投資熱潮涌動 化合物半導體業(yè)如何把握窗口期

朱邵歆

化合物半導體因其在射頻電子和電力電子方面的優(yōu)良性能，以及在5G通信和新能源汽車等新興市場的應(yīng)用價值，被認為是半導體行業(yè)的重要發(fā)展方向。在國內(nèi)發(fā)展集成電路的背景下，化合物半導體受到地方政府和產(chǎn)業(yè)資本的熱捧。投資“熱潮”之下，需要重新思考我國發(fā)展化合物半導體的機遇、挑戰(zhàn)和路徑。

全球化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢

國際龍頭企業(yè)加速布局。一是并購布局。2014—2016年，全球最大的電力電子器件企業(yè)德國英飛凌（Infineon）公司為鞏固化合物半導體領(lǐng)域優(yōu)勢，兩次發(fā)起對美國公司的收購，一次成功，一次失敗。其中收購IR公司成功，收購Cree旗下Wolfspeed公司失敗，原因是美國政府認為收購危害國家安全。二是市場布局。領(lǐng)先企業(yè)陸續(xù)推出SiC器件產(chǎn)品和電源解決方案。Infineon推出了CoolSiC和CoolGaN系列產(chǎn)品，Cree發(fā)布了首個滿足車規(guī)標準AEC-Q101的E系列SiC MOSFET產(chǎn)品，ST、ROHM、On Semi均在高端應(yīng)用方案中使用SiC器件。三是產(chǎn)能布局。Infineon、ST、Cree、ROHM等龍頭企業(yè)陸續(xù)開始使用6英寸生產(chǎn)線制造SiC器件，提升產(chǎn)能，鞏固市場地位。全球最大的GaAs制造企業(yè)中國臺灣穩(wěn)懋公司也開始了新一輪投資擴產(chǎn)計劃。

部分產(chǎn)品開始批量應(yīng)用?；衔锇雽w最早應(yīng)用于消費應(yīng)用市場，包括3G和4G手機的功率放大器（PA）和LED照明，技術(shù)方向明確，產(chǎn)業(yè)格局清晰，市場應(yīng)用成熟。在行業(yè)應(yīng)用市場，近年來，化合物半導體的產(chǎn)品和方案開始陸續(xù)被應(yīng)用企業(yè)采納，尤其在通信基站和新能源汽車市場開始批量應(yīng)用。在通信基站市場，日本住友電工公司制造的GaN功率放大器已在華為公司新建的基站上批量應(yīng)用。在新能源汽車市場，ST公司的SiC功率模組已經(jīng)應(yīng)用于特斯拉（Tesla）的Model 3電動車中。

產(chǎn)業(yè)模式出現(xiàn)分工合作?；衔锇雽w領(lǐng)域的企業(yè)多以IDM模式為主。在SiC電力電子器件領(lǐng)域，Wolfspeed公司的業(yè)務(wù)從SiC襯底延伸至SiC模組。在GaN領(lǐng)域，美國Qorvo、日本住友電工、中國蘇州能訊等均以IDM模式運營。近年來隨著產(chǎn)品和市場的多樣化，開始呈現(xiàn)設(shè)計業(yè)與制造業(yè)分工的合作模式。尤其在GaN電力電子器件市場，由于中國臺灣的臺積電公司和世界先進公司開放了代工產(chǎn)能，美國Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems等設(shè)計企業(yè)開始涌現(xiàn)。2017年，全球前三大的GaAs射頻器件企業(yè)——美國Broadcom公司宣布完全剝離GaAs制造業(yè)務(wù)，將業(yè)務(wù)出售給代工合作伙伴穩(wěn)懋公司，專注GaAs射頻器件的設(shè)計環(huán)節(jié)。

我國發(fā)展化合物半導體機遇和優(yōu)勢

“超越摩爾定律”成為發(fā)展新動能。由于集成電路制造工藝節(jié)點的更新難度越來越大，技術(shù)研發(fā)費用劇增，50多年來驅(qū)動半導體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的“摩爾定律”演進速度顯著放緩。能夠承受先進制造工藝開發(fā)和投資費用的企業(yè)和客戶越來越少，應(yīng)用場景也集中在高性能計算和通信等有限的領(lǐng)域。然而隨著智能化改造和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷推進，萬物智能、萬物互聯(lián)為行業(yè)發(fā)展帶來新機遇，“超越摩爾定律”成為發(fā)展新動能。由此帶來對集成電路特色制造工藝和產(chǎn)品的旺盛需求。近一年來，MCU和MOSFET等產(chǎn)品缺貨和8英寸生產(chǎn)線緊缺印證了這一趨勢。化合物半導體由于性能優(yōu)勢，特別適合于制造射頻器件、光電子器件、電力電子器件，是“超摩爾”領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

中國是全球最大的應(yīng)用市場。中國是全球最大的移動通信市場，已建成全球最大的4G通信網(wǎng)絡(luò)，基站數(shù)量超過200萬，并計劃在2019年開始啟用5G通信。華為和中興分別是全球第一大和第四大基站供應(yīng)商。華為、OPPO、小米、vivo是全球前六大的智能手機企業(yè)，每年出貨量近5億部。我國是全球最大的新能源汽車市場。2017年，國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)銷分別達到79.4萬輛77.7萬輛，同比增長53.8%和53.3%。比亞迪、北汽、上汽、吉利、蔚來等在新能源汽車領(lǐng)域開始發(fā)力，比亞迪和北汽的兩款車型包攬了2017年全球新能源汽車銷量的前2名。

高校和研究機構(gòu)具備技術(shù)積累。清華大學、北京大學、南京大學、山東大學、西安電子科技大學等高校、中科院和中國電子科技集團下屬的研究所在化合物半導體領(lǐng)域已耕耘超過20年，并通過技術(shù)轉(zhuǎn)化和合作成立了中鎵半導體、蘇州納維、山東天岳、天科合達、保定同光、東莞天域、華功半導體等企業(yè)。隨著化合物半導體在5G、物聯(lián)網(wǎng)、能源、國防軍工等領(lǐng)域發(fā)展不斷加速，人才和技術(shù)需求增加，我國科研機構(gòu)的人才和技術(shù)儲備優(yōu)勢將愈發(fā)顯著。

國家和地方產(chǎn)業(yè)政策支持。工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委發(fā)布的《信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》將“第三代化合物半導體”列為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點?？茖W技術(shù)部將第三代半導體列入國家重點研發(fā)計劃“戰(zhàn)略性先進電子材料”重點專項。2018年國務(wù)院政府工作報告中明確將新能源汽車和第五代移動通信兩個化合物半導體最重要的應(yīng)用市場作為加快制造強國建設(shè)的重點。地方政策方面，北京、深圳、成都、廈門、泉州、蕪湖等均已發(fā)布或正在研究推動化合物半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持政策。

國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和困難

市場推進困難。集成電路是資源全球配置的產(chǎn)業(yè)，在國際政治環(huán)境允許的情況下，國內(nèi)的整機應(yīng)用企業(yè)會優(yōu)先采購全球領(lǐng)先的化合物半導體供應(yīng)商的產(chǎn)品，以保持整機產(chǎn)品在全球市場的競爭力。國內(nèi)的化合物半導體企業(yè)面臨著在行業(yè)市場和消費市場兩面碰壁的困難。在行業(yè)市場，需要器件企業(yè)與整機企業(yè)形成長期穩(wěn)定的合作，共同提升產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性；在消費市場，需要器件企業(yè)具備規(guī)模產(chǎn)能和出色的成本管理能力。這對于國內(nèi)的化合物半導體企業(yè)來說，不論是技術(shù)上還是管理上，任務(wù)都非常艱巨。

項目投資盲目。集成電路作為中央政府鼓勵支持的產(chǎn)業(yè)，受到了地方政府的高度重視。起步早、實力強的重點城市已搶先布局了12英寸代工生產(chǎn)線項目和存儲器制造項目，投資規(guī)?？蛇_上千億元。起步晚、實力弱的城市在選擇產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向時，大多瞄準了投資規(guī)模小、市場前景好、具備“彎道超車”機會的化合物半導體。然而由于這些城市在集成電路產(chǎn)業(yè)缺乏專業(yè)認識和發(fā)展經(jīng)驗，招商引資時信息嚴重不對稱，對化合物半導體的市場定位和發(fā)展前景的判斷不夠準確，扶持政策缺乏可持續(xù)性和精準性。尤其是近年來，境外的所謂“科技人才”打著化合物半導體“全面替代硅”的旗號，組建“臨時拼湊”的技術(shù)團隊，懷揣“空手套白狼”的僥幸心理，“游走”國內(nèi)多個城市，“忽悠”地方政府。

發(fā)展路徑的兩點思考

市場定位?；衔锇雽w有行業(yè)市場和消費市場之分。從我國產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展階段來看，化合物半導體在基站和汽車等行業(yè)市場取得市場突破的機會更大。一方面是因為這些市場均為新興應(yīng)用市場，市場格局尚未固化，是中國企業(yè)的發(fā)展機會。另一方面是國內(nèi)的研究機構(gòu)在這一市場所用的GaN和SiC器件領(lǐng)域有一定的技術(shù)積累，與龍頭企業(yè)的技術(shù)差距相對較小。

對于智能手機等消費市場，一方面，GaAs器件的產(chǎn)業(yè)格局已非常清晰。美國的高通、Skyworks、Qorvo、Broadcom四家企業(yè)占據(jù)全球智能手機GaAs功率放大器市場的90%以上。這4家企業(yè)均委托我國臺灣地區(qū)的穩(wěn)懋和宏捷科兩家企業(yè)代工生產(chǎn)，合作關(guān)系牢固，難以在短期內(nèi)打破。另一方面，GaAs器件制造技術(shù)已非常成熟，成本控制非常嚴格，穩(wěn)懋在技術(shù)水平和生產(chǎn)管理方面的優(yōu)勢非常顯著。且隨著手機出貨量增速放緩，這一市場的增長空間有限。建議我國化合物半導體企業(yè)在智能手機市場應(yīng)結(jié)合我國的整機市場優(yōu)勢，關(guān)注器件設(shè)計環(huán)節(jié)和VCSEL等新興產(chǎn)品方向。

產(chǎn)業(yè)模式?；衔锇雽w產(chǎn)業(yè)存在著兩種發(fā)展模式，一是代工模式，以GaAs行業(yè)最為明顯。如上所述，高通等設(shè)計企業(yè)已經(jīng)與穩(wěn)懋等制造企業(yè)形成了長期的合作關(guān)系。二是IDM模式，如GaN射頻和SiC電力電子器件。產(chǎn)品主要面向行業(yè)市場，包括基站、高鐵、工業(yè)電源、新能源汽車等。這些市場的集成電路供應(yīng)商大多是IDM企業(yè)，如Infineon和德州儀器等?；衔锇雽w也不例外，如Cree、ROHM、ST等都是IDM企業(yè)。

可以看出，采用代工還是IDM，主要與產(chǎn)品面向的市場有關(guān)。若面向智能手機這樣的消費市場，產(chǎn)品公司專注設(shè)計環(huán)節(jié)可以更好地對接整機企業(yè)需求，代工制造服務(wù)公司可以專注提升產(chǎn)品制造技術(shù)和發(fā)揮規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢，每年14億部的手機出貨量也可以支撐足夠的市場和利潤空間，供設(shè)計企業(yè)和制造企業(yè)分享。若面向基站和汽車等行業(yè)市場，產(chǎn)品偏向定制化，更新?lián)Q代周期長，產(chǎn)品性能的可靠性和穩(wěn)定性要求更高，技術(shù)難度大。加之市場空間較小，難以有足夠的利潤空間供設(shè)計企業(yè)和制造企業(yè)分享，采用IDM模式更能保證產(chǎn)品性能和利潤。

綜上所述，建議努力培育具有市場競爭力的IDM企業(yè)。面向5G通信基站、新能源汽車和工業(yè)電源等行業(yè)市場，建議培育GaN和SiC領(lǐng)域的IDM龍頭企業(yè)。在智能手機等消費市場，建議推動國內(nèi)的設(shè)計企業(yè)和制造企業(yè)深度合作，探索虛擬IDM發(fā)展模式。