打破國外壟斷,國產(chǎn)工業(yè)半導(dǎo)體加速轉(zhuǎn)型

最近幾年，因5G、人工智能、消費電子、汽車電子等需求拉動，全球半導(dǎo)體材料市場規(guī)模呈現(xiàn)波動并整體向上的趨勢。并且隨著工業(yè)自動化、電力和新能源、電機(jī)驅(qū)動與控制、機(jī)器人、安防監(jiān)控等應(yīng)用市場需求的爆發(fā)，工業(yè)級半導(dǎo)體市場規(guī)模更是成爆發(fā)式增長。

根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)提供的數(shù)據(jù)，在全球工業(yè)數(shù)字化及智能化轉(zhuǎn)型升級的大環(huán)境下，預(yù)計到2023 年底，市場規(guī)模將達(dá)到480 億美元；中國市場方面，2020 年中國工業(yè)半導(dǎo)體市場規(guī)模為118.39 億美元（金額約1050 億元），占全球的比例為30% 左右，預(yù)計到2023 年底，將增長至145.84 億美元。

功率半導(dǎo)體是電子裝置中電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心，涉及材料工業(yè)、裝備制造業(yè)、化學(xué)工業(yè)等行業(yè)，功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用廣泛，幾乎涵蓋所有電子制造業(yè)，包括為消費電子、工業(yè)控制、電力傳輸和新能源等領(lǐng)域。目前全球功率半導(dǎo)體市場仍主要被歐、美、日等國外品牌主導(dǎo)，其憑借雄厚的資金技術(shù)積累、豐富的產(chǎn)品矩陣、全球化供應(yīng)鏈優(yōu)勢占據(jù)了主力市場份額。

近年來，功率半導(dǎo)體作為實現(xiàn)電氣化系統(tǒng)自主可控以及節(jié)能環(huán)保的核心零部件，在智能電網(wǎng)、新能源汽車等領(lǐng)域需求量將大幅提升。數(shù)據(jù)顯示，2022年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模約為191 億美元，同比增長4.4%。預(yù)計2023 年中國功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將進(jìn)一步增長至212億美元。

現(xiàn)階段國產(chǎn)功率半導(dǎo)體的進(jìn)口量和進(jìn)口占比仍然較大，尤其是用于工業(yè)控制領(lǐng)域的高性能產(chǎn)品及用于高可靠領(lǐng)域的產(chǎn)品，國產(chǎn)化替代空間較大。尤其是在模擬芯片方面，仍高度依靠進(jìn)口，因此國產(chǎn)化替代需求隨著中美貿(mào)易摩擦而更加迫切。

不同于消費半導(dǎo)體，工業(yè)半導(dǎo)體主要面向的主要是企業(yè)級客戶，其特點是：市場碎片化、需求定制化、產(chǎn)品穩(wěn)定可靠、使用周期長等，下面就針對工業(yè)半導(dǎo)體的市場特點進(jìn)行簡要分析。

市場碎片化

根據(jù)工業(yè)半導(dǎo)體的特點，市場碎片化意味著客戶的維護(hù)成本會很高，工業(yè)半導(dǎo)體涵蓋工業(yè)自動化、智能電網(wǎng)與能源、電機(jī)驅(qū)動與控制、機(jī)器人、安防監(jiān)控等各個不同市場，場景應(yīng)用廣意味著需求更多更復(fù)雜，為了更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)客戶，工業(yè)半導(dǎo)體企業(yè)需要付出更多成本去設(shè)立更多的運營點、更多的銷售人員和豐富的分銷渠道，緊密聯(lián)系客戶，增加合作關(guān)系，才能確保為大量客戶提供能夠滿足其需求的產(chǎn)品及服務(wù)。

需求定制化

市場碎片化的前提下，客戶有不同的產(chǎn)品需求，使得企業(yè)制作的工業(yè)半導(dǎo)體產(chǎn)品非標(biāo)化、小批量和定制化現(xiàn)象非常明顯，因此企業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)，產(chǎn)品從設(shè)計到開發(fā)、生產(chǎn)再封裝，甚至最后的銷售都復(fù)雜重重。這就要求工業(yè)半導(dǎo)體企業(yè)在拓展新業(yè)務(wù)時，需要做非常詳細(xì)的市場調(diào)查和財務(wù)預(yù)算，一旦可行則需要長期投入、深耕厚植，逐步建立更加齊全的產(chǎn)品線來照顧客戶的各種需求。

產(chǎn)品穩(wěn)定可靠性

工業(yè)自動化的現(xiàn)今發(fā)展迅速，工業(yè)設(shè)備的應(yīng)用變得廣泛，客戶對于相關(guān)半導(dǎo)體的需求和要求也越來越高。工業(yè)半導(dǎo)體由于需要長時間持續(xù)在高速及嚴(yán)苛的環(huán)境下工作，相關(guān)產(chǎn)品必須擁有高穩(wěn)定性、高可靠性，也必須經(jīng)過適應(yīng)極端溫度變化、防塵、抗震動、抗沖擊、抗硫化等種種考驗，從而保持高耐久度和長使用壽命。更新迭代慢使用周期長

眾所周知，一個工業(yè)項目的整個運營周期十分漫長，客戶在產(chǎn)品的使用時間上有較嚴(yán)格的要求。長期的項目周期加上惡劣的工業(yè)工作環(huán)境，意味著工業(yè)客戶往往是技術(shù)工作者而不是領(lǐng)導(dǎo)，許多陳舊的技術(shù)多年以后仍在投入使用。舉個例子，在DDR 領(lǐng)域，現(xiàn)在最新產(chǎn)品型號已經(jīng)迭代到了DDR5，并且已經(jīng)運用到了服務(wù)器等領(lǐng)域，但是目前在醫(yī)療和運輸行業(yè)，以前的DDR1、DDR2、DDR3 內(nèi)存仍在大規(guī)模應(yīng)用，這類應(yīng)用不見得要求最高性能或最大容量，卻必須滿足長久的供貨與使用壽命，價格也必須維持穩(wěn)定，這也就使得廠商更新產(chǎn)品后銷售的數(shù)量及客戶的更新需求并沒有這么明顯。從品類來看，工業(yè)半導(dǎo)體細(xì)分產(chǎn)品眾多，包含了邏輯/ 存儲/ 微控制器等數(shù)字器件、模擬器件、分立器件、傳感器等多種芯片。其中MCU、邏輯器件、分立器件、模擬器件合計市場占比在90% 以上。

競爭格局方面，工業(yè)半導(dǎo)體的十個“巨頭”，例如超威半導(dǎo)體、亞德諾（ADI）、英飛凌、英特爾、美光科技、安森美等，前十廠商合計占比為55% 左右。且工業(yè)半導(dǎo)體市場中沒有能做到壟斷的公司，這也讓工業(yè)半導(dǎo)體市場形成百家爭鳴，群雄逐鹿的態(tài)勢。

正是由于工業(yè)半導(dǎo)體市場的行業(yè)特點，因此局面一直以來都處于較為分散的局面，各廠商發(fā)揮所長、專注于一個或者多個細(xì)分領(lǐng)域進(jìn)行深度研發(fā)，在各自的專長部分賺取利潤。

雖然是碎片化的市場，但仍然吸引了無數(shù)廠商爭先恐后的進(jìn)行布局。原因就是各家廠商都看重了工業(yè)半導(dǎo)體長期穩(wěn)定增長的市場發(fā)展趨勢，與消費半導(dǎo)體價格漲幅波動較大的特點不同，工業(yè)半導(dǎo)體具有高穩(wěn)定性的特征，降低了風(fēng)險。此外，雖然工業(yè)半導(dǎo)體單個市場銷量小，但技術(shù)要求高，門檻高，導(dǎo)致該領(lǐng)域一直以來以高毛利率水平著稱。因此，追求長期持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的廠商，工業(yè)半導(dǎo)體是其繞不開的一塊市場。

反觀國內(nèi)半導(dǎo)體廠商，近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和國家戰(zhàn)略層面對半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的大力扶持，我國工業(yè)半導(dǎo)體行業(yè)實現(xiàn)了規(guī)模與技術(shù)等方面的快速發(fā)展與不斷突破。在數(shù)字經(jīng)濟(jì)時代的大背景下，各類半導(dǎo)體市場都面臨著突破及轉(zhuǎn)型，工業(yè)半導(dǎo)體市場也不例外。

主要的轉(zhuǎn)型大致為兩個方面，一是工業(yè)設(shè)施和操作系統(tǒng)的數(shù)字化，通過制造、物流、自動化和機(jī)器人技術(shù)以及各種自主系統(tǒng)進(jìn)行全面深化轉(zhuǎn)型；二是能源管理和能效改進(jìn)，包括制造設(shè)備、能源基礎(chǔ)設(shè)施和運輸、家用電器以及電池供電設(shè)備和系統(tǒng)的能效。

在世界工業(yè)半導(dǎo)體市場中，國外廠商一直是占據(jù)著極大的市場份額，其原因是技術(shù)門檻相對較高，國外廠商技術(shù)底蘊豐富，并多領(lǐng)域發(fā)展，通過一體化整合的協(xié)同發(fā)展，不僅有條件向不同領(lǐng)域的客戶提供MCU 等主控芯片、模擬芯片、傳感器、分立器件等品種齊全的的全品線產(chǎn)品，而且還能供軟件和生態(tài)在內(nèi)的整體方案，從容應(yīng)對客戶異構(gòu)集成、小批量、定制化等嚴(yán)苛的需求。

相比較而言，我國在工業(yè)半導(dǎo)體領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展較晚，技術(shù)能力較弱，芯片自給率較低，主要還是以進(jìn)口為主。在工業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型加速發(fā)展疊加中美貿(mào)易沖突不斷升級的背景下，未來我國在工業(yè)半導(dǎo)體領(lǐng)域有望迎來較好的國產(chǎn)替代機(jī)遇。

國產(chǎn)芯片現(xiàn)狀

但在主控芯片方面，工業(yè)電腦領(lǐng)域，我國的龍芯、兆芯、飛騰、景嘉微、海思、兆芯等廠商已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在CPU/GPU 等關(guān)鍵器件的國產(chǎn)替代；此外，在工業(yè)級MCU 領(lǐng)域，32 位MCU 的應(yīng)用正成為市場主流，主要廠商包含兆易創(chuàng)新、中穎電子、靈動微、芯?？萍肌⑷A大半導(dǎo)體、極海微等，而SoC廠商包含瑞芯微、全志科技、富瀚微等。

存儲芯片方面，廣大工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生了包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)、工業(yè)鏈數(shù)據(jù)、運營管理數(shù)據(jù)、消費者數(shù)據(jù)在內(nèi)的海量數(shù)據(jù)資源，需要高可靠性、高穩(wěn)定性的工業(yè)存儲產(chǎn)品為如此龐大的信息數(shù)據(jù)提供有力的存儲介質(zhì)支撐，以保證控制系統(tǒng)和人機(jī)界面的正常運行。

目前，國內(nèi)的長江存儲、長鑫存儲、江波龍、佰維存儲、時創(chuàng)意等企業(yè)都有在工業(yè)存儲領(lǐng)域有所布局。

在模擬芯片方面，圣邦股份、納芯微等一種國產(chǎn)廠商已實現(xiàn)工業(yè)類電源管理芯片的量產(chǎn)出貨；而在信號鏈品線上，包括圣邦股份在內(nèi)的多家廠商近年來也取得了不錯的發(fā)展成績。

在分立器件和傳感器方面，二極管、MOSFET 、IGBT、碳化硅等器件已廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化、智能電網(wǎng)、新能源、軌道交通等工業(yè)場景中。圖像傳感器、激光雷達(dá)、攝像頭等細(xì)分品類，目前已在工業(yè)電腦、工業(yè)自動化、軌道交通、安防監(jiān)控、機(jī)器人等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

其中圖像傳感器包含韋爾股份、格科微、思特威等；激光雷達(dá)包含鐳神智能、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技、覽沃科技等。目前工業(yè)數(shù)字化及智能化轉(zhuǎn)型升級逐步加速，工業(yè)半導(dǎo)體需求進(jìn)一步旺盛，可謂是迎來了最好的發(fā)展時代。

當(dāng)前，國產(chǎn)工業(yè)半導(dǎo)體廠商已經(jīng)實現(xiàn)了低端應(yīng)用的部分國產(chǎn)替代?？梢云诖氖牵谥懈叨藨?yīng)用上，未來國產(chǎn)芯片也會憑借品牌認(rèn)可度的不斷提升、本土化服務(wù)優(yōu)勢及良好的供應(yīng)鏈管理能力將滲透率進(jìn)一步提高，以實現(xiàn)我國工業(yè)發(fā)展的自主可控。

（本文來源于EEPW 2023年12月期）