本文來自公眾號(hào)：巨潮WAVE（ID：WAVE-BIZ），作者：荊玉。
雷聲很大，但雨點(diǎn)很小。
不知道你是否注意到，近兩年安卓手機(jī)的充電速度越來越快了。
從“充電五分鐘通話兩小時(shí)”的65W快充發(fā)展到如今最快150W-200W，高達(dá)4000mAh的手機(jī)電池，8-10分鐘就可以充滿電量，可以說部分消費(fèi)者使用手機(jī)的習(xí)慣已經(jīng)隨著快充技術(shù)的成熟徹底改變。
同樣的升級(jí)也正在新能源車領(lǐng)域上演。近期小鵬汽車上線了S4超快充首樁，可以在小鵬G9車型上實(shí)現(xiàn)“充電5分鐘續(xù)航200公里”的提升，還由此引發(fā)了“純動(dòng)、混動(dòng)，誰是新能源車未來”的討論。
這些變革背后，都離不開一條共同的新賽道——第三代半導(dǎo)體。
所謂第三代半導(dǎo)體，指的是以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體材料。與前兩代半導(dǎo)體材料相比，其最大的優(yōu)勢(shì)是較寬的禁帶寬度，更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率的電子器件，因此在5G基站、新能源車、光伏、風(fēng)電、高鐵等領(lǐng)域有著很大應(yīng)用潛力。
我國在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域與國際先進(jìn)技術(shù)的差距較小，且新能源發(fā)展國際領(lǐng)先、有廣泛的第三代半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)，因此這一賽道也被普遍認(rèn)為是中國在半導(dǎo)體領(lǐng)域“換道超車”的重要機(jī)會(huì)，受到了政策的高度重視。國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要都明確指出“支持碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體發(fā)展”。
政府的政策鼓勵(lì)、廣泛的下游應(yīng)用市場(chǎng)和國產(chǎn)替代機(jī)遇，讓第三代半導(dǎo)體概念在資本市場(chǎng)上頗受追捧。第三代半導(dǎo)體板塊指數(shù)（885908）在去年和今年均經(jīng)歷過一次大的上漲周期，漲幅接近100%；國內(nèi)碳化硅外延片生產(chǎn)商鳳凰光學(xué)去年股價(jià)最高漲幅超過3倍。
第三代半導(dǎo)體板塊表現(xiàn)（2020年9月至今）
同時(shí)，和所有的新興產(chǎn)業(yè)一樣，在換代超車的美好愿景、資本追捧的狂熱背后，還有不少問題有待解決。
雖然下游應(yīng)用廣泛，但受限于市場(chǎng)規(guī)模，第三代半導(dǎo)體潛在的市場(chǎng)空間并不算大；雖然政策支持國產(chǎn)替代、資本市場(chǎng)熱捧，但目前國內(nèi)玩家相關(guān)業(yè)務(wù)的收入和利潤仍然微乎其微。
總的來說，第三代半導(dǎo)體目前的雷聲很大，但雨點(diǎn)還小。
01“換代超車”
電動(dòng)車是第三代半導(dǎo)體材料最核心的主要應(yīng)用市場(chǎng)之一。
如果說未來是屬于新能源的時(shí)代，那么以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代半導(dǎo)體也將隨之占據(jù)舞臺(tái)的“C位”。
第三代半導(dǎo)體材料本身具備高頻、高效、節(jié)能等特性。相比第一代硅基半導(dǎo)體材料，其在高功率、高頻高壓高溫場(chǎng)景下有明顯優(yōu)勢(shì)——相同規(guī)格下，碳化硅基MOSFET的尺寸只有硅基的1/10，但導(dǎo)通電阻是后者的1/100。與硅基IGBT相比，碳化硅基MOSFET的總能量損耗可以降低70%。
因而在新能源車、光伏、風(fēng)電、5G通信等領(lǐng)域，第三代半導(dǎo)體都有著很大應(yīng)用潛力。
今年以來，盡管半導(dǎo)體行業(yè)處于逆周期，但800V汽車電驅(qū)系統(tǒng)、高壓快充樁、消費(fèi)電子適配器、數(shù)據(jù)中心及通訊基站電源等細(xì)分市場(chǎng)的快速發(fā)展，推升了第三代功率半導(dǎo)體的市場(chǎng)需求。
電動(dòng)車是第三代半導(dǎo)體材料最核心的主要應(yīng)用市場(chǎng)之一。尤其碳化硅功率器件，60%以上用于電動(dòng)車領(lǐng)域——包括汽車空調(diào)、DC/AC主逆變器、OBC車載充電器、DC/DC變換器都需要用到SiC器件。SiC器件可以讓電機(jī)控制器的體積減少30%，重量隨之減輕，轉(zhuǎn)換效率平均大約有5%的提升。
目前特斯拉、比亞迪等車企已經(jīng)開始將SiC器件應(yīng)用于其新能源汽車的主控電路中。這帶動(dòng)了一波碳化硅的“上車潮”。國內(nèi)的小鵬、蔚來、理想等造車新勢(shì)力，都已推出或宣布推出SiC模塊。
另外在光伏、風(fēng)電和儲(chǔ)能逆變器領(lǐng)域，耐高壓的SiC器件有望大量應(yīng)用于大功率組串和集中式逆變器當(dāng)中；GaN功率器件則更多應(yīng)用于至高5kW的住宅用微型逆變器中。兩者都可以有效提升能量轉(zhuǎn)換效率，提升設(shè)備循環(huán)壽命。根據(jù)CASA數(shù)據(jù)，2020年光伏逆變器中碳化硅器件滲透率為10%，后續(xù)還會(huì)不斷提升。
眾所周知，我國已成為新能源汽車最大的生產(chǎn)國和全球最大的新能源汽車市場(chǎng)，光伏和風(fēng)電裝機(jī)量規(guī)模也均是世界第一，發(fā)展高效節(jié)能的第三代半導(dǎo)體對(duì)于我國有著重要意義。在“雙碳”目標(biāo)的加持下，國產(chǎn)第三代半導(dǎo)體正迎來難得的發(fā)展機(jī)遇。
有業(yè)內(nèi)專家統(tǒng)計(jì)，2030年中國年用電總量將超過10.5萬億度，如果用SiC器件全面替代硅器件做能量轉(zhuǎn)換，那么每年可以節(jié)約上萬億度的電，這一數(shù)字相當(dāng)于10個(gè)三峽大壩的年發(fā)電總量。
更關(guān)鍵的是，目前第三代半導(dǎo)體處于研發(fā)的早期階段，競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)沒那么激烈、技術(shù)差距較小，我國和國際上其他龍頭大廠是在差不多的起跑線上起步。
且第三代半導(dǎo)體產(chǎn)品主要使用成熟制程工藝，與動(dòng)輒幾納米的硅基半導(dǎo)體不同，它們還遠(yuǎn)未達(dá)到幾納米級(jí)別，都在100納米以上，因此并不需要如荷蘭ASML的高端光刻機(jī)，也避免了被其卡脖子。
在第一代、第二代半導(dǎo)體落于下風(fēng)的情況，第三代半導(dǎo)體是幾個(gè)重要領(lǐng)域的關(guān)鍵突破口，我國最有希望在這一領(lǐng)域“換道超車”。
02“開胃小菜”
有著廣泛下游應(yīng)用和巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的第三代半導(dǎo)體，只是一碟“開胃小菜”。
第三代半導(dǎo)體有著諸多性能上的優(yōu)勢(shì)，也有國內(nèi)大市場(chǎng)和國家政策為重要支持，但與此同時(shí)，它也有一個(gè)不可忽視的缺陷——市場(chǎng)很小。
如前文所言，碳化硅和氮化鎵是半導(dǎo)體應(yīng)用材料的雙雄。TrendForce集邦咨詢研究預(yù)測(cè)，碳化硅功率元件到2025年的全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到33.9億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)78%，而氮化鎵功率元件至2025年市場(chǎng)規(guī)模僅為8.5億美元。與規(guī)模高達(dá)數(shù)千億美元的第一代半導(dǎo)體相比，這一市場(chǎng)要窄了不少。
可能會(huì)有人覺得不可思議，有著廣泛下游應(yīng)用和巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的第三代半導(dǎo)體，為何只是一碟“開胃小菜”。
這或許是由于“第三代半導(dǎo)體”的稱呼讓人產(chǎn)生了錯(cuò)覺。實(shí)際上，第三代半導(dǎo)體并不是第一代和第二代半導(dǎo)體的升級(jí)，并不比前兩代更加先進(jìn)，三者其實(shí)是共存的關(guān)系，各有各的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域：
第一代半導(dǎo)體以硅材料為主，應(yīng)用極為廣泛，其主要細(xì)分領(lǐng)域包括了集成電路、光電子、分立器件、傳感器；從昂貴的英偉達(dá)顯卡、蘋果M1芯片，到只有幾分錢一個(gè)的二極管都屬于第一代半導(dǎo)體；
第二代半導(dǎo)體以砷化鎵、銻化銦為代表，主要應(yīng)用于移動(dòng)通信、無線通信、光纖通信、LED、衛(wèi)星導(dǎo)航等領(lǐng)域；
第三代半導(dǎo)體以氮化鎵、碳化硅為代表，其主要應(yīng)用于新能源車、光伏、風(fēng)電、5G通信等領(lǐng)域。
從整體產(chǎn)值規(guī)模來看，第三代半導(dǎo)體目前還是一個(gè)小眾市場(chǎng)，第二代、第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)占比加起來不過10%。
臺(tái)積電董事長(zhǎng)劉德音曾在2021年公開表示，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)值小，無法與硅基半導(dǎo)體相比，是特殊技術(shù)。“盡管備受期待，但目前有一部分是廣告效果。”
從產(chǎn)品細(xì)分領(lǐng)域來看，第三代半導(dǎo)體主要應(yīng)用于功率器件，屬于分立器件、獨(dú)立器件的層面（與集成電路相對(duì)立），其應(yīng)用的產(chǎn)品范圍比第一代硅基材料要窄得多。
從價(jià)格層面上，第三代半導(dǎo)體雖然是新興技術(shù)，但新主要體現(xiàn)在材料處理上，使用的還是成熟工藝，技術(shù)門檻并不算很高。功率器件也很難像高端集成電路一樣賣出高價(jià)，獲得高利潤。
以氮化鎵mosfet為例，其單顆價(jià)格大約是硅基mosfet的6倍，但在1688網(wǎng)站上的單個(gè)批發(fā)價(jià)格也不到10元，與高端集成電路如單顆售價(jià)上千元的高通驍龍旗艦芯片有著顯著差別。這也造成其市場(chǎng)規(guī)模整體不大。
03“四足鼎立”
國內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)卻要比國際上更加激烈，眾企競(jìng)逐，格局混亂。
由于使用成熟工藝，第三代半導(dǎo)體的技術(shù)門檻并不算很高，又由于整個(gè)賽道仍然處于初級(jí)階段，本身就不大的市場(chǎng)上吸引了眾多企業(yè)涌入，顯得格外擁擠。
全球范圍內(nèi)，有專家指出，美國、歐洲、日本、中國在第三代半導(dǎo)體發(fā)展上處于“四足鼎立”狀態(tài)。英飛凌（歐洲）、意法半導(dǎo)體（歐洲）、三菱電機(jī)（日本）、安森美（美國）、瑞薩電子（日本）等玩家憑借著在硅基功率器件的制造經(jīng)驗(yàn)，都在布局第三代半導(dǎo)體的制造。
并且由于歷史原因，這些國際對(duì)手的技術(shù)水平上仍然領(lǐng)先于我國本土企業(yè)。
但國內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)卻要比國際上更加激烈，眾企競(jìng)逐，格局混亂。從襯底、外延、到設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)領(lǐng)域，以三安光電、聞泰科技、露笑科技、新潔能、時(shí)代電氣、山東天岳、士蘭微、揚(yáng)杰科技、斯達(dá)半導(dǎo)、宏微科技等半導(dǎo)體公司都在加速布局。
士蘭微股價(jià)表現(xiàn)（2021年初至今）
且第三代半導(dǎo)體不需要像臺(tái)積電那樣一座晶圓廠動(dòng)輒投入數(shù)百億元，大約10億元就能建起一個(gè)一般規(guī)模的制造廠。中芯國際創(chuàng)始人張汝京就曾表示，第三代半導(dǎo)體材料和器件的生產(chǎn)制造投資金額較小，并且周期較短。疊加行業(yè)的技術(shù)門檻并不高，這些都在客觀上助推了行業(yè)的激烈競(jìng)爭(zhēng)。
受到了來自資本市場(chǎng)、媒體輿論等多方面的追捧與期待，但第三代半導(dǎo)體業(yè)務(wù)對(duì)于國內(nèi)玩家們真實(shí)的業(yè)績(jī)貢獻(xiàn)，在現(xiàn)階段還不算高，尤其是新玩家，能展示在財(cái)務(wù)報(bào)表中的收入和利潤更少。
以龍頭企業(yè)三安光電為例，2021年集成電路芯片業(yè)務(wù)營收15.33億元，僅占其總營收的12.2%；且該業(yè)務(wù)中還包含了激光器及探測(cè)器芯片、砷化鎵射頻芯片等相當(dāng)部分非三代半導(dǎo)體的產(chǎn)品。至今其主力業(yè)務(wù)還是LED芯片。
對(duì)于士蘭微、新潔能、聞泰科技、揚(yáng)杰科技等功率半導(dǎo)體玩家來說，還需要面臨的一個(gè)問題是碳化硅、氮化鎵功率器件，是否會(huì)對(duì)其原業(yè)務(wù)硅基功率器件形成替代，一旦新技術(shù)、新產(chǎn)品跟不上，其業(yè)績(jī)更容易受到競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的沖擊。
整體上看，目前國內(nèi)第三代半導(dǎo)體玩家的業(yè)績(jī)?nèi)匀恢饕蕾噦鹘y(tǒng)硅基芯片業(yè)務(wù)。當(dāng)半導(dǎo)體行業(yè)處于周期下行階段時(shí)，業(yè)績(jī)也會(huì)受到?jīng)_擊。
沒有堅(jiān)實(shí)業(yè)績(jī)的支撐的情況下，只依靠擴(kuò)產(chǎn)消息和想象力，這些概念公司還無法走出長(zhǎng)牛。
04寫在最后
我國企業(yè)正在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域中持續(xù)發(fā)力。正如在家電、電子產(chǎn)品、光伏等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)生的一樣，國內(nèi)企業(yè)往往以較低的價(jià)格占領(lǐng)市場(chǎng)，同時(shí)大大拓寬下游應(yīng)用規(guī)模，整個(gè)行業(yè)有機(jī)會(huì)加速成長(zhǎng)。
世界先進(jìn)董事長(zhǎng)方略曾經(jīng)表示，“即使再過5年，第三代半導(dǎo)體產(chǎn)值也未必超過（半導(dǎo)體整體市值的）1％，但是新材料（碳化硅、氮化鎵）衍生的商機(jī)，將突破硅材料無法做到的領(lǐng)域，將是值得探索的嶄新世界。”
尤其對(duì)于中國一個(gè)能源大國來說，第三代半導(dǎo)體的價(jià)值不僅僅在于行業(yè)規(guī)模和產(chǎn)值，其提升效率、節(jié)約能耗的特性，同樣可以創(chuàng)造出巨大的社會(huì)價(jià)值。
資本市場(chǎng)通常對(duì)于新生事物的正面價(jià)值和意義更加看重，但其現(xiàn)階段所存在的問題也同樣不容忽視。投資者們?cè)诜e極投入第三代半導(dǎo)體的同時(shí)也應(yīng)該更加明確，至今它仍在襁褓之中。
