虽然从整个半导体器件市场来看,硅材料因其易得性和低成本仍是最重要的基础载体,但在新能源汽车、5G基站等新兴产业的应用,正在引领半导体材料新的需求市场,即以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体材料。
在前两代半导体材料中,我国在相关领域起步相对较晚,造成了客观差距。在第三代半导体领域,全球宏观启动时间比较接近,这是一个比较新的技术领域。目前,世界各大衬底材料公司的技术差距不是很大。
此外,第三代半导体具有耐高压、耐高温、低损耗的特点,符合当前功率半导体器件的应用要求。在相关领域用第三代半导体材料取代第一代硅基材料有望成为长期趋势。
结合这些产业背景,叠加国内相关产业生态,在碳化硅、氮化镓等材料领域积累。近年来,第三代半导体产业生态呈现多点开花态势。
但与此同时,需要注意的是,仍处于发展演变过程中的第三代半导体领域,目前还没有迎来全面量产商用的节点。同时,国内在这一领域的全球市场份额还不如已经成熟发展多年的海外大厂,整个产业生态的成熟落地还需要足够的时间培育。
这仍然是半导体技术的一个分支,需要保持云开见月明。前面的道路是广阔的,但隐藏的挑战也不容忽视。
发展热潮
只看之前即将在科创板平台上市的公司,就足以说明国内已经有公司和团队在多个领域探索第三代半导体领域。
比如正在进行上市的山东田玉娥、之前已经终止上市的田可何达、江西瑞能等。即使在粤港澳大湾区内部,也有许多公司位于不同的特定材料领域和产业链环节,如东莞天宇和英诺赛科。
基础半导体董事长王在接受《21世纪经济报道》记者采访时表示,第三代半导体发展热潮的背后,主要是内外两方面的因素驱动。
“随着二氧化碳排放峰值和碳中和目标的提出,新能源产业与半导体产业开始产生更多交集。采用性能更好的第三代半导体材料有助于在全球范围内更快地实现这一目标。”他进一步表示,由于碳化硅器件对工艺技术的要求与对硅的要求相比并不高,因此在这方面国内外差距不大。因此,在碳化硅和氮化镓相关领域发展的国内龙头企业将有很大的可能性进入世界级阵营。
“目前,第三代半导体的晶圆尺寸已经进化到了6英寸,要想量产商用,还有一个过程要走到8英寸。”根据王的分析,从这一点来看,国内外的步伐比较接近,有很大的机会取得进一步突破。
据王介绍,碳化硅器件下游应用市场主要分为三大方向:工业级、消费级、汽车级。其中,工业级碳化硅器件落地较早,应用领域包括通信基站电源、服务器电源、LED驱动电源等。这些都是未来长期稳定高速发展的领域。
在消费市场,国内市场最早推出的产品主要针对大功率快充市场。
新能源汽车是碳化硅器件未来发展最重要的方向,也是碳化硅最大的单一应用市场。其优良的特性可以应用于新能源汽车的很多部件,如电机控制器、车载充电器等。
为此,模块封装R
"成本是第三代半导体材料应用中非常重要的一点."王向记者指出,但这也应该是分裂。一方面,在很多应用领域,性能提升带来的收益会高于成本。此时,将倾向于使用碳化硅和氮化镓等材料;另一方面,虽然碳化硅器件比硅基器件更贵,但使用前者可以大大降低其他匹配元件的成本。
他说,“随着技术和工业的发展,碳化硅的成本会逐渐降低,因此在很多领域取代传统硅基材料将是一个不可逆的过程。”
比如在功率半导体器件中,用碳化硅材料替代硅基IGBT(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFET是业界公认的未来趋势,功率半导体的迭代周期较慢,寿命周期较长,未来增长空间会很大。
王继续说道,目前,碳化硅器件的成本远高于硅基器件,但在未来,成本将降低到硅基器件的2-3倍。届时,碳化硅器件带来的性价比优势将逐渐显现。
短期挑战
国内产业链发展如火如荼,但不可忽视的是,在一项新技术不断探索的背后,仍然面临着相当大的挑战,需要思考和克服。
王表示,作为一家创业企业,尤其是在第三代半导体领域,在快速发展的过程中会面临各种困难。但相比于大多数企业会遇到的资金、供应链、客户认可等问题,他更关心人才。
“国内培养的第三代半导体材料、器件、封装、驱动、应用的人才远远不能满足行业需求。通过培养公司自身或引进海外专家,是扩大团队的重要途径。”所以他指出。
此外,为了实现企业在碳化硅领域的长期目标和短期目标的平衡,基础半导体与清华大学等高校和研究机构合作,共同研发一些短期内可能不会产生直接经济效益,但对未来产业发展有意义的前沿领域。
“产业化的技术方向预计在两年内,我们会在内部推进研发;五年后,我们将有产业化机会的技术方向,我们将积极采取与外部合作的方式进行研发。”王继续说道:
在市场层面,短期内也面临一定的发展挑战。一些产业投资者告诉记者,目前行业对第三代半导体可能存在过度热情的迹象。“我们看到了很多第三代半导体公司,但我们不敢下手。”此人认为,目前,对于中国的相关产业公司来说。
的估值偏高,不太符合常规估值方法,其团队在此时会选择更加审慎面对市场。
他同时指出,在目前还没有庞大规模的市场需求背景下,有一些产业内公司已经开始了频繁在各地建设产线的道路。“考虑到现在的销售额无法承载这么大的成本折旧,我们担心不排除在未来3-5年内,部分今天投资的产线,会面临资不抵债的难题。”
不过云岫资本高级经理李俊超向21世纪经济报道记者表示,总体来看,目前国内对第三代半导体领域的投资还算不上过热,因为从整体体量来看,还并没有达到如美国、日本每年在相关产业投资的力度。
但他同时指出,目前不可忽视的问题是,产业间公司发展相对分散,没有把核心人才和力量融合在一起。导致若干年后回头看,可能会存在投资效益偏低的问题。
当然,在此过程中,具备竞争实力的公司依然会成长起来,并且不断完善技术更迭演进过程。
从市场格局来说,由于前述应用成本偏高,导致尚且无法支持第三代半导体器件的大规模商用,目前下游器件厂商虽然数量较多,但体量尚且不大。反倒是处在行业上游的衬底材料产业环节,由于积累的需求更集中,这类型公司会在先期更快发展起来。“当然,未来随着商用的持续推进,下游市场的机会的确会逐步扩大。”李俊超表示。
即便是如今已经在全球市场占据较高份额的欧美国家公司,其最初起步也是从单个产业环节的能力入手,随着逐步走向成熟,才通过收并购的方式,纳入更丰富的产业流程,并成为具备平台型能力的综合型半导体公司。
“考虑到目前第三代半导体市场的整体规模并不算大,目前来看,可能也未必有必须走向如硅基一般有明确设计和制造产业分工的阶段。当然,随着市场空间越来越大,或许产业分工会是未来一种更好的选择。”李俊超指出,从这个逻辑来看,当下该领域的公司选择IDM发展模式,的确不失为一种更完善的发展路线。
宏观来看,这种产业角色的定位和演变,也是整个半导体产业未来会面临的新发展命题。
国科瑞华董事总经理王琰向21世纪经济报道记者指出,目前在欧美市场,已经呈现行业前20家左右半导体公司,但占据了全市场接近90%的市值、接近80%的利润,走向寡头垄断的市场。
反观国内,目前还没有出现产业部署非常成熟和完善的厂商。但已经有相关产业公司,在近些年的发展历程中,通过横向和纵向的并购整合,不断完善在细分领域的市场布局。
“相信在未来3-5年内,上市的半导体公司之间并购整合会成为一个主流趋势。这也会是未来第三代半导体市场将面临的共性问题。”他续称,届时,国内半导体市场也有望如前述欧美半导体市场的趋势一般,巨头公司占据较大市场利润,产业集中度进一步提升。
文字记者| 骆轶琪
文字编辑|曹金良
出镜记者| 周金颖
摄像记者| 宋子荣 杨毓
视频编导| 周金颖 张倩茹
配 音| 车远洋
监 制|杨海涛
统 筹丨于晓娜 张伍生李锐 杜弘禹
出 品 人|蔡万麟 任天阳
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