半導(dǎo)體緣何成為熱點(diǎn)賽道？

半導(dǎo)體材料作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)歷經(jīng)數(shù)代更迭。每一種半導(dǎo)體材料的屬性和應(yīng)用領(lǐng)域各不相同，三代半導(dǎo)體之間并非替代關(guān)系。

目前，超90%的半導(dǎo)體產(chǎn)品仍以第一代半導(dǎo)體材料硅為襯底制成。但受限于材料自身物理特性，硅基功率器件難以滿足新能源汽車及光伏逆變器等新興應(yīng)用對(duì)器件高功率、高頻性能的需求。

第三代半導(dǎo)體指禁帶寬度（Eg）大于或等于2.3電子伏特（eV）的半導(dǎo)體材料，常見的有碳化硅、氮化鎵、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等。其中，碳化硅和氮化鎵技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟。以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體逐步受到市場(chǎng)關(guān)注，并成為制作大功率高頻器件的理想材料。

云啟調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)已占據(jù)了全球半導(dǎo)體消費(fèi)總量的35%，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、新能源汽車、5G等新技術(shù)、新產(chǎn)品高速發(fā)展的背后，是需求旺盛的新興半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)。

數(shù)據(jù)顯示，全球碳化硅市場(chǎng)2018年只有4億美元，到2024年有望達(dá)到50億美元，其中巨大爆發(fā)力來(lái)自于電動(dòng)汽車。在新能源汽車上，碳化硅功率器件替代硅基功率器件，可以有效降低能量損耗，大幅降低器件尺寸。

根據(jù)半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測(cè)，到2025年新能源汽車將是碳化硅功率器件最主要的應(yīng)用。

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，使用碳化硅MOSFET（金氧半場(chǎng)效晶體管）功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，從而推動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)在體積、壽命及成本上實(shí)現(xiàn)重要突破。不難發(fā)現(xiàn)，第三代半導(dǎo)體材料適合諸多場(chǎng)景的使用，并且這些場(chǎng)景在中國(guó)都擁有巨大市場(chǎng)。

除廣闊的下游應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景對(duì)碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用，國(guó)內(nèi)政策因素也為其發(fā)展提供有利環(huán)境。碳中和、碳達(dá)峰政策目標(biāo)使得以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)低碳發(fā)展成為大勢(shì)所趨，也成為2020年以來(lái)資本市場(chǎng)最活躍的投資主題之一。第三代半導(dǎo)體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率的特性，在新能源車、5G通信、可再生能源等領(lǐng)域扮演重要角色，有望解決“卡脖子”問題，因而受到國(guó)家重視。

“十四五”規(guī)劃明確提出，要大力發(fā)展碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。北京、上海、廣東、湖南、山東等國(guó)內(nèi)主要省市均出臺(tái)了支持碳化硅等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策。在政策大力支持下，“十四五”期間有望進(jìn)入國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大步發(fā)展的時(shí)代。

半導(dǎo)體行業(yè)未來(lái)具有高成長(zhǎng)性

云啟研究發(fā)現(xiàn)，從投資主線來(lái)看，我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)投資主要集中在以高端芯片、材料和設(shè)備為代表的“卡脖子”領(lǐng)域，如以人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)為代表的新技術(shù)和新應(yīng)用，以及以車載計(jì)算芯片、功率半導(dǎo)體和傳感器芯片為代表的汽車半導(dǎo)體。

以半導(dǎo)體設(shè)備和材料為例，作為半導(dǎo)體行業(yè)的上游支撐賽道，該市場(chǎng)占比達(dá)25%，而國(guó)產(chǎn)化率卻不足1/5，國(guó)家也為此推出了相應(yīng)政策進(jìn)行重點(diǎn)支持。目前該領(lǐng)域的整體國(guó)產(chǎn)化提升仍任重道遠(yuǎn)，但也蘊(yùn)含了巨大的投資創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。

碳化硅市場(chǎng)正迎來(lái)良好的發(fā)展前景。Yole的最新預(yù)測(cè)顯示，到2027年，碳化硅器件市場(chǎng)將從2021年的10億美元增長(zhǎng)到60億美元以上。

雖然在碳化硅產(chǎn)業(yè)全球整體格局中，美國(guó)、歐洲、日本依舊占據(jù)主導(dǎo)地位，但目前全球碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈都處于早期階段，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外龍頭企業(yè)的差距較小，具有較大的發(fā)展空間。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，國(guó)內(nèi)從事第三代半導(dǎo)體電力電子和微波射頻的企業(yè)已從2018年的不到100家發(fā)展到超過(guò)170家，從上游材料的制備（襯底、外延），中游器件設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)，到下游的應(yīng)用，基本形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。

目前碳化硅行業(yè)廣受資本市場(chǎng)青睞，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展已成為必然趨勢(shì)，投資方紛紛向上游拓展，扶持具有潛力的初創(chuàng)公司，后者以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)空缺的方式成為新的突破口。

數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為94.15億元，預(yù)計(jì)2019~2022年將保持85%以上平均增長(zhǎng)速度，到2022年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到623.42億元。整車、鋰電、通信等領(lǐng)域的巨頭也對(duì)碳化硅十分關(guān)注，紛紛入股相關(guān)初創(chuàng)公司。

關(guān)注“短板”，專精器件工藝

國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展，但依然存在明顯的掣肘之處。是否能滿足應(yīng)用需求，重點(diǎn)在于能否依靠碳化硅襯底和MOSFET器件工藝提升碳化硅器件的可靠性。掌握核心技術(shù)，突破材料和工藝技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)品良率和性能，至關(guān)重要。

想要走出困境，關(guān)鍵在于在極致分工的產(chǎn)業(yè)鏈里找準(zhǔn)差異優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主可控。

芯片半導(dǎo)體是個(gè)研發(fā)成本高、耗時(shí)周期長(zhǎng)、人才普遍稀缺的高技術(shù)性產(chǎn)業(yè)。隨著科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)落地的結(jié)合，半導(dǎo)體行業(yè)材料與核心技術(shù)瓶頸將進(jìn)一步加速突破。國(guó)內(nèi)碳化硅行業(yè)將得到更快的發(fā)展。