半导体行业的发展现状与前景如何?

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》。

来源:澎湃新闻

痛点 “芯”求大战①为何芯片重要？“卡脖子”卡在哪？

【编者按】

一“芯”搅动全球。国内芯片投资热潮似有冷却，全球电子企业又深陷“缺芯”危机，全球车载半导体三强日本瑞萨电子的一场火灾，或致全球 汽车 减产150万辆以上。

芯片危机是否会重塑供应链？中国企业该如何找准定位？如何布局投资？澎湃新闻行业观察与产业调查栏目“痛点”今起推出《“芯”求大战》专题，通过采访专家和业内人士，梳理目前全球芯片现状，拆解投资布局，探求“芯片”供应破解之道。

如今，我们的生活时时刻刻离不开芯片。当我们手拿遥控器打开电视机，当我们拿着手机跟外界打电话，当我们在电脑上工作时，一切的背后都是芯片在工作。

全球第一块集成电路诞生于1958年，至今已经60多年的 历史 ，从此拉开了全球半导体产业的序幕，集成电路、微处理器、电脑、 *** 作系统、互联网、手机等一系列伟大的发明，彻底改变了我们的生活方式，把人类 社会 从机械工业时代带入到信息时代。

芯片是整个信息 社会 的基石和心脏，也是推动整个信息 社会 向前发展的发动机。

如今，半导体产业已经成为全球最重要的产业之一。根据WSTS(世界半导体贸易统计组织)统计，2020年全球半导体市场销售额达到4400亿美元，同比增长6.8%。

数据显示，2020年中国集成电路进口数量为5435亿个，同比增长22.1%，进口总额为24207亿元，同比增长14.8%。集成电路出口数量达到2598亿个，同比增长18.8%，出口总额达8056亿元，同比增长15%。

芯片为何难？

1947年美国人发明了晶体管，此后德州仪器的工程师杰克・基尔比产生了天才的想法，把所有的元器件都放在同一种材料上制造，并连接成电路，所以集成电路就这样诞生了。用于承载集成电路的母体是硅片，硅介于导体和绝缘体之间，所以也叫半导体。所以我们经常说的芯片、集成电路和半导体都是一个意思。

杰克・基尔比因为这一发明在2000年被授予了诺贝尔奖，他也被称为“芯片之父”。

芯片为何难以突破？芯片本身就是技术门槛很高的行业。你想一想，一颗手机SoC芯片只有指甲大小，但上面集成了100多亿个晶体管，这是什么样的工艺难度？

芯片有一个非常长的产业链，产业链每个环节都必须环环相扣，要求极高，任何一个环节出现差错可能导致最终这枚芯片都是无法达到标准。

举一个例子，2015年苹果公司的iPhone 6s搭载了A9芯片，苹果其实把A9芯片分别交给了三星和台积电进行代工，三星采用了14纳米技术，台积电采用了16纳米技术，按理说三星14纳米更先进，但实际上很多用户反映采用台积电A9芯片的iPhone 6s更为省电。

芯片业近年的快速进展应该归因于智能手机产业的发展。在电池技术未能取得大突破的前提下，手机续航能力的提升被寄希望于芯片能耗的降低。手机市场激烈的竞争刺激芯片技术不断更新迭代，从16纳米、14纳米、7纳米到如今5纳米，最新的工艺都是先用在手机芯片上。

芯片产业链大致可以分成设计、制造和封装测试等三部分，但还有多个非常重要的旁支，比如制造环节的制造设备、材料，芯片设计端的设计公司EDA。这里面每一家龙头公司都是不可替代的，才最终能够让全球芯片产业链运转起来，缺了谁，对整个行业短期内都是巨大的影响。

目前是芯片中技术难度最大、复杂度最高的是手机芯片。

按照手机芯片的更新频率，旗舰芯片一年迭代一次，这对企业研发和创新能力提出了很高的要求，如果一款芯片最终不给力，会连累手机的销售。

同时，芯片行业又是一个资金密集的行业。研发一款旗舰SoC手机芯片的费用约为数亿美元。之前有消息称华为麒麟980研发投入大约为3亿美元，那么高通和苹果的芯片研发费用应该也不会低于华为，毕竟外企的人力成本更高。

芯片制造更是高投入重资产，以台积电为例，2020年台积电的资本投入上看至200亿美元。如此高的资金投入让很多企业投不起而掉下队来，芯片代工行业越来越集中，订单越来越多交到台积电手中，甚至英特尔都开始把部分订单交给台积电，从而造就了台积电今天的行业地位。

所以芯片技术密集和资金密集这两大特性使得玩家越来越少，最终是赢家通吃。

全球芯片巨头包括英特尔、AMD、高通、三星、台积电、华为等，这些大玩家们无论技术实力还是资金实力都让业界其他企业难以望其项背，而且各家都有所长，缺了他们哪一家，似乎世界就很难运转好。

原本芯片产业是全球高度分工协作，“你中有我、我中有你”最为充分的产业，但美国对华为的打压使得芯片行业出现了最大的变数。

芯片格局分化

芯片先诞生在美国，尽管芯片行业发展至今已经形成了全球分工合作模式，但美国依然遥遥领先全球。

目前芯片业依然是美国最重要的产业，有一大批实力雄厚的大公司在主导整个产业的发展。美国一共有苹果、英特尔、英伟达、IBM、高通、德州仪器、博通七家七亿美元级别的顶尖 科技 公司，这些公司都是芯片细分领域的龙头企业。

”美国很多大学的技术很厉害，加上有比较好的变现渠道，利润分配比较合理；美国大学与企业配合相当不错，实力比我们雄厚很多。”戴保家认为美国大学是美国芯片维持领先的重要力量。

华为被美国制裁后，华为创始人任正非最近走访了国内多所大学，目的也是推动华为和大学的技术和人才合作。

美国以外的地区，虽然也有顶尖的芯片公司，但数量和覆盖的广度远不如美国。

欧洲在芯片设备领域的光刻机公司ASML可谓鼎鼎大名，占据了80%的光刻机市场。当然，欧洲的模拟芯片三大家恩智浦(荷兰飞利浦分拆)、英飞凌(德国西门子分拆)、意法半导体(法国汤姆逊分拆)也占据了很高的市场份额。

日本拥有众多材料和上游元器件公司。日本模拟芯片瑞萨电子；设备领域有佳能、东京电子；材料领域：信越化学(硅晶圆材料)、JSR(光刻胶)、JX(靶材)、日立化成、旭化成、住友化学等数十家公司，占据了50%的全球半导体材料市场。

韩国拥有三星、SK海力士两大存储大厂，占据了80%的存储芯片市场。

中国台湾的代工和封测都有优势。台积电是全球最大的集成电路代工厂；日月光则是全球最大的封测厂。联发科是全球第二大独立手机芯片公司。

中国大陆这两年布局范围很广但实力不强，芯片设计领域华为的海思应该是全球第一阵营，最新芯片采用5纳米工艺，与全球同步。代工厂中芯国际最新的工艺是14纳米，与台积电相比落后2代。手机芯片领域的紫光展锐则是全球第三大独立手机芯片公司。

“卡脖子”卡在哪里

随着美国对中兴通讯、华为以及众多中国高 科技 公司的打压，有些技术和产品未获得美国许可是无法给中国企业提供，而中国短期内还没有办法找到非美替代品，这就是出现了所谓的“卡脖子”技术。

有观点说中国芯片先天不足，这个也有一定道理。中国作为追赶者，上世纪80年代后才开始发展芯片，起步比人家要晚很多年，那时海外技术已经很成熟，很多技术就直接拿过来用了，所谓站在巨人的肩膀上，觉得没有必要再起炉灶自己做一套。

另外，半导体全球分工合作，当时的潮流也是找到比较优势，中国把自己擅长的事情先做好。

中国的消费电子芯片做的还是相当不错的，诞生了华为、展讯等两家手机SoC芯片公司，还有一大批芯片设计公司。此外，中国的封测在全球也占据很高的市场份额。

但如今的状况下，美国有些技术和产品不再对中国企业提供，这导致了“卡脖子”现象。

“卡脖子”主要指的是高端芯片，比如手机SoC芯片，芯片一些高端零部件必须用到美国产品或技术。一些低端的芯片比如家电芯片、空调芯片则没有卡脖子问题。另外一些国防安全使用芯片，对体积、运算速度等要求不高，不需要用最新的芯片制程，也不会被卡脖子。

以华为为例，在美国打压下，华为的消费者业务部受到的压力最大，麒麟芯片暂时已经无法继续生产。原因是为华为麒麟芯片代工的台积电产线有来自美国的技术，必须获得美方的授权才能为华为生产芯片。

戴保家也认为中国之前的比较优势策略并没有什么问题，纵观全球很难全部芯片都自己做的，还是需要分工，“你做有意义的就你做，从经济上来说美国做效率更高就应该美国做，跟国家安全有关的例外，全部自己做不是最好的方式。他们要替代中国的产品也痛苦的。中国从基站到手机都做很不错的。比如如果华为不出货，全球运营商受到很大影响。 ”

但谁又能预料到产业界基于“你中有我，我中有你”的互相离不开的相对平衡被政治因素打破了。

仅台积电无法为华为制造芯片这一限制，使得华为的高端芯片就被卡了脖子。当然，中国自家的中芯国际较台积电制程要落后一些，但已经可以量产14纳米的芯片了，14纳米技术可以用在基站、高性能计算等绝大部分芯片上，解决了卡脖子问题。

不仅仅是制造这一端，芯片设计工具EDA也都是美国公司，如果没有这种工具，是设计不出芯片的。中国也有设计工具公司，但还无法完全替代美国EDA，尤其一些高端芯片设计依然需要美国的EDA工具。

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