第三代半導體行業添新軍-華潤微

發稿時間:2020-09-16來源:九富 【 字體:
(國內首條商業化運行的6寸碳化矽生產線)
如果問目前市場最關注什麽行業?答案裏大概率包括“半導體”。但如果問半導體的哪個細分領域,未來最有發展前景?答案一定是百家爭鳴,但“第三代半導體”應該位列其中.

1.什麽是第三代半導體
上世紀四、五十年代,鍺(Ge)/矽(Si)被人類發現其電流放大的特性,於是從沙子進化成了二極管、晶體管,結束了笨重的“電子管時代”,人類從此進入“集成電路時代”,計算機/互聯網/移動通信等,相繼迅猛發展。 上世紀90年代和本世紀初,第二代半導體材料(GaAs、InP)、第三代半導體材料(SiC、GaN等)相繼得到了較快的發展,在各自的應用領域大放異彩,和“矽老大”一起扛著人類向前進。

圖1 半導體材料的發展曆史
三代材料,各有特色,彼此不是完全替代的關係。
舉個例子,碳化矽的臨界擊穿電場強度是矽的10倍,意味著同樣電壓等級,碳化矽功率模塊的尺寸可以降到矽器件的1/10。但在邏輯IC和存儲領域等,矽依舊是未來的中流砥柱。


2.第三代半導體的市場規模
在第三代半導體中,SiC是目前最重要的一種,應用範圍最廣、發展程度也最高。主要應用於新能源汽車、工業應用等領域。

圖2 碳化矽(SiC)功率器件的應用領域
來源:Yole Development
據權威機構IHS Markit披露的數據,2018-2019年全球碳化矽功率器件的市場規模分別為3.9、5.1億美元,而SiC電力電子器件的滲透率不足2%;,預計2027年碳化矽功率器件的市場規模將超過100億美元,年均複合增長率超過了40%(即2年翻一倍),其中新能源汽車是核心推動力量。

圖3 全球碳化矽功率器件市場規模預測
數據來源: IHS Markit
深藍色的區域,代表著新能源汽車,貢獻了最大的增量,而其中最大的市場在中國。 在高頻、高速、高功率的5G通信時代,用碳化矽做襯底的氮化镓射頻器件,也將迎來發展機遇期。

3.第三代半導體的產業鏈構成
SiC產業鏈的構成: SiC晶片外延器件(設計/製造/封測)下遊應用 生產模式,可分為“IDM模式”和“設計+代工模式”。不過由於功率器件的生產特點,IDM仍將是最有效率的生產模式。

圖4 全球SiC產業鏈的構成情況
由於行業還處於起步階段,上遊的材料成本(晶片+外延)占比很高,目前超過75%。一些企業通過並購等方式,布局全產業鏈,如美國CREE,日本ROHM。還有一些IDM企業,自己做“外延”,如英飛淩、意法半導體等,以及國內的中電55所、13所、三安光電等。 分析一下各個環節的競爭格局情況:
晶片:分為導電型和半絕緣型,目前以導電型為主。美國CREE是行業龍頭,18年市占率為62%,其次是貳陸公司(II-VI)、ROHM收購的Si-Crystal,三者合計占全球出貨量的90%。國內的天科合達、山東天嶽分別占比1.7%、0.5%。CREE和II-VI已經研發成功並投建8英寸線,國內開始投產6英寸,8英寸在研發中。
外延片:企業相對較多,部分IDM企業自製外延片,未看到具體的數據。
器件:主要是CREE、ROHM、英飛淩、意法等巨頭,國內的產能也逐漸開始建設(三安光電、華潤微等),一部分是自產自用(如中車、國網),整體的收入體量還比較小。

4.華潤微第三代半導體業務的進展情況
華潤微,在今年7月份,披露公司6英寸商用碳化矽晶圓生產線正式量產,並向市場投放工業級SIC二極管係列產品,也正式加入了國內第三代半導體產業的陣營。
華潤微,是國內規模最大的功率器件企業,它的矽基MOSFET銷量排第三,僅次於英飛淩和安森美,采用的也是IDM模式。
相比國內同行,華潤微在碳化矽的布局上具備一定的客觀優勢,其中包括IDM的行業模式、重視研發、原材料供應的保障、充裕的發展資金等。

研發上,公司的特色工藝有優勢,和浙大的盛況老師團隊也有合作;在客戶開拓上,公司是生產矽基功率器件的老牌企業,下遊客戶積累豐富;在產能建設和產品製造方麵,碳化矽和矽基的生產線,存在2/3的設備重疊,建廠投資額大幅下降,且公司入股了廈門瀚天天成,還有國內2-3家外延材料供應商,保障了公司的原材料供應;資金方麵,半導體是重資產行業,公司已A股上市+國企的背景,融資便利,發展有後勁。

所以,華潤微進入碳化矽半導體,合情合理,且具備一定的優勢。但相比國際巨頭,除了國內的市場以及政策的支持,公司短期仍麵臨一些難題。 回頭看A股市場,如果從收入和利潤貢獻角度看,第三代半導體板塊內的企業,都還遠遠沒有到開花結果的時候。但隨著碳化矽晶圓成本的下降,市場規模的提升,整個產業鏈的收入和利潤水平會有大幅度的提升,到時也就到了收獲的季節。
華潤微,作為行業的新進入者,基於自身的研發優勢以及在矽基功率器件的長期積累,有望在未來國內第三代半導體的快速發展中,成長壯大。