国内半导体行业之分立器件发展

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查看335 | 回复0 | 2020-10-16 18:50:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国面板产业在京东方的带领下气贯长虹,半导体产业的抢滩登陆战还没成功,但是近期爆出的几单大新闻让人倍受鼓舞。
首先是华为手机,采用了一枚由寒武纪公司提供的人工智能芯片技术,发布时间比苹果的人工智能芯片领先了一丢丢。
这是一家由中科院计算所团队创办的公司,是中国在芯片设计领域第一次站在了世界的前面。
然后是半导体制造领域。
晶圆代工方面,前台积电技术主管梁孟松,被三星高薪挖角七年之后,再度被中国挖角!
2017年10月,中芯国际宣布梁孟松担任联合CEO,负责技术研发部门。
去年10月,中芯国际宣布投资超过675亿元开工建设新的12英寸晶圆厂,今年年底将正式建成,使用14nm工艺,这将是目前国内最先进的晶圆制造工厂。
内存方面,总投资1600亿元的国家队 长江存储提前项目封顶,预计2018年就将投入使用,吹响对韩国三星的集结号。
这个项目本来预计2019年才能进行大规模生产,如今快马加鞭,目标是明年研发出32层堆栈的3D NAND Flash,后年量产64层堆栈的3D NAND,不断向主流技术逼近。
无论是上游芯片设计、中游晶圆材料、下游内存制造,各个环节都在突破,星星之火,只等燎原。
而在半导体的另一个环节,分立器件,同样生机勃发。
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分立器件,包括功率半导体、光电子器件、传感器三大块。
从市场需求的角度来看,分立器件就跟纽扣、拉链之于衣服,哪里都少不了。
有IC Insights的统计数据为证,2016年分立器件(不含光电和传感器)全球出货量占半导体元件44%,是半导体元件第一大销量分支。
但分立器件的技术门槛毕竟偏低,因此全行业的销售额只有194亿美元,仅占半导体行业总产值的5.7%。
2016年全球半导体行业销售额占比
占比44%的出货量,只卖了5.7%的钱,这莫非就是传说中的低端制造业?
还真不是,即使是这相对冷门的领域,全球市场的70%依然被欧美日厂商垄断着,以IGBT为代表的高端功率器件依然有90%需要进口。
2015年全球功率半导体市场份额
数据来源:IC Insights
当然,和集成电路不同的是,功率半导体的产品更新速度要慢一点,资金投入规模也要小一些,这就给我国的创业者们留下了奋斗的时间和空间。
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实际上,闯进来搞功率半导体的本土厂商并不止一家。
2016年中国功率半导体器件十强
在这个领域里,有1990年成立的苏州固锝,由苏州无线电元件十二厂联合多家公司投资,是全球最大的二极管生产商之一,每月产量可达2.5亿只,占世界产量的8%-9%。
有规模最大的华微电子,前身是1965年建立的吉林半导体器件厂,经验积累深厚,目前拥有22亿只/年的功率半导体封装能力。
跟他们比,扬杰科技就像个愣头青,迟至2006年才闯进来。
但是,仅仅十年,扬杰就排到了行业第二,营收与老大也只有毫厘之差。
2016年,扬杰营收11.9亿,毛利率达到35%,净利率17%,远超老大华微和老三固锝。
扬杰是如何做到的呢?
首先和前面两位老大哥相比,扬杰是个民营公司,机制更灵活,早期从事电子元器件贸易销售,后来发现“没有自己的工厂,产品质量就难以有效管控”,于是一头扎进了实业领域。
但是民营公司也很多,扬杰能够脱颖而出,还跟他的经营策略有着重要关系。
扬杰的董事长叫梁勤,这是一位有大智慧的女子。
梁勤说过一段话,“进入一个行业要抓准了,好的行业市场量大、机会多,行业中也有许多细分产品,要分析,我能不能做到这个细分领域的前三名,做不到的,就不要做了。”
话很朴实,但大多数人都难以克制住欲望,扬杰却做到了。
2009年,四万亿计划,各行各业一派火热,房地产畅旺,太阳能产业生机勃勃,公司管理层对于未来的发展曾经出现过大讨论。
但梁勤最终摁住了众人的欲望,决定将所有的资金投入到芯片上游研发环节,当年投入4000万元。
第二年,引入中科院院士郑有炓,他是锗硅合金、Ⅲ族氮化物领域中国最权威的专家;2012年,再从跨国公司挖来一支模块制造技术团队,进军IGBT模块封装领域。
2013年,又去台湾引进了半导体芯片制造的团队,上马光伏二极管项目。尤其是这一次的动作,对扬杰的壮大起到了关键作用。
扬杰重视研发,不断引入人才,是不假,但是技术领先的业界公司有很多,技术领先并且亏损的公司也有很多。
扬杰能够大获成功,关键还是抓住了光伏二极管的机会。
2013年,全球光伏太阳能电池因为政策原因,陷入全行业亏损的状态,成本压缩成为命悬一线的头等大事。扬杰的二极管价格优势明显,一下子就抢走了此前由德国产品垄断的40%市场。
那一年,光伏二极管为扬杰贡献了2.5亿元的收入,占据半壁江山。
即使到今天,光伏仍然是扬杰下游第一大应用板块,占比在25%左右,可见战略眼光的重要性。
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从去年开始,光伏市场复苏。
根据《电力发展“十三五”规划》,到2020 年太阳能发电装机要达到110GW 以上,预计2016-2020分布式光伏装机容量年复合增长率达58%。
光伏二极管主要用作保护光伏电池组,按推算1GW光伏电池组件需要光伏二极管约3000~6000 万只,一只大概1元,今年全球光伏二极管需求就要17 亿。
扬杰如今已是光伏旁路二极管全球第一,机会自然不少。
在功率半导体领域,扬杰最大的优势就是具备“设计+制造+封测一体化”)的能力,这种能力被业界称之为IDM,通常只有跨国半导体巨头才拥有。
比如在集成电路领域,我国的公司通常都只能在某一个环节觅食,具有全球竞争力的目测也只有封测环节。
具有了IDM能力,最大的好处就是不受制于人,可以通吃产业链利润,这正是扬杰能够在利润率表现上高出同行一大截的原因。
到明年,扬杰的4寸片产线将到达每月100万片,6寸片将达到每月5万片,4寸和6寸线芯片将超过华微电子3/4/5/6英寸芯片的总产能400万片/年。
坐二望一,就在眼前。
扬杰甚至已经开始规划8寸片的制造生产线了。
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本土功率半导体龙头地位已在望,扬杰放眼全球。
这个行业的技术革新,从二极管,到MOSFET,到IGBT,一直在升级。
MOSFET是目前需求最大的功率器件,扬杰的技术已经相当成熟,而在高端的IGBT领域,则由英飞凌、三菱、富士电机三家大厂垄断着全球61%的份额。
国内IGBT市场,仅有嘉兴斯达和中国中车有一定产量,但全球份额占比均不及5%,华微电子也已经有IGBT技术,但是一直还没大规模落地量产。
扬杰决定换个思路玩。
不拼设计,拼材料。
半导体材料从第一代的硅(Si)、锗(Ge),到第二代的砷化镓(GaAs),第三代的碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN),同样一直在进化。
我们生活在“硅”的时代,但是到了IGBT,器件性能已经接近硅的极限,边际成本越来越高。
与硅相比,碳化硅拥有10 倍的临界击穿电场强度,3 倍的禁带宽度,3 倍的热导率,和2 倍的饱和漂移速度。
这是硅的理想进化对象。
第三代半导体材料性能对比
资料来源:中国半导体照明
尤其是“高能效、轻量化”两大性能,可谓是击中了新能源汽车领域的需求痛点。
据统计,一辆传统汽车,需要的功率半导体只有71美金,而一辆新能源车,用量将升至387美金,足足4倍的需求涨幅。
也因此,根据美国Lux 研究公司预测,到2024 年,新能源汽车所使用的碳化硅器件将占碳化硅半导体市场总份额的65%。
而今天,全球碳化硅功率器件的市场规模只有2亿元左右,和硅功率器件的200亿差距甚远。
差距正是机会!
硅功率器件市场已被跨国大公司垄断,切入很难;
碳化硅功率器件就不同了,市场小,意味着跨国大公司还没有关注到,但成长速度快啊,尤其是新能源汽车的主场就在我国,这才是聪明人该抓住的好机会!
这样的机会,扬杰当然不会错过。
2015 年6 月,扬杰取得国宇电子14.95%股权,并与中国电子科技集团公司 55 所开展碳化硅芯片和模块产品方面的合作。
55所是国内少数实现集4英寸至6英寸SiC外延生长、芯片设计、制造等领域全产业链的单位,并已经拥有4英寸SiC晶片产能。
2016年,扬杰定增募资1.5亿,用于SiC芯片、器件研发。
目前自主封装的SiC-SBD及SiC-JBS产品,已经送样下游电动汽车、充电桩及光伏逆变器等领域客户。
从技术方面来说,扬杰已是第三代碳化硅功率半导体的行业先锋,如果能抓住这一次的机会,那么将很有可能复制2013年那一次在光伏二极管的飞跃。
不过,这一次的目标,已是全球领导者。

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