中国半导体产业什么时候会爆发

中国半导体产业什么时候会爆发,第1张

每年年末都会对当年度全球半导体产业情况作出回顾,同时对下一年的产业走势作出预测。在市场需求持续疲弱的底色下,叠加了中美战略博弈对抗升级,以及国内疫情防控等超预期因素冲击,毫无疑问2022年的全球半导体行业是极其艰难的一年。

面对2023年,WSTS、ICinsights、Gartner等知名分析机构都给出了悲观预测,甚至认为全球半导体行业正走向自2000年互联网泡沫后的最大衰退。

在对2023年全球半导体产业发展悲观预期如此一致的情况下,最大的不确定性可能就在于国内半导体行业将会如何发展?尤其是在政治因素正在最大限度的干扰半导体行业自身规律的情况下,有必要对2023年及以后的全球及国内半导体产业发展趋势作出分析和预判,也欢迎各位一起讨论。

全球经济向中低速增长回归,半导体行业缺乏基础驱动力。新冠疫情爆发以来的3年,全球GDP平均增长速度下降接近50%,除此之外,俄乌冲突、通胀攀升和央行货币政策紧缩等也引发世界性的全面经济衰退,预计2023年及未来一段时间全球经济将向GDP增速低于3%的中低速增长回归。半导体行业作为充分反映全球经济的风向标,未来有可能将长期陷入缺乏宏观经济基本面支撑的困局,2023年全球半导体行业将可能迎来5%-10%的负增长,而以后2-3年也将维持在低于8%的低速区间徘徊运行。

市场创新出现断层危机,引发技术创新投入边际报酬递减。2023年全球半导体产业仍然面临“需求创新困境”持续低迷,基于PC、手机、消费电子等市场的渐进式创新已经进入衰退期,增量空间显著收窄,如同手机、PC等可以支撑半导体技术快速迭代升级的下一代现象级市场尚未成熟和全面爆发,市场端的创新需求出现“断层”。而当前结构性的技术变化依然主要停留在工程层面,并未发生能够在短期内扩张总体经济空间的重大基础技术革命,因此同业竞争会更趋近于零和博弈,技术创新投入遵循边际报酬递减规律,部分国家对先进技术的高成本投入将逐步趋缓。

中美战略对抗日益升级,“科技脱钩”引发供应链低效率。2023年中美半导体领域的博弈有望迎来短时间的战略缓冲期,但随着美国2024年大选临近,美国仍会间歇性的联合其盟友以国家安全理由对中国半导体产业进行升级压制与围堵。除半导体关键设备、基础工业材料及零部件等供应链环节外,还可能涉及到新能源汽车、数字新基建等更广泛领域,短期内中国半导体产业高端化升级面临的“卡脖子”困境更加严重。而行政繁冗的内政环境可能会影响美国芯片政策的落实进程,联邦与各州对半导体产业设置的繁杂法律限制短期内很难出现根本性改变[1],全球供应链也由此进入2-3年的低效率调整期,资本支出大幅缩减。

产业格局“西进东出”,半导体人才等资源面临全球紧缺。2023年全球集成电路产业链布局的成本与效率导向势必要让位于安全原则和韧性偏好,出现了区域化与短链化同步、产业格局“西进东出”的趋势,以中国大陆为中心的东亚半导体产业链与布局可能面临更大不确定性,不少跨国半导体企业将重新思考既往布局与未来规划问题,由此引发了半导体人才等资源的全球短缺和风险偏好明显弱化。美国及其盟国将进一步升级半导体“人才隔离”的措施,中国有可能面临高水平半导体人才加速流失的极大困境,东南亚及欧洲、日韩等地区则由此受益。

国内市场呈现复苏潜力,防疫政策变化或在年底引发反d。2023年上半年国内半导体市场会有较大压力,除受到全球经济衰退影响以外,防疫政策约束下的消费不振、美国打压政策的延续性影响会持续发酵,影响产业信心和动力。随着两会后防疫政策调整逐步见效,短期内产业驱动力依然受到疫情升温的抑制,但部分产品领域需求环境可能会在3-6个月后有所改善,芯片库存压力会在2023年下半年以后逐步释放。2023年底国内有望受益于疫情影响力度大幅减弱、消费信心阶段性恢复以及去库存完成等影响,迎来小规模反d,芯片设计及封装测试等产业链环节、手机、消费电子、工业半导体、数据中心等应用领域的行情逐步恢复向好。

产业链高端替代是主线,前沿创新和基础突破关注度倍增。2023年产业链高附加值环节的国产替代依然是主线,基本替代逻辑从前些年的资本驱动转由内循环市场驱动,更多国内新基建、新能源、数字经济、信息消费场景的整机系统厂商将加速推进国产芯片的验证和采购,泛信创市场覆盖范围进一步扩大到金融、电力、轨道交通、运营商等领域。半导体设备、材料及零部件等供应链环节以及存储器等高端通用芯片受到美国管制新规影响,国产化进度进入到动态调整期,制造、设备企业对国内基础材料和零部件企业的支持力度明显提升,验证进度加快。同时,对Chiplet/先进封装、PIC光子集成电路、MRAM/RRAM新兴存储器、RISC-V计算架构、氧化镓等前沿创新和基础领域的关注度将大幅增加。

部分企业面临生存困境,“内卷”领域加速启动并购整合。2023年半导体行业过剩的投机资本将对这个赛道不再感兴趣,Pre-IPO项目、美籍高管为主项目、已出现头部企业或者多家上市公司的赛道项目中部分将面临融资困境,部分优质项目可能会因估值受影响而主动关闭融资窗口,进一步压低资本的投资偏好。产业中涌现出更多的潜在并购整合机会,上市公司和相关联的产业基金成为主要推手。在MCU、蓝牙/WIFI、射频前端、显示驱动、电源管理芯片等创企数量众多、中低端替代已经实现、头部企业优势明显的产品领域有望出现以上市公司推动的并购整合。而在估值、企业经营成本、技术门槛都高的一些大芯片领域,有可能出现由基金推动的并购整合。

打好“市场”“体制”牌,新一轮产业政策周期酝酿待发。2000年的“18号文”,2011年的“新4号文”,2014年的《纲要》以及2020年的“新8号文”共同构成了我国半导体产业政策体系的关键节点,并不断推动产业可持续发展。产业政策的重要性不仅在于解决特定领域关键技术有无问题,更要解决相应创新体制和生态的塑造问题。在中美战略博弈升级、半导体供应链形势不确定性显著增强、国内市场需求不振等多方面因素影响下,2023年国内新一轮半导体产业政策周期有望酝酿开启。

这篇文章我写的异常艰难,一是因为当前形势下很多内容和观点不方便书写,二是因为对2023年的悲观预期已成共识,似乎也没什么好写。但我总认为,无论是行业周期、疫情政策还是美国遏制如何影响,都还是要对我国半导体产业保持相对乐观的态度,要尝试在碎玻璃渣子里找糖吃,在苦日子里寻得一抹阳光。

要想中国半导体成功突破低端锁定,既不可能通过速战速决抄近路的战略,也无法通过继续依附于美国主导的全球半导体供应链体系获得,只能以坚定的战略意志,借由建设涵盖体制-技术-市场多重创新的内循环体系来实现,这势必是个“持久战”。

无论是中国还是美国,始终还是要回到全球化的轨道上,这是半导体产业的基本规律。那时的全球化将会赋予中国全然不同的角色,给予中国企业更多公平竞技的机会,进入更广阔的新兴市场;同时,中国也可以将更广大的世界纳入我们自己搭建的创新和产业共同体,实现真正的国际国内双循环。

随着市场对半导体性能的要求不断提高,第三代半导体等新型化合物材料凭借其性能优势开始崭露头角,成为行业未来重要增长点。

相对于第一代(硅基)半导体,第三代半导体禁带宽度大,电导率高、热导率高。第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的近3倍,具有更强的耐高压、高功率能力。

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)并称为第三代半导体材料的双雄,由于性能不同,二者的应用领域也不相同。

氮化镓、高电流密度等优势,可显著减少电力损耗和散热负载,迅速应用于变频器、稳压器、变压器、无线充电等领域,是未来最具增长潜质的化合物半导体。

与GaAs和InP等高频工艺相比,氮化镓器件输出的功率更大;与LDCMOS和SiC等功率工艺相比,氮化镓的频率特性更好。

随着行业大规模商用,GaN生产成本有望迅速下降,进一步刺激GaN器件渗透,有望成为消费电子领域下一个杀手级应用。

GaN主要应用于生产功率器件,目前氮化镓器件有三分之二应用于军工电子,如军事通讯、电子干扰、雷达等领域。

在民用领域,氮化镓主要被应用于通讯基站、功率器件等领域。氮化镓基站PA的功放效率较其他材料更高,因而能节省大量电能,且其可以几乎覆盖无线通讯的所有频段,功率密度大,能够减少基站体积和质量。

氮化镓在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景。随着5G高频通信的商业化,GaN将在电信宏基站、真空管在雷达和航空电子应用中占有更多份额。

根据Yole估计,大多数Sub 6GHz的蜂窝网络都将采用氮化镓器件,因为LDMOS无法承受如此之高的频率,而砷化镓对于高功率应用又非理想之选。

同时,由于较高的频率会降低每个基站的覆盖范围,需要安装更多的晶体管,因此市场规模将迅速扩大。

Yole预测,GaN器件收入目前占整个市场20%左右,到2025年将占到50%以上,氮化镓功率器件规模有望达到4.5亿美元。

从产业链方面来看,氮化镓分为衬底、外延片和器件环节。

尽管碳化硅被更多地作为衬底材料(相较于氮化镓),国内仍有从事氮化镓单晶生长的企业,主要有苏州纳维、东莞中镓、上海镓特和芯元基等。

从事氮化镓外延片的国内厂商主要有三安光电、赛微电子、海陆重工、晶湛半导体、江苏能华、英诺赛科等。

从事氮化镓器件的厂商主要有三安光电、闻泰 科技 、赛微电子、聚灿光电、乾照光电等。

GaN技术的难点在于晶圆制备工艺,欧美日在此方面优势明显。由于将GaN晶体熔融所需气压极高,须采用外延技术生长GaN晶体来制备晶圆。

其中日本住友电工是全球最大GaN晶圆生产商,占据了90%以上的市场份额。GaN全球产能集中于IDM厂商,逐渐向垂直分工合作模式转变。美国Qorvo、日本住友电工、中国苏州能讯等均以IDM模式运营。

近年来随着产品和市场的多样化,开始呈现设计业与制造业分工的合作模式。

尤其在GaN电力电子器件市场,由于中国台湾地区的台积电公司和世界先进公司开放了代工产能,美国Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems等设计企业开始涌现。

在射频器件领域,目前LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)、GaAs(砷化镓)、GaN(氮化镓)三者占比相差不大,但据Yoledevelopment预测,至2025年,砷化镓市场份额基本维持不变的情况下,氮化镓有望替代大部分LDMOS份额,占据射频器件市场约50%的份额。

GaAs芯片已广泛应用于手机/WiFi等消费品电子领域,GaN PA具有最高功率、增益和效率,但成本相对较高、工艺成熟度略低,目前在近距离信号传输和军工电子方面应用较多。

经过多年的发展,国内拥有昂瑞微、华为海思、紫光展锐、卓胜微、唯捷创芯等20多家射频有源器件供应商。

根据2019年底昂瑞微董事长发表的题为《全球5G射频前端发展趋势和中国公司的应对之策》的报告显示,截至报告日,国内厂家在2G/3G市场占有率高达95%;在4G方面有30%的占有率,产品以中低端为主,销售额占比仅有10%。

目前我国半导体领域为中美 科技 等领域摩擦中的卡脖子方向,是中国 科技 崛起不可回避的环节,产业链高自主、高可控仍是未来的重点方向。第三代半导体相对硅基半导体偏低投入、较小差距有望得到重点支持,并具备弯道超车的可能。


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