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第三代半導體的激流與險灘

發(fā)布時間:2021-08-10發(fā)布人:
第三代半導體的激流與險灘
來源:21世紀經(jīng)濟報道

       雖然從整個半導體器件市場來看,硅材料因其易獲取、低成本等特性,依然是最為重要的基礎載體,但以新能源汽車、5G基站為代表的新興行業(yè)應用,正托舉出一個新的半導體材料需求市場,也即以碳化硅和氮化鎵為主的第三代半導體材料應用。

 

 

在前面兩代半導體材料方面,我國在相關領域的起步時間較晚,因此造成客觀上存在的差距;而在第三代半導體領域,全球的宏觀起步時間相對接近,且這是一門相對新興的技術領域,目前來看,全球主要襯底材料公司的技術差距并不算很大。

 

 

加上第三代半導體具備的耐高壓、耐高溫、低損耗等特性,符合當前功率半導體器件的應用需求。在相關領域由第三代半導體材料替換第一代硅基材料,正有望成為一種長期趨勢。

 

 

       綜合這些產業(yè)背景,疊加國內相關產業(yè)生態(tài)此前在碳化硅、氮化鎵等材料領域已有所積累。第三代半導體產業(yè)生態(tài)在近些年間,正呈現(xiàn)多點開花態(tài)勢。

 

       但同時需要注意的是,尚處在發(fā)展演進過程中的第三代半導體領域,并未在眼下迎來完全量產商用的節(jié)點,同時國內在該領域所占據(jù)的全球市場份額還不如已經(jīng)成熟發(fā)展多年的海外大廠,整個產業(yè)生態(tài)的成熟落地依然需要足夠時間進行培育。

 

       這依然是一個需要守得云開方得見月明的半導體技術分支,前路遼闊,但也不能忽視潛藏的挑戰(zhàn)。

 

     發(fā)展熱潮

 

      僅從此前擬通過科創(chuàng)板平臺上市的公司來看,就足以顯示出在國內的很多地區(qū),都已經(jīng)有針對第三代半導體領域在開拓的公司和團隊。

 

       比如正在走上市程序的山東天岳,此前已經(jīng)終止上市流程的天科合達和江西瑞能等。即便是在粵港澳大灣區(qū)內部,也分散發(fā)展著諸多定位在不同具體材料領域和產業(yè)鏈環(huán)節(jié)的公司,如東莞天域、英諾賽科等。

 

      基本半導體董事長汪之涵向21世紀經(jīng)濟報道記者介紹道,如今掀起的第三代半導體發(fā)展熱潮背后,主要源于內外部雙重因素的推動。

 

      “隨著碳達峰、碳中和目標的提出,新能源產業(yè)與半導體產業(yè)開始產生更多交匯點。采用性能上更優(yōu)異的第三代半導體材料,可以幫助全球范圍內更快實現(xiàn)目標達成?!彼M一步表示,由于碳化硅器件對制程工藝的要求相比硅基來說并不算高,在這方面國內外之間的差距不是很大,也因此國內在碳化硅、氮化鎵相關領域發(fā)展的頭部企業(yè),將有很大可能性進入世界一流陣營。

 

      “目前第三代半導體在晶圓尺寸方面演進到了6英寸,走到8英寸量產商用還有一個過程?!蓖糁治龅?,從這個角度看,國內與海外的步伐比較接近,取得進一步突破的機會很大。

 

       據(jù)汪之涵介紹,碳化硅器件的下游應用市場主要分為三大方向:工業(yè)級、消費級、汽車級。其中,工業(yè)級碳化硅器件落地較早,應用包括通訊基站電源、服務器電源、LED驅動電源等,都是未來長期穩(wěn)定高速發(fā)展的領域。

 

      消費市場中,國內市場目前率先推出的產品,主要是針對大功率快充的市場。

 

      新能源汽車則是碳化硅器件未來發(fā)展的最重要方向,這也是碳化硅最大的單一應用市場。其優(yōu)異特性可以應用在新能源汽車諸多部件中,如電機控制器、車載充電器等。

 

      為此,基本半導體在深圳和日本名古屋的模塊封裝研發(fā)團隊,針對碳化硅車規(guī)級模塊推出了不同產品系列,希望明年開始在市場得到批量應用。

 

      “成本是第三代半導體材料應用過程中很受關注的一點?!蓖糁蛴浾咧赋觯@也要拆分來看,一方面,在很多應用領域,性能提升帶來的效益會比成本支出更高,這時候就會傾向于采用碳化硅、氮化鎵等材料;另一方面,雖然碳化硅器件比硅基器件價格高,但采用前者的器件,可以讓其他匹配部件的成本大幅降低。

 

      他表示,“隨著技術和行業(yè)的發(fā)展,碳化硅成本會逐步下降,那么在眾多領域取代傳統(tǒng)硅基材料器件將是一個不可逆的過程?!?/p>

 

       舉例來說,在功率半導體器件中,由碳化硅材料取代硅基襯底的IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)和MOSFET是行業(yè)認同的未來趨勢,且功率半導體迭代周期較慢、生命周期更長,因此未來成長空間會很大。

 

       汪之涵續(xù)稱,目前碳化硅材料的器件成本比硅基器件成本高很多,但未來其成本必然會降至硅基器件的2-3倍,那時候碳化硅器件帶來的性價比優(yōu)勢會陸續(xù)顯現(xiàn)。

 

      短期挑戰(zhàn)

 

      國內產業(yè)鏈發(fā)展如火如荼,但不可忽視的是,在針對一項新興技術不斷探索背后,依然也面臨著不小的挑戰(zhàn)需要思量并克服。

 

       汪之涵表示,作為創(chuàng)業(yè)企業(yè),尤其是身處第三代半導體領域,在高速發(fā)展過程中會面臨各種困難。但相比一般企業(yè)都會遇到的資金、供應鏈、客戶認可等問題,他更關注的是人才。

 

       “國內培養(yǎng)的第三代半導體材料、器件、封裝、驅動、應用方面的人才,肯定遠遠無法滿足行業(yè)的需求。通過企業(yè)自己培養(yǎng),或者從海外引進專家加盟的方式,是擴充團隊的重要方式?!彼缡侵赋?。

 

       除此之外,為了實現(xiàn)企業(yè)在碳化硅領域發(fā)展的長期目標和短期目標相平衡,基本半導體與清華大學等高校及研究機構合作,針對一些短期內或許無法產生直接經(jīng)濟效益,但對未來產業(yè)發(fā)展具備意義的前沿領域進行聯(lián)合研發(fā)。

 

       “兩年內有望產業(yè)化的技術方向,我們會由內部推動研發(fā);五年后才有產業(yè)化機會的技術方向,我們會積極采取與外部合作研發(fā)的方式?!蓖糁m(xù)稱。

 

       在市場層面,短期內也還面臨著一定的發(fā)展挑戰(zhàn)。有產業(yè)投資人向記者表示,當前行業(yè)對第三代半導體的關注可能存在熱情過高的跡象?!拔覀兛催^了很多第三代半導體公司,但是不太敢下手?!痹撁耸空J為,目前國內對于相關產業(yè)公司的估值偏高,不太符合常規(guī)估值方法,其團隊在此時會選擇更加審慎面對市場。

 

       他同時指出,在目前還沒有龐大規(guī)模的市場需求背景下,有一些產業(yè)內公司已經(jīng)開始了頻繁在各地建設產線的道路?!翱紤]到現(xiàn)在的銷售額無法承載這么大的成本折舊,我們擔心不排除在未來3-5年內,部分今天投資的產線,會面臨資不抵債的難題?!?/p>

 

       不過云岫資本高級經(jīng)理李俊超向21世紀經(jīng)濟報道記者表示,總體來看,目前國內對第三代半導體領域的投資還算不上過熱,因為從整體體量來看,還并沒有達到如美國、日本每年在相關產業(yè)投資的力度。

 

       但他同時指出,目前不可忽視的問題是,產業(yè)間公司發(fā)展相對分散,沒有把核心人才和力量融合在一起。導致若干年后回頭看,可能會存在投資效益偏低的問題。

 

      當然,在此過程中,具備競爭實力的公司依然會成長起來,并且不斷完善技術更迭演進過程。

 

       從市場格局來說,由于前述應用成本偏高,導致尚且無法支持第三代半導體器件的大規(guī)模商用,目前下游器件廠商雖然數(shù)量較多,但體量尚且不大。反倒是處在行業(yè)上游的襯底材料產業(yè)環(huán)節(jié),由于積累的需求更集中,這類型公司會在先期更快發(fā)展起來?!爱斎?,未來隨著商用的持續(xù)推進,下游市場的機會的確會逐步擴大?!崩羁〕硎尽?/p>

 

      即便是如今已經(jīng)在全球市場占據(jù)較高份額的歐美國家公司,其最初起步也是從單個產業(yè)環(huán)節(jié)的能力入手,隨著逐步走向成熟,才通過收并購的方式,納入更豐富的產業(yè)流程,并成為具備平臺型能力的綜合型半導體公司。

 

       “考慮到目前第三代半導體市場的整體規(guī)模并不算大,目前來看,可能也未必有必須走向如硅基一般有明確設計和制造產業(yè)分工的階段。當然,隨著市場空間越來越大,或許產業(yè)分工會是未來一種更好的選擇?!崩羁〕赋?,從這個邏輯來看,當下該領域的公司選擇IDM發(fā)展模式,的確不失為一種更完善的發(fā)展路線。

 

      宏觀來看,這種產業(yè)角色的定位和演變,也是整個半導體產業(yè)未來會面臨的新發(fā)展命題。

 

       國科瑞華董事總經(jīng)理王琰向21世紀經(jīng)濟報道記者指出,目前在歐美市場,已經(jīng)呈現(xiàn)行業(yè)前20家左右半導體公司,但占據(jù)了全市場接近90%的市值、接近80%的利潤,走向寡頭壟斷的市場。

 

       反觀國內,目前還沒有出現(xiàn)產業(yè)部署非常成熟和完善的廠商。但已經(jīng)有相關產業(yè)公司,在近些年的發(fā)展歷程中,通過橫向和縱向的并購整合,不斷完善在細分領域的市場布局。

 

       “相信在未來3-5年內,上市的半導體公司之間并購整合會成為一個主流趨勢。這也會是未來第三代半導體市場將面臨的共性問題?!彼m(xù)稱,屆時,國內半導體市場也有望如前述歐美半導體市場的趨勢一般,巨頭公司占據(jù)較大市場利潤,產業(yè)集中度進一步提升。

    
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