第三代半導體布局提速 國產勢力能否“換道超車”？

半導體材料目前已經發(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（金氧半場效晶體管），到以SiC（碳化硅）和GaN（氮化鎵）為代表的第三代半導體。在這條賽道上，企業(yè)融資并購、廠商增資擴產、新玩家跑步入場、新項目不斷涌現(xiàn)。與半導體市場整體“低迷”的現(xiàn)狀不同，第三代半導體市場則煥發(fā)著別樣生機。

近日，國家第三代半導體技術創(chuàng)新中心（以下簡稱“國創(chuàng)中心”）在北京召開第一屆理事會第一次會議，標志著國創(chuàng)中心正式邁入實際運行階段。國創(chuàng)中心由科技部批復同意建設，旨在瞄準國家戰(zhàn)略需求，統(tǒng)籌全國優(yōu)勢力量，聚焦第三代半導體關鍵核心技術和重大應用方向，推進各類相關創(chuàng)新主體和創(chuàng)新要素有效協(xié)同，輸出高質量科技創(chuàng)新成果，培育發(fā)展新動能，推動我國第三代半導體產業(yè)創(chuàng)新能力整體躍升。據悉，在第三代半導體領域，我國擁有不遜色于歐美的專利技術，甚至在一些領域還出現(xiàn)了“換道超車”的情況。

多位長期關注第三代半導體發(fā)展的專業(yè)人士對《中國經營報》記者表示，第三代半導體，指的是以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導體材料。新能源車、光伏、風電等新興領域，都是我國重點發(fā)展的產業(yè)。隨著下游需求市場的持續(xù)擴大，將帶動第三代半導體市場產值不斷增長，國產替代加速推進。

擴產進行時

近年，第三代半導體在多個領域嶄露頭角。以碳化硅、氮化鎵為主的第三代化合物半導體已然成為產業(yè)端、投資界的寵兒，第三代半導體材料與前兩代半導體材料相比，其最大的優(yōu)勢是較寬的禁帶寬度，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中以汽車為最大應用，另外可再生能源、工業(yè)市場亦相當重要，預計今年碳化硅功率元件市場規(guī)模將達到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則以消費電子為主，數(shù)據中心與通訊以及后續(xù)的汽車應用同樣頗具潛力，預計今年氮化鎵功率元件市場規(guī)模有望達到2.6億美元，至2026年可成長至17.7億美元。

根據Yole數(shù)據，預計到2023年，全球碳化硅材料滲透率有望達到3.75%。預計到2025年，碳化硅器件市場規(guī)模將達到32億美元，年均復合增長率超30%。

以新能源汽車為例，據TrendForce集邦咨詢研究，為進一步提升電動汽車動力性能，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產品的高性能車型。隨著越來越多車企開始在電驅系統(tǒng)中導入碳化硅技術，預估2022年車用碳化硅功率元件市場規(guī)模將達到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體國際巨頭競相宣布了新建工廠計劃。

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能提高10倍以上；安森美也同樣如此，計劃在2022年將碳化硅襯底產能提升4倍，其生產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，預計產能供不應求局面將持續(xù)，碳化硅業(yè)務有望持續(xù)為公司貢獻營收。

除此之外，日本富士電機計劃在2024年將下一代功率半導體產能提升至2020年的10倍左右；英飛凌預計斥資逾20億歐元，在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū)，用于生產碳化硅和氮化鎵功率半導體產品。

不僅僅是擴產，對優(yōu)質標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GTAT、Qorvo對UnitedSiC的并購則已完成。

國內廠商快速跟進

國際巨頭在忙于擴產之際，天岳先進（688234.SH）、晶盛機電（300316.SZ）、芯導科技（688230. SH）等國內廠商也相繼跟進。

其中，天岳先進最新披露的調研紀要顯示，公司位于上海臨港的上海天岳碳化硅半導體材料項目已經成功封頂。天岳先進表示，公司將繼續(xù)加快臨港項目產能建設，預計導電型襯底大批量供貨在上海工廠投產后將陸續(xù)釋放。另外，目前公司已通過車規(guī)級IATF16949體系的認證，并加快推動相應產品的客戶認證工作。

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、中西部等五大重點發(fā)展區(qū)域，北京、深圳、濟南、保定等多個城市都有深入布局，政府也“置身事內”，打造覆蓋襯底、外延、芯片及器件、模組、封裝檢測以及設備和材料研發(fā)的第三代半導體全產業(yè)鏈生態(tài)。

曾佑鵬表示，中國在新能源汽車、光伏儲能、軌道交通、特高壓、消費電子等下游應用市場引領全球，未來這些終端設施的迭代升級均離不開第三代半導體的支撐。另外，相較于傳統(tǒng)硅基半導體，第三代半導體芯片制程對尺寸線寬、設計復雜度的要求相對較低，且部分設備例如光刻機、刻蝕機的精細化要求同樣較低，這十分有助于中國在第三代半導體材料、設備、器件等環(huán)節(jié)實現(xiàn)國產替代。

洛克資本合伙人李音臨認為，國產替代是一直在進行的，目前國內的第三代半導體產業(yè)在襯底材料、外延、設計制造等各個環(huán)節(jié)，均有對標海外巨頭的企業(yè)。而成本的下降，主要依托制造工藝的效率提升，對于最擅長在已經證實可行的領域中降本增效的中國企業(yè)來說，該賽道已經進入了最有利于中國企業(yè)的階段。

盡管如此，目前國內的第三代半導體仍存在一些短板。

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

方融科技高級工程師、科技部國家科技專家周迪對記者表示，我國的第三代半導體材料上面還存在著許多短板。例如對材料研究方面，還不如美日歐，行業(yè)高端產品應用不足，難以形成產業(yè)循環(huán)。同時還存在無序競爭嚴重的問題。

除此之外，目前第三代半導體的市場滲透率并不算理想。

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