中国半导体可以借鉴锂电的成功经验么

中国半导体可以借鉴锂电的成功经验么,第1张

2011年10月,德国最大的太阳能公司Solar World向美国商务部提交了一份专门针对75家中国光伏企业的“反倾销反补贴”调查申请。

由于产能过剩,当时国内光伏企业的业绩已经哀鸿遍野。若“双反”一开,必然雪上加霜,整个行业都会被推到了悬崖边缘。

然而出乎所有人意料的是,中国的光伏行业不但顽强地活了下来,而且在不到十年的时间里,以超过100%的年均增长率为中国打造了又一个世界级产业。

无独不偶。

在《宁德时代、比亚迪们的下一个十年》中,我们曾经提到在锂电池行业,中国企业是如何在日韩巨头的夹缝中一步步成长,最终具备了强大的国际竞争力。

国内光伏和锂电行业的崛起,共同特征都是弯道超车——基于“补贴”这个弯道,当国内龙头企业在全球范围内具备核心竞争力之后,“退补”出清,带来了龙头集中度的提升。

而根据国泰君安产业研究中心的判断,未来十年,芯片国产化将是国内半导体企业最大的弯道。

以史为鉴,在整个泛半导体产业链的国产化进程中,什么样的企业会脱颖而出,效仿过去十年的光伏和锂电成为产业龙头?

国君研究“下一个十年”专题研究系列第二篇,聚焦半导体材料细分领域,从不同产业链成长的历史中,寻找材料企业成长的模式和优秀企业的特征。

01

光伏,战“隆”在野

战略选择决定企业优势

2011年的隆基股份还是一家单纯做单晶硅的公司,与后来成就自己的光伏之间,相隔的是一整条光伏产业链。

而当我们回头去读隆基股份2012-2018年的年报,才能真正体会到教科书里频繁出镜的“战略选择”的重要性——

在当年单晶多晶技术路线之争打得火热之际,看准行业的方向或许并不困难,但隆基能够持续坚持战略选择,而且在遇到下游组件厂商阻力时,以极高的战略执行力将产业链拓展至下游单晶组件,引领PERC技术成为主流,最终打败了历史上的“亚洲硅王”保利协鑫,完成产业链一体化,这实属不易。

▼光伏产业链核心环节:硅料-硅片-电池-组件

数据来源:国泰君安《爱旭科技首次覆盖报告20190412》

在2012年上市第一年的年报中,隆基就清晰地阐述了自己在技术路线上的战略选择,以及在产业链中的市场定位:

“晶硅路线是未来十年的主流光伏技术路线,相对薄膜路线具有投资成本低、产业基础稳定、产业化前景广阔等优势;单晶路线与多晶路线相比具备可持续发展优势,其生产工艺和技术门槛高,对区域布局要求高,高转化效率所带来的度电成本降低空间大;聚光电池技术路线和物理法多晶硅短期缺乏产业发展前景。

在以上分析基础上,隆基股份将单晶路线作为长期发展的技术路线。

同时,上下游的交易成本在成本中所占比重较低,多领域投资和垂直一体化模式对企业资源能力和风险承担能力要求偏高,鉴于这些分析基础,隆基股份在主要光伏企业进行垂直一体化扩张时仍坚持专业化战略定位,取得了单晶领域技术、成本等多方面的领先优势。”

——隆基股份2012年报

一年后的2013年,单晶还是多晶好的争论在中国光伏产业界仍旧甚嚣尘上。面对汹涌的质疑,隆基在年报中开始体现出对整合下游组件制造商的“野心”:

“目前国内光伏应用市场以多晶产品为主,单晶产品的份额不足10%,单晶价值没有得到充分认可,主要原因在于渠道不畅,销售推动力不足。

在通往电站的渠道中,组件制造商占据主导地位,其对单晶、多晶的选择推广尤为重要。在光伏产品供应不足的时期(2005—2008年,2010—2011年),多晶产品因为工艺简单,产能快速扩张,国内主流电池组件企业均是多晶为主的一体化企业。

目前国外光伏应用市场单晶产品比例明显高于国内市场。2013年我国硅片出口共16.94亿美元,其中单晶硅片出口7.05亿美元,占总出口额的41.6%。国外成熟市场光伏制造及应用市场单晶比例提升趋势明显。”

——隆基股份2013年年报

不到一年后,隆基股份就出手对下游的光伏电站和电池组件业务进行了整合:

“产业链整合与新业务的培育取得实质性进展,有望成为新的利润增长点。2014年公司启动产业链整合,收购了浙江乐叶光伏科技有限公司,将产业链拓展至组件业务。”

——隆基股份2014年年报

尽管外界对光伏产业多年来的政府补贴议论纷纭,但我们坚持认为,补贴成就不了世界级的企业,是敏锐的技术觉察能力、强大的整合执行能力,以及坚定的战略选择能力成就了隆基。

02

产业链培育

成就锂电行业的宁德时代

2010年,我们刚刚开始研究锂电的时候,基于日韩的历史经验,认为材料环节是技术壁垒最高、盈利能力最强的环节,技术突破能力是我们当年衡量企业核心竞争力的最重要标准。

然而经历了锂电行业高速成长的10年再回头看,当年我们重点推荐的具备高技术壁垒的佛塑科技因为隔膜子公司的激励问题销声匿迹,江苏国泰和杉杉股份因为多元化的问题竞争力也已大不如前,新宙邦、当升科技虽然仍是子行业龙头,但市值和盈利增速远远弱于行业整体,反而是当年我们认为最没有技术壁垒的电芯和组件环节,出现了一家具备全球竞争力的独角兽——宁德时代。

全球新能源汽车销量从2011年的5.1万辆增长至2018年的237万辆,增长超过40倍,GAGR达到73%,而宁德时代在2014-2018年的装机量和收入的增长远超行业,考虑降价因素,收入的年复合增速仍然超过200%。

回顾宁德的发展史,和轻资产的上游材料环节不同,锂电电芯环节的资本开支强度高达4-5亿元/GW,因此友好的融资环境以及前期果断的大量资本开支,让宁德拥有了先发的规模化优势——2018年,宁德时代在国内的市占率已经超过40%,全球市占率21.9%。

与此同时,由于下游汽车对于稳定性、均一性要求高,成本和生产的管控能力是锂电电芯企业的核心竞争力,规模化带来的成本优势成了天然的壁垒。

不过比先发和规模优势更重要的,是宁德时代在设备和材料的国产化培育方面做的大量工作。宁德成功培育了大批本土供应商,让动力电池上游的国产化率超过80%,这也让其对产业链资源有了极强的控制能力。

这与日韩电芯组件环节的LGC、SDI、SKI、松下形成鲜明对比,后者之所以常年亏损,一个重要的原因就是日韩的产业链格局中,材料环节存在高壁垒,把控着利润的大头。

而宁德时代通过“控制关键原材料+输出配方+材料厂代工”模式,对上游具备强议价能力。

▼CATL对供应商的管控能力极强

数据来源:上市公司年报/招股书、国泰君安证券研究

如果从长周期视角来看,赛道的好坏、商业模式的优劣,就如同杜邦分析里面的杠杆率一样,是个内生变量。而一家优秀的公司,可以改变整个产业链的竞争格局。它竞争优势的外在体现可能是优秀的供应商管控能力、优秀的生产管理,以及大规模研发团队带来的高速技术迭代,内在体现很可能是创始人的愿景情怀、用人之道,以及与之相匹配的激励体系和制度。

03

半导体材料

历史是否正在重演?

历史上光伏、锂电的弯道是补贴和退补,通过惨烈地市场化竞争,找出具备全球竞争力的龙头企业,颠覆了整条产业链的竞争格局。

而由于面板和半导体的资本开支强度远远高于光伏和锂电,半导体行业的弯道则体现在大基金和国家队的投资上,从而实现产能转移。

▼集成电路贸易逆差持续扩大

数据来源:海关总署、wind、国泰君安证券研究

半导体材料主要分为晶圆制造材料和封装材料,其中晶圆制造材料包括硅片(37%)、光刻胶、光刻胶配套试剂、湿电子化学品、电子气体、 CMP 抛光材料、以及靶材等;芯片封装材料包括封装基板(39%)、引线框架、树脂、键合丝、锡球、以及电镀液等。

可以看出,和光伏锂电不同,半导体材料是半导体产业链中细分领域最多的环节,且技术路径相去甚远,材料成本合计占比仅10%。

▼半导体材料品类众多

数据来源:SEMI、wind、国泰君安证券研究

不过有失必有得。与光伏产业的野蛮生长不一样的是,半导体产业的下游由国家主导,因此竞争格局相对稳定,这也让半导体材料企业拥有更大的发展空间。

我们认为,材料企业的核心不单单基于研发,更多在于满足客户多样性的需求,帮助客户成长,因此降成本、改进工艺都是好的盈利模式,基于客户需求出发的技术服务能力将成为企业成长的驱动力。

从这个角度看,在半导体材料领域,对标日韩成长路径更加可行。

04

半导体材料的下一个十年

你可能关心的三个问题

1. 长周期下,需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗?

目前的世界环境下,国内无论是一级投资者还是二级投资者都在看半导体行业,因为这个行业的国产化需求最为旺盛。

那么,需求增速最好的阶段就是股东回报最好的时期吗?如果我们以具备全球竞争力的家电行业为复盘对象,答案正好相反。

国泰君安家电研究团队在行业复盘中这样表示:

“90年代到21世纪初是中国家电行业大发展的时代,也是需求最旺盛的年代。然而2007 年初海尔的张瑞敏就说过,家电产业是充分竞争的行业,目前的利润率仅在2-3%之间,已经像刀片一样薄了。

直到2011年最后一波中央政府补贴退出之后,完全市场竞争的时代,没有无必要的政府政策约束,没有政府补贴干扰,加上竞争格局良好,原材料成本持续下行,家电行业龙头这才进入了一个盈利水准的长周期上升通道中。”

——范杨《国泰君安道合·理:空调行业10年复盘》视频

大规模制造、高壁垒的渠道,加上深入人心的品牌印象,是这一时期家电龙头“定价权”的主要来源,也是时至今日仍无人能够挑战的核心壁垒。因此,2010-2019年才是家电行业股东回报最好的周期。

我们并没有否认所有行业的需求逻辑,2009-2019,消费电子产能向国内的转移带来了大批优秀的上市公司,如立讯精密、舜宇光学、海康威视、欧菲光等等。我们只是认为,制造业的核心壁垒在于领先的规模优势,需求增速并不是判断赛道优劣的核心变量。尤其在未来十年,面临经济增速放缓的背景,如何在价格战中取得规模优势才是衡量制造业龙头的最优标准。

2.资本的介入和股权的变化将给半导体材料企业带来哪些影响?

当下,科技企业学习华为管理的热情,已经可以比肩十年前制造企业学习台塑的情景。关于华为的研究很多,看到皮毛的我们只想讲讲感受最深的两点。

首先,公司治理和内控最难的是代理人问题,华为98%以上的股份都是员工的,企业价值最大化和股东利益最大化一致,永远不会被资本裹挟,永远保持全员创业的激情。

▼公司治理和代理问题

数据来源:国泰君安《公司研究框架》

其次,企业文化的建设和传承,空喊是没用的,需要与之相匹配的激励机制,比如996工作制和8年退休制度更有利于狼性文化的传承。8年退休可以永久拿分红,996锁死了工作时间,基于理性人假设,与其蹉跎度过,不如拼尽全力干满8年多拿股票早退休,而退休制度也给年轻人更多的发展和上升空间。

华为的股权模式无法效仿,但产业资本的介入和股权关系的变化很可能带来激励的改变和企业新的活力。

例如宁德时代绑定车厂,除了订单之外,更重要的是利益的分配,大幅降低车企上游一体化的动机。

因此我们观察半导体材料公司的发展,一个重要的切入点也是能不能像隆基一样拥有战略选择的定力和整合产业链的野心,考虑到半导体材料的复杂性和产业链下游的特殊属性,横向发展成为平台型公司或许是半导体材料企业更好的选择。

3. 那么,平台型半导体材料企业的成长路径是什么?

无论一级还是二级,从苹果供应链到华为供应链,再到5G的爆发,需求逻辑下对技术壁垒的偏好和执着一直是投资者的共性。

然而就像我们复盘锂电行业的发展时看到的,从长周期视角来看,科技类产品具有高速迭代和材料环节价格持续下降的属性。

那么,龙头供应商盈利的持续性真的是靠技术壁垒么?

我们认为,半导体材料企业的成长路径,应当是基于客户需求的技术服务能力和相关多元化。

技术型企业家,公司的寿命取决于产品的寿命。销售型企业家,企业能做多大取决于能掌握多少客户资源。

不同于大化工的市场空间和同质化产品,企业核心竞争力来源于资源优势或技术突破。对于半导体材料企业来讲,技术服务能力是胜出的关键。

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1.1 第三代半导体 SIC 材料的性能优势

SIC 材料具有明显的性能优势。 SiC 和 GaN 是第三代半导体材料,与第一 二代半导体材料相比,具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等 性能优势,所以又叫宽禁带半导体材料,特别适用于 5G 射频器件和高电压功率 器件。

1.2 SIC 器件的性能优势

SIC 的功率器件如 SIC MOS,相比于 Si 基的 IGBT,其导通电阻可以做的更 低,体现在产品上面,就是尺寸降低,从而缩小体积,并且开关速度快,功耗相 比于传统功率器件要大大降低。

在电动车领域,电池重量大且价值量高,如果在 SIC 器件的使用中可以降低 功耗,减小体积,那么在电池的安排上就更游刃有余;同时在高压直流充电桩中 应用 SIC 会使得充电时间大大缩短,带来的巨大 社会 效益。

根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大 概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升续航能力,或者减少动力电池成本。

1.3.制约产业发展的主要瓶颈在于成本和可靠性验证

行业发展的瓶颈目前在于 SIC 衬底成本高: 目前 SIC 的成本是 Si 的 4-5 倍, 预计未来 3-5 年价格会逐渐降为 Si 的 2 倍左右,SIC 行业的增速取决于 SIC 产业 链成熟的速度,目前成本较高,且 SIC 器件产品参数和质量还未经足够验证;

SIC MOS 的产品稳定性需要时间验证: 根据英飞凌 2020 年功率半导体应用 大会上专家披露,目前 SiC MOSFET 真正落地的时间还非常短,在车载领域才刚 开始商用(Model 3 中率先使用了 SIC MOS 的功率模块),一些诸如短路耐受时 间等技术指标没有提供足够多的验证,SIC MOS 在车载和工控等领域验证自己的 稳定性和寿命等指标需要较长时间。

1.4 SIC 产业链三大环节

SIC 产业链分为三大环节:上游的 SIC 晶片和外延→中间的功率器件的制造 (包含经典的 IC 设计→制造→封装三个小环节)→下游工控、新能源车、光伏风 电等应用。目前上游的晶片基本被美国 CREE 和 II-VI 等美国厂商垄断;国内方 面,SiC 晶片商山东天岳和天科合达已经能供应 2 英寸~6 英寸的单晶衬底,且营 收都达到了一定的规模(今年均会超过 2 亿元 RMB);SiC 外延片:厦门瀚天天 成与东莞天域可生产 2 英寸~6 英寸 SiC 外延片。

2.1 应用:新能源车充电桩和光伏等将率先采用

SiC 具有前述所说的各种优势,是高压/高功率/高频的功率器件相对理想的 材料, 所以 SiC 功率器件在新能源车、充电桩、新能源发电的光伏风电等这些对 效率、节能和损耗等指标比较看重的领域,具有明显的发展前景。

高频低压用 Si-IGBT,高频高压用 SiC MOS,电压功率不大但是高频则用 GaN。 当低频、高压的情况下用 Si 的 IGBT 是最好,如果稍稍高频但是电压不 是很高,功率不是很高的情况下,用 Si 的 MOSFET 是最好。如果既是高频又是 高压的情况下,用 SiC 的 MOSFET 最好。电压不需要很大,功率不需要很大, 但是频率需要很高,这种情况下用 GaN 效果最佳。

以新能源车中应用 SIC MOS 为例, 根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升 续航能力,或者减少动力电池成本。

同时 SIC MOS 在快充充电桩等领域也将大有可为。 快速充电桩是将外部交 流电,透过 IGBT 或者 SIC MOS 转变为直流电, 然后直接对新能源 汽车 电池进行 充电,对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感,因此不考虑成本,SIC MOS 比 IGBT 更有前景和需求,由于目前 SIC 的成本目前是 Si 的 4-5 倍,因此会在 高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域,高效、高功率密度、高可靠 和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势,因此基于性能更优异的 SIC 材料的光 伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。

SIC 肖特基二极管的应用比传统的肖特基二极管同样有优势。 碳化硅肖特基 二极管相比于传统的硅快恢复二极管(SiFRD),具有理想的反向恢复特性。在 器件从正向导通向反向阻断转换时,几乎没有反向恢复电流,反向恢复时间小 于 20ns,因此碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率,在相同频率下具有 更高的效率。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数,随 着温度的上升电阻也逐渐上升,这使得 SIC 肖特基二极管非常适合并联实用, 增加了系统的安全性和可靠性。

2.2 空间&增速:SIC 器 未来 5-10 年复合 40%增长

IHS 预计未来 5-10 年 SIC 器件复合增速 40%: 根据 IHSMarkit 数据,2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元,受新能源 汽车 庞大需求的驱动,以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升, 预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元,18-27 年 9 年的复合增速接近 40%。

SIC MOS 器件的渗透率取决于其成本下降和产业链成熟的速度 ,根据英飞凌和国内相关公司调研和产业里的专家的判断来看,SIC MOS 渗透 IGBT 的拐点可能在 2024 年附近。预计 2025 年全球渗透率 25%,则全球有 30 亿美金 SIC MOS 器件市场,中国按照 20%渗透率 2025 年则有 12 亿美金的 SIC MOS 空间。 即不考虑SIC SBD 和其他 SIC 功率器件,仅测算替代 IGBT 那部分的 SIC MOS 市场预计2025 年全球 30 亿美金,相对 2019 年不到 4 亿美金有超过 7 倍成长,且 2025-2030 年增速延续。

2.3 格局:SIC 器件的竞争格局

目前,碳化硅器件市场还是以国外的传统功率龙头公司为主 ,2017 年全球市场份额占比前三的是科锐,罗姆和意法半导体,其中 CREE 从 SIC 上游材料切入到了 SIC 器件,相当于其拥有了从上游 SIC 片到下游 SIC 器件的产业链一体化能力。

国内的企业均处于初创期或者刚刚介入 SIC 领域 ,包括传统的功率器件厂商华润微、捷捷微电、扬杰 科技 ,从传统的硅基 MOSFET、晶闸管、二极管等切入 SIC 领域,IGBT 厂商斯达半导、比亚迪半导体等,但国内 当前的 SIC 器件营收规模都比较小 (扬杰 科技 最新披露 SIC 营收 2020 年上半年 19.28 万元左右);

未上市公司和单位中做的较好的有前面产业链总结中提到的一些,包括:

泰科天润: 可以量产 SiC SBD,产品涵盖 600V/5A~50A、1200V/5A~50A 和1700V/10A 系列;并且早在 2015 年,泰科天润就宣布推出了一款高功率碳化硅肖特基二极管产品,是从事 SIC 器件的较纯正的公司;

中电科 55 所: 国内从 4-6 寸碳化硅外延生长、芯片设计与制造、模块封装实现全产业链的单位;

深圳基本半导体 :成立于 2016 年,由清华大学、浙江大学、剑桥大学等国内外知名高校博士团队创立,专注于 SIC 功率器件,也是深圳第三代半导体研究院发起单位之一,目前已经开始推出其 1200V 的 SiC MOSFET 产品。

3.1 天科合达

天科合达是国内第三代半导体材料 SIC 晶片的领军企业: 公司成立于 2006 年 9 月 12 日,2017 年 4 月至 2019 年 8 月在全国股转系统挂牌转让,2020 年 7 月拟在科创板市场上市。

公司成长速度极快,2017-2019 年公司收入由 0.24 亿增长至 1.55 亿元,两年 复合增长率 154%。

营收构成:SIC 晶片占比约为一半

公司营收由三部分构成:碳化硅晶片占比 48.12%,宝石等其他碳化硅产品 占比 36.65%,碳化硅单晶生长炉占比 15.23%。

设备自制:从设备到 SIC 片一体化布局

公司以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料,采用物理气相传输法(PVT)生长 碳化硅晶体,加工制成碳化硅晶片;其中的碳化硅晶体的生长设备-碳化硅单晶 生长炉公司也能完成自制并对外销售。

行业格局与公司地位

公司地位:2018 年,以导电型的 SIC 来看,天科合达以 1.7%的市场占有率 排名全球第六,排名国内导电型碳化硅晶片第一。

3.2 山东天岳

1、半绝缘 SIC 片的领军企业: 公司成立于 2010 年,专注于碳化硅晶体衬底 材料的生产;公司产品主要在半绝缘型的 SIC 片。公司投资建成了第三代半导 体材料产业化基地,具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件 条件,是我国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。

2、成长能力: 据了解,公司收入从 2018 年收入 1.1 亿左右增加至 2019 年超 过 2.5 亿总收入(其中也有约一半是 SIC 衍生产品宝石等),同比增长 100%以 上。公司的 SIC 片主要集中在半绝缘型,而天科合达主要集中在导电型。

3、华为入股: 华为旗下的哈勃 科技 投资持股山东天岳 8.17%。

4、生产能力( 公司采用的是长晶炉的数量进行表征):山东天岳的产能主 要由长晶炉的数量决定,2019 年产线上长晶炉接近 250 台,销售衬底约 2.5 万 片,预计年底前再购置一批长晶炉,目标增加至 550 台以上;

5、销售价格: 2018 、2019 年公司衬底平均销售价格大数大约在 6300 元/ 片、8900 元/片,预计今年的平均价格将会突破 9000 元,价格变动的主要原因 是 2,3 寸小尺寸衬底、N 型等相对低价的衬底销售占比逐步降低,高值的 4 寸 高纯半绝缘产品占比逐步提升导致单位售价提高。

6、技术实力: 山东天岳的碳化硅技术起源于山东大学晶体国家重点实验 室,公司于 2011 年购买了该实验室蒋明华院士专利,并投入了大量研发,历经 多年工艺积累,将碳化硅衬底从实验室的技术发展成为了产业化技术;山东天 岳除 30 人的研发团队外,还在海外设有 6 个联合研发中心;公司拥有专利近300 项,其中先进发明专利约 50 多项,先进实用性专利约 220 项,申请中的 发明专利约 50 多项。

3.3 斯达 半导

1、斯达 半导 97.5%的收入均是 IGBT, 是功率半导体已上市公司中最纯正的 IGBT 标的,2019 收入 7.8 亿(yoy+15.4%),归母净利润 1.35(yoy+39.8%), IGBT 模块全球市占率 2%,排名全球第八;

2、斯达半导在积极进行第三代半导体 SIC 的布局。 公司 SiC 相关的产品 和技术储备在紧锣密鼓的进行:

3、公司在未来重点攻关技术研发与开发计划:

主要提到三项重要产品开发:1、全系列 FS-Trench 型 IGBT 芯片的研 发;2、新一代 IGBT 芯片的研发;3、SiC、GaN 等前沿功率半导体产品的研 发、设计及规模化生产:公司将坚持 科技 创新,不断完善功率半导体产业布 局,在大力推广常规 IGBT 模块的同时,依靠自身的专业技术,积极布局宽禁 带半导体模块(SiC 模块、 GaN 模块),不断丰富自身产品种类,加强自身竞 争力,进一步巩固自身行业地位。

4、公司和宇通客车等客户合作研发 SIC 车用模块

2020 年 6 月 5 日,客车行业规模领先的宇通客车宣布,其新能源技术团队 正在采用斯达半导体和 CREE 合作开发的 1200V SiC 功率模块,开发业界领先 的高效率电机控制系统,各方共同推进 SiC 逆变器在新能源大巴领域的商业化应 用。

宇通方面表示,“斯达和 CREE 在 SiC 方面的努力和创新,与宇通电机控 制器高端化的产品发展路线不谋而合,同时也践行了宇通“为美好出行”的发 展理念,相信三方在 SiC 方面的合作一定会硕果累累。”

我们在之前发布的斯达半导深度报告中测算斯达在不同 SIC 渗透率和不同 SIC 市占率情境下 2025 年收入d性,中性预计 2025 年斯达在国内的 SIC 器件市 占率为 6-8%。 预计 2023-2024 年国内 SIC 产业链如山东天岳、三安光电等更加成 熟后,SIC 将迎来替代 IGBT 拐点,但是 IGBT 和 SIC MOS 等也将长期共存,相 信国内的技术领先优质的 IGBT 龙头斯达半导能够不断储备相关技术和产品, 极拥抱迎接这一行业创新。

3.4 三安光电

1、公司主要从事化合物半导体材料的研发与应用, 以砷化镓、氮化镓、碳 化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心 主业,产品主要应用于照明、显示、背光、农业、医疗、微波射频、激光通 讯、功率器件、光通讯、感应传感等领域;

2、公司主业 LED 芯片,占公司营收的 80%以上,LED 是基于化合物半导 体的光电器件,在衬底、外延和器件环节具有技术互通性;

3、公司专注于化合物半导体的子公司三安集成,2019 年业务与同期相比呈 现积极变化:

1)射频业务产品应用于 2G-5G 手机射频功放 WiFi、物联网、路由器、通 信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用,砷化镓射频出货客户累计超过 90 家,客户地区涵盖国内外;氮化镓射频产品重要客户已实现批量。生产,产能 正逐步爬坡;

2)2020 年 6 月 18 日公司公告,三安光电决定在长沙高新技术产业开发区 管理委员会园区成立子公司投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代半导 体的研发及产业化项目,包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产 业链,投资总额 160 亿元,公司在用地各项手续和相关条件齐备后 24 个月内完成一期项目建设并实现投产,48 个月内完成二期项目建设和固定资产投资并实现投产,72 个月内实现达产;

3) 三安集成推出的高功率密度碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化 功率器件主要应用于新能源 汽车 、充电桩、光伏逆变器等电源市场,客户累计超过 60 家, 27 种产品已进入批量量产阶段。

4) 三安集成 19 年实现销售收入 2.41 亿元,同比增长 40.67%; 三安集成产品的认可度和行业趋势已现,可以预见未来在第三代材料 SiC/GaN 的功率半导体中发展空间非常广阔。

3.5 华润微

1、公司是中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业 ,产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域;

2、产品与制造并行: 公司 2019 年收入 57 亿元,其中产品与方案占比43.8%,制造与服务占比 55%,制造与服务业务主要是晶圆制造和封测业务;产品与方案主体主要是功率半导体,占比 90%,包括 MOSFET、IGBT、SBD 和FRD 等产品;

3、公司目前拥有 6 英寸晶圆制造产能约为 247 万片/年,8 英寸晶圆制造产能约为 133 万片/年,具备为客户提供全方位的规模化制造服务能力;

4、SIC 领域积极布局:在 2020 年 7 月 4 日,公司进行了 SIC 产品的发布会,发布了全系列的 1200V/650V 的 SIC 二极管产品,公司有望通过 IDM 模式在 SIC 材料的各个功率半导体产品领域深耕并持续受益于产品升级和国产替代。

3.6 捷捷微电

1、公司是国内晶闸管龙头,持续布局 MOSFET 和 IGBT 等高端功率半导体器件。 按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 75%,功率半导体芯片收入占比 23%; 公司的功率分立器件,50%左右业务是晶闸管 (用于电能变换与控制),还有部分二极管业务,其余是防护器件系列(主要作用是防浪涌冲击、防静电的电子产品内部,保护内部昂贵的电子电路);

2、公司于 2020 年 2 月 27 日与中芯集成电路制造(绍兴)有限公司(简称“SMEC”)签订了《功率器件战略合作协议》,在 MOSFET、IGBT 等相关高端功率器件的研发和生产领域展开深度合作;公告披露,捷捷微电方保证把SMEC 作为战略合作伙伴,最大化的填充 SMEC 产能,2020 年度总投片不低于80000 片,月度投片不低于 7000 片/月。

3、公司长期深耕晶闸管和二极管等分立器件,这些客户和 MOSFET 和IGBT 等相关高端功率器件有重叠, 公司从晶闸管领域切入到 MOS 后,在这两个产品大类上也将积极应用第三代半导体 SIC,为后续提升自身器件性能和产品竞争力做好准备。

3.7 扬杰 科技

1、公司是产品线较广的功率分立器件公司 。公司产品主要包括功率二极管、整流桥、大功率模块、小信号二三极管,MOSFET,也有极少部分的 IGBT 产品。按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 80%,功率半导体芯片收入占比 13.8%,半导体硅片业务占比 4.55%。

2、公司第三代半导体 SIC 器件 目前收入较少。公司积极布局高端功率半导体,筹备建立无锡研发中心,和中芯国际(绍兴)签订保障供货协议 ,持续扩充 8 寸 MOS 产品专项设计研发团队,已形成批量销售的 Trench MOSFET 和SGT MOS 系列产品。

3、SIC 产品目前占比小: 公司 2020 年 9 月公告,目前主营产品仍以硅基功率半导体产品为主, 第三代半导体产品的销售收入占比较小, 2020 年 1-6 月,公司碳化硅产品的销售收入为 19.28 万元。

4、我们认为同捷捷微电一样,公司是中低端功率器件利基市场龙头,虽然目前 SIC 产品的占比较小,主要是由于国内产业链成熟度的拐点刚刚到来;未来公司将积极布局各种基于 SIC 材料的功率器件,从而提高其产品性能并实现市场占有率持续稳步提升,打开业务天花板和想象空间。

3.8 露笑 科技

1、传统主业是 电磁线产品: 公司是专业的节能电机、电磁线、涡轮增压器、蓝宝长晶片研发、生产、销售于一体的企业,公司主要产品有各类铜、铝芯电磁线、超微细电磁线、小家电节能电机、无刷电机、数控电机、涡轮增压器和蓝宝石长晶设备等产品。 公司是国内主要电磁线产品供应商之一,也是国内最大的铝芯电磁线和超微细电磁线产品生产基地之一。

2、SIC 长晶设备已经开始对外供货: 露笑 科技 基于蓝宝石技术储备,经过多年研发已快速突破碳化硅工艺壁垒,在蓝宝石基础上布局碳化硅长晶炉和晶片生产。碳化硅跟蓝宝石从设备、工艺到衬底加工有较强的共同性和技术基础,例如精确的温场控制、精确的压力控制、精确的籽晶晶向生长以及基片加工等壁垒。 公司在多年蓝宝石生产技术支持下成功研发出碳化硅自主可控长晶设备,并在 2019 年开始对外供货 SIC 长晶设备。

4、公司布局 SIC 的人才优势: 公司引进具有二十多年碳化硅行业从业经验的技术团队,开展碳化硅衬底及外延技术研究,加码布局碳化硅产业。2020 年 4月,公司发布非公开募集资金公告,拟募集资金总额不超过 10 亿元,用于新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目和偿还银行贷款。 随着公司碳化硅产品研发并量产,公司有望取得一定的市场份额。

5、与合肥合作打造第三代半导体 SIC 产业园: 2020 年 8 月 8 日与合肥市长丰县人民政府在合肥市政府签署《合肥市长丰县与露笑 科技 股份有限公司共同投资建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园的战略合作框架协议》。包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目,包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计 100 亿元。

……

(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:华安证券,尹沿技)

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在电气化和智能化的推动下, 汽车 成为了半导体向前发展的新领域。 汽车 半导体作为一个新兴领域,也被众多企业所垂涎,因而,在近几年中发生在 汽车 半导体行业的并购越来越频繁,甚至还出现了几宗超百亿美元的超级收购。这些并购当中,不仅涉及了传统的 汽车 半导体厂商,还包括了一些计算芯片领域的巨头企业。在众多厂商纷纷开始布局 汽车 半导体的局势之下,是否也意味着 汽车 半导体领域的竞争进入到了加速阶段?

汽车 半导体领域的头把交椅发生变化

众所周知,2015年当中发生了很多并购案,其中,NXP收购飞思卡尔是当年半导体领域中的一大重大变化,而这也促使 汽车 半导体领域发生了变化。

根据市场研究机构IHS Technology在2014年发布的数据显示,在没有发生该笔并购之前,2013年全球 汽车 半导体供应商排名中,前十名供应商的名次与2012年完全相同,当时位居榜首的是瑞萨,紧随其后的是英飞凌和意法半导体。

(2013年全球 汽车 半导体供应商排名)

由于NXP收购飞思卡尔后,这两者的合并销售额得到了大幅度的提高,从而,NXP于2015年跃居 汽车 芯片市场龙头宝座。瑞萨则下滑到了第三的位置,有报告指出,瑞萨 科技 的下滑是由于受到美元对日圆汇率眨值而持续受挫。

在NXP蝉联 汽车 半导体榜首数年之后,伴随着英飞凌收购赛普拉斯的方案的敲定,这种格局再次发生了变化——在 汽车 半导体方面,英飞凌将以13.4%的市场份额超越其竞争对手恩智浦,成为最大的 汽车 半导体供应商。而在 汽车 微控制器领域,英飞凌也将跻身前三。

我们都是知道,无论是飞思卡尔还是赛普拉斯,他们在 汽车 半导体领域中的地位都不算低,但他们却都走向了被收购的结局。而收购他们的也都同样是在 汽车 半导体领域中享有盛名的企业,这种发生在细分领域巨头之间的并购,是否也意味着这个细分领域市场将要爆发?

在哪些方面展开竞速

根据 汽车 市场情况来看,在低碳经济的理念指引下,全球 汽车 产业正朝着能源多元化、智能化、绿色化三大方向不断催生出新的变革。在此驱动下, 汽车 半导体在 汽车 当中将扮演着越来越重要的角色。

根据德勤分析给出的数据来看,半导体成本(即电子系统零部件的成本)已经从2013年的每车312美元增加到了如今约400美元。 汽车 半导体供应商正获益于微控制单元、传感器、存储器等各类半导体设备需求的大幅上涨。到2022年,半导体成本预计将达到每车近600美元。

每量车所带来的600美元成本则来自于多种 汽车 半导体器件,包括MCU、功率半导体(IGBT、MOSFET等)、传感器及其他。这也是各大 汽车 半导体企业所抢夺的市场。就车用微控制器而言,它在传统燃油车和新能源 汽车 中均能发挥用处,而在NXP和英飞凌完成收购后,他们在车用微控制器方面的实力都有所提升。这也为他们追逐当下 汽车 市场利润提供了支持。

此外,新能源也是 汽车 发展过程中不可忽略的大方向。由传统内燃 汽车 向新能源 汽车 的转变意味着 汽车 要像电气化、电子化方向发展,而电气电子模块中最核心的就是半导体芯片。

根据中商产业研究院的报道显示,电气化和智能化为 汽车 半导体带来的影响主要包括以下三个方面:首先是摄像头雷达等感知层器件的搭载量上升,推动了CIS、激光器、MEMS等半导体器件的市场;其次,自动驾驶从L2向L4升级,带动了用于决策的 ASIC、GPU等计算芯片的用量增加;第三,动力传动系统从燃油引擎向混合动力及纯电动的升级大幅推高功率半导体用量的增加。

以上三个方面为 汽车 半导体领域带来了新的发展契机,也同样带来了新的竞争者。新的竞争者主要出现在车载计算芯片的应用上,计算领域芯片巨头英伟达、英特尔等,纷纷开始投入到自动驾驶领域,其中英特尔更是斥资153亿美元收购视觉ADAS主导厂商Mobileye,以布局 汽车 领域的发展。

除此之外,车载雷达也是 汽车 半导体企业在近些年来着力发展的市场之一,尤其是在车用毫米波市场上,多家企业已经推出了相关产品并展开了竞速,尤其是在77GHz毫米波雷达上竞速已经铺开了,参与其中的半导体企业包括NXP、英飞凌、TI等。

同时,在 汽车 感知层方面中所涉及的CIS领域也有了新的玩家参与。众所周知,安森美是 汽车 CIS领域的龙头,其市场占有率超过50%。而伴随着三星宣布其CIS发展后,它就成为了 汽车 CMOS图像传感器领域中的搅局者,ISOCELL Auto就是三星为强化其CMOS图像传感器在 汽车 领域的应用所推出的品牌。

第三代半导体器件的发展也推动着 汽车 半导体产业向前发展,尤其是在车用功率器件领域,第三代半导体将发挥着巨大的作用。对此,也有很多 汽车 半导体厂商在该领域中进行拓展。英飞凌、罗姆等企业在碳化硅领域中拥有着不错的成绩,同时,意法半导体在今年以来,也增加了其在氮化镓领域的布局,它从合作和收购两方面入手(意法半导体在今年3月收购了氮化镓创新企业Exagan的多数股权),力图未来在 汽车 电子方面取得成绩。

此外,车联网的大趋势也为 汽车 半导体提供了发展的动力,但就市场形势来看,车联网还处于发展阶段,其技术发展路线并没有统一。目前,车联网 V2X通信技术有 DSRC与LTE-V两大路线。NXP主推 DSRC 技术,高通则主推 LTEV 和 5G 标准。

从这些企业在 汽车 半导体领域中的布局,我们不难看出, 汽车 半导体市场的竞争正在加速。

主要营收市场发生变化

汽车 半导体需要依靠 汽车 来发挥它的作用,而 汽车 却不像消费类产品,大部分终端用户不会在短期进行更换,因此, 汽车 市场的需求量可能会极大地影响 汽车 半导体的发展。

根据Strategy Analytics的《2016年 汽车 半导体厂商市场份额》显示,在该年中, 汽车 半导体厂商的主要收益来源国首次由日本变为中国,这也意味着全球 汽车 电子产业结构转换。同时,根据前瞻研究院的报告显示,中国 汽车 产销量已经连续十年蝉联全球第一,属于全球 汽车 产销大国。

中国不仅是目前全球大的 汽车 市场,也是全球 汽车 制造中心之一。据德勤预计,轻型 汽车 产量在全球范围内的占比将达到近29%,而这些趋势均使亚太地区倍受半导体厂商的青睐。

对于传统 汽车 半导体巨头来说,他们比较熟悉车规的标准,凭借其多年的经验,他们在 汽车 半导体市场中占有着有利的位置。此外,对于类似英伟达和英特尔等通过利用计算芯片打入 汽车 市场的半导体企业来说,由于这类芯片也是 汽车 的新应用,因此,产品性能或许才是重要的。而凭借他们在半导体产业中多年的积累,他们则在技术实力上占据着优势(他们还可以通过积累的资本,以收购的方式来提升他们的实力)。

国产 汽车 芯片新势力

面对国际 汽车 半导体厂商的强劲实力,本土 汽车 半导体企业的发展之路并不平坦,他们不仅要面临着技术和法律壁垒,还要接受国内 汽车 电子产业上下游互动机制尚不完善的挑战。在这种情况下,我国本土仍有一些 汽车 半导体企业在该领域中默默耕耘,试图打破这种困局。这其中不仅包含本土半导体厂商向 汽车 领域进行拓展,还有一些Tire 1企业参与到了 汽车 半导体的研发中来。

就本土半导体企业而言,近期,我们发现有很多企业开始倾向 汽车 领域的发展,且他们所针对的应用也十分多样化,涉及了车控类芯片、CIS、车联网、毫米波雷达等多种领域。

具体来看,四图维新旗下的杰发 科技 就是在这期间成长起来的专注于 汽车 半导体等领域的企业,其车控类 汽车 电子芯片的表现尤为亮眼;大唐恩智浦则致力于于新能源 汽车 及传统 汽车 的电源管理和驱动,在 汽车 半导体领域大展拳脚;AI独角兽企业地平线也开展了 汽车 相关的业务,其地平线征程二代芯片已被一些整车厂商所采用;在车用毫米波雷达领域,也出现了一些初创企业致力于此,包括加特兰、隼眼 科技 、安智杰等企业;同时,还有一些半导体企业增加了 汽车 领域的投资,包括华为投资了车载以太网芯片研发商裕太车通。

此外,国内Tire 1也顺着 汽车 智能化和电气化的发展方向,开始与半导体厂商进行合作,或者自行研发相关的半导体器件。这当中包括,吉利集团控股的亿咖通 科技 与Arm中国合资建立了湖北芯擎 科技 ,规划建设车规级芯片及通讯模组的研发、测试及生产基地。此外,在车用IGBT方面取得了一定成绩的比亚迪也于今年宣布,其半导体业务已完成了拆分,并正式更名为比亚迪半导体有限公司。据悉,引入战略投资者完成后,该公司还将继续深耕于车用IGBT领域。

结语

汽车 半导体已经成为了半导体产业当中最具发展前景的领域之一。同时在电气化和智能化趋势的推动下,传统车厂也开始寻求能够助力其向这个方向发展的半导体供应链,这为半导体产业带来了新的发展机会,由此,也引起了半导体企业在 汽车 领域展开竞速。

同时,伴随着近些年来人工智能等技术的提升,与 汽车 相关的AI芯片也开始渗入到 汽车 中来,因此,也催生了一些专注于计算芯片和感知层芯片的企业能够有机会参与到 汽车 半导体芯片的竞争中来。

汽车 半导体的竞争不仅引起了半导体巨头的注意,在新应用中还吸引了一些初创企业参与其中。因此,我们也看到并购、收购股权这样的事发生在 汽车 半导体领域中。而这都加剧了 汽车 半导体行业的竞争。

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