武汉弘芯项目烂尾背后:武汉合肥半导体产业优势对比与风口的思考

武汉弘芯项目烂尾背后:武汉合肥半导体产业优势对比与风口的思考,第1张

自中兴、华为事件发生后集成电路的地位不断提升, 社会 与资本对集成电路产业的认识也不断加深。发展集成电路产业的初衷确实是为了实现国产替代、自主可控,虽然这种思路没错但格局着实有点狭隘。当然如果将中国集成电路产业放到实现国家战略安全的地位,对产业的认识也会更深刻一些。

顶层设计的确瞄向了国家战略安全这一方向,但落脚到这个产业中,产业和资本的高度还是无法达成统一,因为各自的诉求不同。以中微公司创始人尹志尧为代表的产业从业者固然可以做到十年磨一剑,将刻蚀设备做到全球一线水平,但狂热资本的不断涌入,更多的是看到科创板、注册制等的实施带来的短期套利空间,毕竟相比以往如今上市的门槛和难度大幅降低。

集成电路是一个技术密集型、知识密集型和资本密集型的产业,如果放到国产替代和国家安全的角度还是一个政策密集型的产业,如果将这四种重要的要素实现深度整合,当然是最理想的状态,但如果这四种要素中任何一个对集成电路产业的理解与认知出现偏差甚至误区,则会出现很大的问题,20年前的"汉芯一号"造假事件如此,武汉弘芯项目烂尾也是如此。

武汉弘芯一开始就对这个行业的理解有所误区,比如一开始就定下的不切实际的目标。武汉弘芯项目原计划投资1280亿元,主要投资目标是建成一条月产能3万片的14nm逻辑工艺生产线、月产能3万片的7nm及以下逻辑工艺生产线以及相应的晶圆级先进封装生产线,但在2017年国内最好的晶圆代工厂中芯国际刚搞定28nm HKMG工艺不久,直到2019年才在梁孟松的带领下搞定了14nm FinFET工艺。

2017年全球晶圆厂中有能力量产14nm及以下FinFET工艺的也就台积电、英特尔、三星和格芯,其中台积电和三星将技术节点推进到10nm,格芯是12nm,英特尔是14nm++ FinFET工艺,与格芯的12nm相当:

行业龙头也刚推进到14-10nm,武汉弘芯一开始就要上马14nm,就当是国内集成电路的产业基础,可能吗?

2017年国内技术达不到,资本目的不纯,政府对集成电路产业认知较浅,武汉弘芯项目如何推进?

可惜了蒋尚义的一腔热血。

武汉的集成电路产业基础还是相当薄弱,更没法与江苏和上海这两个产业集聚地相比,将之比喻为荒漠中的绿洲也不为过。

按申万行业分类,目前在A股上市的湖北半导体企业有盈方微和台基股份两家,其中台基股份主要从事大功率半导体器件的生产与销售,是一家功率半导体企业。但盈方微在湖北荆州,台基股份在湖北襄阳,均不在武汉。

在新三板上挂牌的湖北半导体企业是思存 科技 (839113.OC),公司主要研发与销售多种类别的Wi-Fi模块及相关解决方案。公司在技术上得到高通的支持, 2019年营收与净利润分别达到2.50亿元和0.08亿元,业务规模与盈利能力较弱。

东芯通信(430670)是位于合肥市的一家从事LTE基带芯片研发、销售及提供解决方案的供应商,但目前由于4G网络已经成为过去,公司业绩也一落千丈,2019年营收仅有0.15亿元,净利润亏损0.12亿元,已经连续四年亏损。

过去的终究要过去。

在光模块及光芯片领域武汉具有一定优势,光迅 科技 、华工 科技 具有较强的技术实力,其中光迅 科技 是国内少有的业务涉及光芯片、光器件和光模块产业链的企业,而且公司依靠大股东烽火集团旗下的烽火 科技 ,产品可以很好的切入终端。但是在目前火热的高通量光模块领域公司相比中际旭创和新易盛有所滞后,相比已经研发出1000G光模块的华为以及Finisar等国外巨头差距更是明显:

合肥与武汉在存储器领域的竞争优势相当明显。武汉长江存储在3D NAND领域已经形成一定规模,技术上4月份推出的X2-6070是业内首款128层QLC规格的3D NAND,拥有业内已知型号产品中最高单位面积存储密度、最高I/O传输速度和最高单颗NAND闪存芯片容量的存储器件。技术上与海力士、三星、铠侠等差距也就1-2代,如果公司能及时推出196层甚至256层3D NAND,技术上的差距已经相当小了。另外武汉新芯(XMC)除了Nor Flash等存储器件,自有晶圆厂也可以为客户提供55nm制程的低功耗逻辑和射频等工艺。

在DRAM领域合肥长鑫实现了重大突破,公司现有产品主要有DDR4内存芯片、LPDDR4X和DDR4模组,而且在中低端消费电子领域实现商业化。不过目前三星、海力士等已经将技术延伸到DDR5,在技术上还有一代的差距。

在半导体设备领域领域,武汉精测电子和合肥芯碁微是具有代表性的企业。精测电子是从事TFT-LCD/OLED等平面显示信号测试技术研发、开发、生产与销售的企业,在平面显示信号测试领域位于国内领先水平。不过公司目前将业务向半导体检测延伸,未来公司有望形成平面显示+集成电路检测双主业格局。

合肥芯碁微主要从事以微纳直写光刻技术为核心的直接成像设备及直写光刻设备研发、制造及销售,但目前公司的直写光刻机主要用于PCB,在平面显示领域有一定布局。由于技术自身局限,合肥芯碁微的直接成像技术还不能很好的应用于硅基半导体器件深亚微米节点的制造。

综上所述,从目前集成电路产业布局来看,除了长江存储和合肥长鑫的存储器件,武汉和合肥的集成电路产业发展水平总体逊于江苏和上海,但以光迅 科技 为代表的光模块企业、以精测电子、合肥芯碁微为代表的设备制造企业在个别领域具有一定规模。

除了合肥长鑫,合肥的集成电路产业亮点不多,但如果从产业链布局来看,合肥的产业基础要略好于武汉。

集成电路产业链主要分为设计、制造和封测,目前武汉和合肥在设计领域存在明显短板。武汉昊昱微电子是从事功率半导体及模拟半导体设计的企业,公司基于CMOS、BiCMOS、BCDMOS等工艺开发了HYM533低功耗8位四路DAC、音频功放IC等器件;合肥比较具有代表性的设计企业有合肥芯谷微电子、合肥恒烁半导体等设计企业,而且这些企业由"最牛风投机构"合肥市政府投资,部分设计企业颇具特色,但相比圣邦股份、兆易创新等企业,差距太明显。

在封测领域合肥的基础要好得多,而武汉则一片空白。封测领域合肥目前拥有合肥合晶和合肥速芯两家封测企业,其中成立于2000年的合肥合晶覆盖TO、SOT和DIP封装技术;成立于2018年12月的合肥速芯是集成电路行业咨询公司摩尔精英旗下封测企业,拥有QFN、BGA、SiP等封装技术:

当然合肥速芯的竞争力还来自于摩尔精英在集成电路行业中的资源整合能力,这一点可能是合肥合晶所不拥有的。

在制造领域武汉和合肥均有晶圆厂,其中合肥长鑫和长江存储各有一座300mm晶圆厂,主要是这两家企业均采用了IDM模式,这也是三星和海力士等存储器龙头的典型模式。除此以外PowerChip和XMC(武汉新芯)分别在合肥和武汉拥有一座300mm晶圆厂,产能较小,而且主要以成熟节点为主。

合肥集成电路产业的优势是打通了设计、制造和封测,武汉虽然有武汉新芯这样的晶圆代工厂,但封测还有短板。

当然在光模块等领域武汉有独特的竞争优势。

有人曾将中国半导体投资者归纳为无知者无畏型、无耻者无畏型和既无知又无耻型三类,其中无知者无畏型主要是地方政府,出于各种目的往往会出现"义和团"式的"造芯运动",典型代表就是武汉弘芯这个烂尾项目。无耻者无畏型主要是产业内企业"杠杆"式的"堵芯",怀着撞大运的心理借着主业的成功赌博式发展集成电路这个副业。既无知又无耻型就是那些暴躁狂热的资本,他们对产业规律视而不见,搞跨界投机式的"骗芯"。

一级市场如此,二级市场同样炒作投机之风盛行,最典型的就是中芯国际上市前后的炒作以及半导体板块的暴涨暴跌,让一众投资者吃了闷瘪。

集成电路行业是一个大投资、重积累、长周期、慢回报和高风险的行业,科创板和注册制的推出只是解决了一个资本顺利退出的通道,但产业本身特征是无法在资本加持下能改变的,如果只是抱着投机甚至赌或骗的心态闷头扎入集成电路行业,可能自己怎么没的都不知道。

65nm制程的SoC芯片设计及流片成本2850万美元,16nm的设计及流片费用高达1.06亿美元,足可以让很多中小型设计企业倒闭好多次了。

行业主要上市企业:目前国内第三代半导体行业的上市公司主要有华润微(688396)、三安光电(600703)、士兰微(600460)、闻泰科技(600745)、新洁能(605111)、露笑科技(002617)、斯达半导(603290)等。

本文核心数据:第三代半导体分类、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频产值、SiC、GaN电子电力和GaN微波射频市场规模

行业概况

1、定义

以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、金刚石、氮化铝(AIN)为代表的宽禁带半导体材料,被称为第三代半导体材料,目前发展较为成熟的是碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。

与传统材料相比,第三代半导体材料更适合制造耐高温、耐高压、耐大电流的高频大功率器件,因此,其为基础制成的第三代半导体具备更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的导热频,以及更强的抗辐射能力等诸多优势,在高温、高频、强辐射等环境下被广泛应用。

第三代半导体主要包括碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌(ZnO),其中,碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)并称为第三代半导体材料的“双雄”,是第三代半导体材料的典型代表。

2、产业链剖析:产业链涉及多个环节

第三代半导体产业链分为上游原材料供应,中游第三代半导体制造和下游第三代半导体器件环节。上游原材料包括衬底和外延片中游包括第三代版奥体设计、晶圆制造和封装测试下游为第三代半导体器件应用,包括微波射频器件、电力电子器件和光电子器件等。中国第三代半导体行业产业链如下:

第三代产业链各个环节国内均有企业涉足。从事衬底片的国内厂商主要用露笑科技、三安光电、天科合达、山东天岳、维微科技、科恒晶体、镓铝光电等等从事外延片生产的厂商主要有瀚天天成、东莞天域、晶湛半导体、聚能晶源、英诺赛科等。苏州能讯、四川益丰电子、中科院苏州纳米所等从事第三代半导体器件的厂商较多,包括比亚迪半导体、闻泰科技、华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、泰科天润等。

行业发展历程:兴起的时间较短

中国第三代半导体兴起的时间较短,2013年,科技部863计划首次阿静第三代半导体产业列为国战战略发展产业。

2016年,为第三代半导体发展元年,国务院国家新产业发展小组将第三半导体产业列为发展重点,国内企业扩大第三半导体研发项目投资,行业进入快速发展期。

2018年1月,中车时代电气建成国内第一条6 英寸碳化硅生产线2018年,泰科天润建成了国内第一条碳化硅器件生产线2019年9月,三安集成已建成了国内第一条6英寸氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)外延芯片产线并投入量产。在2020年7月,华润微宣布国内首条6英寸商用SiC晶圆生产线正式量产。

2020年9月,第三代半导体写入“十四五”规划,行业被推向风口。

行业发展现状

1、产值规模逆势增长

随着5G、新能源汽车等市场发展,第三代半导体的需求规模保持高速增长。同时,中美贸易战的影响给国产第三代半导体材料带来了发展良机。2020年在国内大半导体产业增长乏力的大背景下,我国第三代半导体产业实现逆势增长。

2020年我国第三代半导体产业电子电力和射频电子总产值超过100亿元,较2019年同比增长69.5%。

其中,SiC、GaN电子电力产值规模达44.7亿元,同比增长54%GaN微波射频产值达到60.8亿元,同比增长80.3%。

2、产能大幅增长但仍供应不足

根据CASA数据显示截至2020年底,我国SiC导电型衬底折算4英寸产能约40万片/年,SiC-on-SiC外延片折算6英寸产能约为22万片/年,SiC-onSiC器件/模块(4/6英寸兼容)产能约26万片/年。

GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年,GaN-on-Si器件/模块折算 6 英寸产能约为22万片/年。

但随着新能源汽车、5G、PD快充等市场的发展,我国国产化第三代半导体产品无法满足庞大的市场需求,目前有超过八成产品依赖进口。可见第三代半导体产品国产化替代空间较大。

3、电力电子器件市场规模接近50亿元

2017-2020年,中国SiC、GaN电力电子器件应用市场快速增长,2020年,SiC、GaN电力电子器件应用市场规模为46.8亿元,同比增长90%。

2020年,我国半导体分立器件的市场规模约3002.6亿元,SiC、GaN电力电子器件的应用渗透率约为1.56%。

目前,GaN主要应用在射频及快充领域。SiC重点应用于新能源汽车和充电桩领域。我国作为全球最大的新能源汽车市场,第三代半导体器件在新能源汽车充电桩领域的渗透快于整车市场,占比达38%消费类电源(PFC)占22%光伏逆变器占了15%工业及商业电源、不间断电源UPS、快充电源、工业电机分别占6%、3%、3%、1%。

2020年,我国GaN微波射频器件市场规模约为66.1亿元,同比增长57.2%。其中国防军事与航天应用规模34.8亿元,成为GaN射频主要拉动因素。

国防军事与航天应用是我国GaN微波射频器件的主要应用领域,2020年市场规模占整个GaN射频器件市场的53%其次是无线基础设施,下游市场占比为36%。

行业竞争格局

1、区域竞争格局:江苏省第三代半导体代表性企业分布最多

当前,我国第三代半导体初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域。

从我国第三代半导体行业产业链企业区域分布来看,第三代半导体行业产业链企业在全国绝大多数省份均有分布。其中河南省第三代半导体企业数量分布最多,同时山东、江苏和甘肃等省份企业数量也相对集中。

从代表性企业分布情况来看,江苏省第三代半导体代表性企业分布最多,如苏州纳维、晶湛半导体、英诺赛科等。同时广东、山东代表性企业也有较多代表性企业分布。

2、企业竞争格局:主流企业加速扩张布局

经过初期的发展,第三代半导体迅速在新能源汽车、5G基站、PD快充等领域应用,市场规模增长迅速。同时,行业内的竞争也逐渐加剧。为了迎合市场需求,抢占市场地位,国内主流半导体企业均加强在第三代半导体产业的布局,扩充第三代半导体的产能。其中,代表性的主流企业有三安光电、中电科55所、泰科天润等。

行业发展前景及趋势预测

1、2025年行业规模有望超过500亿元

第三代半导体已经写入“十四五”规划。在国家政策的支持和下游需求增长的背景下,预计到2021-2025年,我国SiC、GaN电力电子器件应用市场将以45%的年复合增长率增长至2025年的近300亿元GaN微波射频器件市场规模将以25.4%的年均复合增长率增长至2025年的205亿元。2025年第三代半导体整体市场规模有望超过500亿元。

2、国产化进程将加速

未来,在市场竞争趋势方面,我国第三代半导体行业国产化率将会加深在细分产品发展趋势方面,SiC需求将会增长在技术发展趋势方面,大尺寸Si基GaN外延等问题将会有所进展。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国第三代半导体材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。

主要在珠三角、长三角、环渤海地区、主要城市是深圳、上海、北京。深圳半导体行业全国之最、全国前十有海思半导体、中兴微电子、汇顶科技、其中海思就占前十营收55%以上、深圳三家半导体公司营收占全国前十63%。

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