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域，我國擁有不遜色于歐美的專利技術(shù)，甚至在一些領(lǐng)域還出現(xiàn)了“換道超車”的情況。

多位長期關(guān)注第三代半導(dǎo)體發(fā)展的專業(yè)人士對(duì)《中國經(jīng)營報(bào)》記者表示，第三代半導(dǎo)體，指的是以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料。新能源車、光伏、風(fēng)電等新興領(lǐng)域，都是我國重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。隨著下游需求市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)大，將帶動(dòng)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)產(chǎn)值不斷增長，國產(chǎn)替代加速推進(jìn)。

擴(kuò)產(chǎn)進(jìn)行時(shí)

近年，第三代半導(dǎo)體在多個(gè)領(lǐng)域嶄露頭角。以碳化硅、氮化鎵為主的第三代化合物半導(dǎo)體已然成為產(chǎn)業(yè)端、投資界的寵兒，第三代半導(dǎo)體材料與前兩代半導(dǎo)體材料相比，其最大的優(yōu)勢(shì)是較寬的禁帶寬度，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率的電子器件。

TrendForce集邦咨詢分析師曾佑鵬向記者表示，碳化硅功率元件下游市場(chǎng)中以汽車為最大應(yīng)用，另外可再生能源、工業(yè)市場(chǎng)亦相當(dāng)重要，預(yù)計(jì)今年碳化硅功率元件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到15.9億美元，至2026年可攀升至53.0億美元。氮化鎵功率元件下游市場(chǎng)則以消費(fèi)電子為主，數(shù)據(jù)中心與通訊以及后續(xù)的汽車應(yīng)用同樣頗具潛力，預(yù)計(jì)今年氮化鎵功率元件市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到2.6億美元，至2026年可成長至17.7億美元。

根據(jù)Yole數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到2023年，全球碳化硅材料滲透率有望達(dá)到3.75%。預(yù)計(jì)到2025年，碳化硅器件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到32億美元，年均復(fù)合增長率超30%。

以新能源汽車為例，據(jù)TrendForce集邦咨詢研究，為進(jìn)一步提升電動(dòng)汽車動(dòng)力性能，全球各大車企已將目光鎖定在新一代碳化硅功率元件，并陸續(xù)推出了多款搭載相應(yīng)產(chǎn)品的高性能車型。隨著越來越多車企開始在電驅(qū)系統(tǒng)中導(dǎo)入碳化硅技術(shù)，預(yù)估2022年車用碳化硅功率元件市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到10.7億美元，至2026年將攀升至39.4 億美元。

需求高漲之下，近期，如Wolfspeed、安森美等多家第三代半導(dǎo)體國際巨頭競(jìng)相宣布了新建工廠計(jì)劃。

Wolfspeed宣布將建造世界上最大的碳化硅材料工廠，其目的便是將公司在美國東南部的北卡羅來納州的碳化硅材料的產(chǎn)能提高10倍以上；安森美也同樣如此，計(jì)劃在2022年將碳化硅襯底產(chǎn)能提升4倍，其生產(chǎn)碳化硅器件的新廠于8月落成，該廠將使安森美到2022年底的碳化硅晶圓產(chǎn)能同比增加5倍。這兩家公司均表示碳化硅下游需求旺盛，預(yù)計(jì)產(chǎn)能供不應(yīng)求局面將持續(xù)，碳化硅業(yè)務(wù)有望持續(xù)為公司貢獻(xiàn)營收。

除此之外，日本富士電機(jī)計(jì)劃在2024年將下一代功率半導(dǎo)體產(chǎn)能提升至2020年的10倍左右；英飛凌預(yù)計(jì)斥資逾20億歐元，在馬來西亞居林工廠建造第三個(gè)廠區(qū)，用于生產(chǎn)碳化硅和氮化鎵功率半導(dǎo)體產(chǎn)品。

不僅僅是擴(kuò)產(chǎn)，對(duì)優(yōu)質(zhì)標(biāo)的的并購也成為巨頭廠商之間的主旋律。其中，ASM日前宣布收購LPE的所有流通股，且雙方已簽署了協(xié)議；而安森美對(duì)GTAT、Qorvo對(duì)UnitedSiC的并購則已完成。

國內(nèi)廠商快速跟進(jìn)

國際巨頭在忙于擴(kuò)產(chǎn)之際，天岳先進(jìn)（688234.SH）、晶盛機(jī)電（300316.SZ）、芯導(dǎo)科技（688230. SH）等國內(nèi)廠商也相繼跟進(jìn)。

其中，天岳先進(jìn)最新披露的調(diào)研紀(jì)要顯示，公司位于上海臨港的上海天岳碳化硅半導(dǎo)體材料項(xiàng)目已經(jīng)成功封頂。天岳先進(jìn)表示，公司將繼續(xù)加快臨港項(xiàng)目產(chǎn)能建設(shè)，預(yù)計(jì)導(dǎo)電型襯底大批量供貨在上海工廠投產(chǎn)后將陸續(xù)釋放。另外，目前公司已通過車規(guī)級(jí)IATF16949體系的認(rèn)證，并加快推動(dòng)相應(yīng)產(chǎn)品的客戶認(rèn)證工作。

不僅如此，在國家政策和資金支持下，各地方政府掀起了第三代半導(dǎo)體投資熱潮，目前已初步形成了京津冀魯、長三角、珠三角、閩三角、中西部等五大重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域，北京、深圳、濟(jì)南、保定等多個(gè)城市都有深入布局，政府也“置身事內(nèi)”，打造覆蓋襯底、外延、芯片及器件、模組、封裝檢測(cè)以及設(shè)備和材料研發(fā)的第三代半導(dǎo)體全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。

曾佑鵬表示，中國在新能源汽車、光伏儲(chǔ)能、軌道交通、特高壓、消費(fèi)電子等下游應(yīng)用市場(chǎng)引領(lǐng)全球，未來這些終端設(shè)施的迭代升級(jí)均離不開第三代半導(dǎo)體的支撐。另外，相較于傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體，第三代半導(dǎo)體芯片制程對(duì)尺寸線寬、設(shè)計(jì)復(fù)雜度的要求相對(duì)較低，且部分設(shè)備例如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)的精細(xì)化要求同樣較低，這十分有助于中國在第三代半導(dǎo)體材料、設(shè)備、器件等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代。

洛克資本合伙人李音臨認(rèn)為，國產(chǎn)替代是一直在進(jìn)行的，目前國內(nèi)的第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在襯底材料、外延、設(shè)計(jì)制造等各個(gè)環(huán)節(jié)，均有對(duì)標(biāo)海外巨頭的企業(yè)。而成本的下降，主要依托制造工藝的效率提升，對(duì)于最擅長在已經(jīng)證實(shí)可行的領(lǐng)域中降本增效的中國企業(yè)來說，該賽道已經(jīng)進(jìn)入了最有利于中國企業(yè)的階段。

盡管如此，目前國內(nèi)的第三代半導(dǎo)體仍存在一些短板。

曾佑鵬表示，中國第三代半導(dǎo)體在技術(shù)成熟度、穩(wěn)定量產(chǎn)能力、產(chǎn)業(yè)鏈配套等方面與海外還存在較大差距，例如電動(dòng)汽車主驅(qū)、特高壓電網(wǎng)用碳化硅功率器件現(xiàn)階段完全依賴進(jìn)口，另外5G基站用的氮化鎵射頻器件仍缺少穩(wěn)定可靠的產(chǎn)品供貨能力。

方融科技高級(jí)工程師、科技部國家科技專家周迪對(duì)記者表示，我國的第三代半導(dǎo)體材料上面還存在著許多短板。例如對(duì)材料研究方面，還不如美日歐，行業(yè)高端產(chǎn)品應(yīng)用不足，難以形成產(chǎn)業(yè)循環(huán)。同時(shí)還存在無序競(jìng)爭嚴(yán)重的問題。

除此之外，目前第三代半導(dǎo)體的市場(chǎng)滲透率并不算理想。

李音臨向記者分析道，目前，第三代半導(dǎo)體在全部半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)中的滲透率并不高，只有5%左右；全球半導(dǎo)體元器件市場(chǎng)規(guī)模約5000億美元，但其中半導(dǎo)體材料只有700億美元，而其中5%使用了第三代半導(dǎo)體材料，也就是第三代半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模只有35億美元左右。而行業(yè)預(yù)測(cè)到2025年，全球第三代半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模能突破52億美元。第三代半導(dǎo)體目前滲透率低的原因，在于制作工藝復(fù)雜導(dǎo)致的成本高企，5年前碳化硅、氮化鎵相比硅基器件價(jià)格貴了接近8倍，現(xiàn)在技術(shù)進(jìn)步成本逐步降低，讓兩者價(jià)差縮小到了4倍以內(nèi)，但依舊昂貴。成本也是目前國內(nèi)外第三代半導(dǎo)體行業(yè)的最大短板。