从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为4.57%,过去五年营收最低为2016年的7.773亿元,最高为2018年的11.96亿元。
2、露笑科技:20年2月,公司将继续专注第三代半导体晶体产业,拓展碳化硅在5GGaNonSiCHEMT、SiCSBD、SiCMOSFET、SiCIGBT等元器件芯片方面的应用。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为19.51%,过去五年营收最低为2016年的13.96亿元,最高为2017年的32.45亿元。
3、中国宝安:厦门意行半导体科技有限公司目前主要产品为毫米波雷达芯片及应用解决方案。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为13.38%,过去五年营收最低为2016年的64.50亿元,最高为2019年的120.0亿元。
4、百利电气:公司控有天津南大强芯半导体芯片设计有限公司51%股权。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为27.18%,过去五年营收最低为2016年的8.404亿元,最高为2020年的21.99亿元。
5、苏州固锝:公司是江苏省苏州市一家主要从事设计、制造和销售各类半导体芯片、各类二极管、三极管;生产加工汽车整流器、汽车电器部件、大电流硅整流桥堆及高压硅堆的公司,是中国整流器行业中首家获得ISO-9002国际认证的企业,其中GPP园晶粒在十一个国家获得了专利。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为11.05%,过去五年营收最低为2016年的11.87亿元,最高为2019年的19.81亿元。
6、乐鑫科技:正因为如此,乐鑫的芯片、模组和开发板才能受到越来越多客户的青睐,广泛应用于平板电脑、OTT盒子、摄像头和物联网设备等领域。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为61.27%,过去五年营收最低为2016年的1.229亿元,最高为2020年的8.313亿元。
7、立昂微:“立昂”)是2002年3月在杭州经济技术开发区注册成立的专注于集成电路用半导体材料和半导体功率芯片设计、开发、制造、销售的高新技术企业。
从近五年营收复合增长来看,近五年营收复合增长为22.36%,过去五年营收最低为2016年的6.701亿元,最高为2020年的15.02亿元。
智东西(公众号:zhidxcom)文 | 韦世玮
2020年开篇不久,“投资公司”小米又开始有所行动了。
巴菲特说:“别人贪婪时我恐惧,别人恐惧时我贪婪”,在全球经济陷入危机边缘的时刻,雷军的小米产业基金已经开启贪婪模式。
从1月16日起,小米集团通过旗下的湖北小米长江产业基金合伙企业(有限合伙),简称小米长江产业基金,在短短两个多月内,先后投资了帝奥微电子、灵动微电子和翱捷 科技 等八家半导体公司。
这一波 *** 作,距离2019年11月19日,小米第一次投资速通半导体才过了不到半年。至此,小米供应链投资版图一隅,半导体布局已扩展至19家,覆盖Wi-Fi芯片、射频(RF)芯片、MCU传感器和FPGA等多个领域。
小米的造芯梦并未停止。
去年10月,智东西曾针对小米的供应链投资情况进行了调查报道,围绕小米的生态链和供应链投资战略,尤其是半导体领域进行了梳理。(《小米突围战:两年投资12家供应链企业的布局与厮杀,雷军还有多少底牌?》)
小米在2019年第二季度财报中透露,截止2019年6月30日,其共投资公司超过270家,总账面价值287亿人民币,同比增长20.8%。与此同时,截至8月20日,它已投资12家供应链公司,覆盖半导体到智能制造领域。
其中,它所投资的8家半导体公司,不仅在短期内为自身的“AI+AIoT”双引擎战略提供了续航动力,同时也为它长期冲击芯片研发市场,打通产业链“经脉”埋下了技术伏笔。
而这些,都是小米在澎湃S2芯片流产后,针对半导体领域所进行的产业链“自救”与新打法。
随着小米在2020年以来的一系列投资动作,智东西决定再次聚焦小米的半导体投资规划,在探究小米在半导体领域的布局与进展的同时,也从中摸清它隐藏在背后的战略思路和变化。
与此同时,小米的产业链投资战术是否真能开创出新的技术布局玩法?长路漫漫,小米的造芯之路又体现了雷军的哪些野心和期待?
今年2月,在小米开年首个产品发布会上,在太空走了一遭的旗舰机小米10再次引起行业热度,其中撑起产品性能的主角,也从高通骁龙855升级到了骁龙865。
骁龙865“光环”加持的背面,是小米澎湃S2“暗淡”的第三年。
“自研芯片”一词,从2017年小米5C手机及其搭载的澎湃S1面世后,逐渐成为小米的又一软肋,而这也是一个早已被行业讲“烂”了的故事。
2018年,自小米旗下的半导体公司松果电子重组,成立南京大鱼半导体后,小米的自研造芯路在外界看来似乎已经停止了步伐。
虽然在一年后,大鱼半导体联合平头哥共同发布了名为U1的NB-IoT SoC芯片,面向物联网领域,内置GPS和PA(功率放大器芯片),支持北斗NB-IoT R13,却未在市场中掀起太大的浪花。回头看,不知从什么时候起,松果电子的官网也早已落满了灰,显示无法访问。
但与小米自研芯片进程缓慢相反的是,小米的半导体投资动作正逐渐加快。
2018年1月23日,小米旗下的紫米 科技 和雷军合伙创建的顺为资本,对从事集成电路(IC)研究和设计的半导体公司——南芯半导体进行了A轮投资,交易金额数千万人民币,打响小米踏足半导体投资战场的第一q。
随后两年里,小米投资“引擎”不断加速,相继入股了云英谷 科技 、乐鑫 科技 、芯原微电子等19家半导体公司,覆盖显示驱动芯片、MCU传感器、Wi-Fi芯片和射频芯片等多个领域。其中,聚辰半导体、乐鑫 科技 和晶晨半导体3家公司,已成功在科创板上市。
而小米的这股冲劲儿也延续到了2020年,并在市场展现出更猛的势头。
自1月16日以来,小米旗下的湖北小米长江产业基金合伙企业(有限合伙),简称长江小米产业基金,在两个月内共投资了8家半导体公司,新增投资7家,远远超过以往频率。
据公开信息统计, 这8家半导体公司分别为帝奥微电子、速通半导体、芯百特微电子、Fortior(峰岹 科技 )、昂瑞微电子、翱捷 科技 、灵动微电子和瀚昕微电子。
1、帝奥微电子
成立于2010年2月的帝奥微,是一家混合模拟半导体IC设计及制造公司,其创始人兼董事长鞠建宏毕业于美国纽约州立大学电子工程专业,在正式创立帝奥微前,他曾在美国仙童半导体有着近十年的工作经验,负责芯片的设计、技术、应用和市场等工作。
目前,帝奥微面向消费类电子、智能家居、LED照明、医疗电子及工业电子等领域,提供相应的芯片解决方案,主要产品包括LED照明元件、超低功耗及低噪音放大器、高效率电源管理电子元件,以及应用于各种模拟音频/视频的电子元件。
截至2019年7月1日,帝奥微已申请65项各类专利。其中,已授权发明专利15项、已授权实用新型专利17项。
据江苏南通苏通 科技 产业园区管理委员会公开信息,2019年6月30日,帝奥微已获得科创板上市入轨。
而在2020年1月16日,帝奥微也迎来了小米的一笔战略融资,其股东新增长江小米基金,持股17.23%,但关于交易金额尚未披露。
2、灵动微电子
灵动微电子是一家MCU芯片及解决方案提供商,成立于2011年3月,其董事长兼CEO吴忠洁博士毕业于东南大学,有着多家大型芯片设计公司工作经验。
在产品方面,灵动微电子基于Arm Cortex-M0及Cortex-M3内核,研发了MM32系列MCU产品,主要为F/L/W/SPIN/P五大系列,分别针对通用高性能市场、超低功耗及安全应用、无线连接、电机及电源专用,以及OTP(One Time Programable)型MCU。
据了解,MM32系列MCU产品已广泛应用于 汽车 电子、工业及电机控制、智慧家电及医疗、消费电子等市场。
实际上,早在2015年8月31日,灵动微电子就已在新三板挂牌上市,但该公司在2019年发布公告称,其将于3月14日起终止股票挂牌,宣布退市。
紧随着小米半导体产业链投资的扩大,小米也将投资的目光聚焦在灵动微电子的MCU技术优势上。今年1月19日,灵动微电子获得长江小米产业基金投资的战略融资资金,注册资本增至5668万元,增幅19.88%。
与此同时,小米产业基金管理合伙人王晓波成为灵动微电子新任董事。
3、芯百特微电子
相比于小米投资的其他半导体公司,成立于2018年10月的芯百特则显得尤为年轻。
据了解,该公司创始人兼CEO张海涛从清华大学微电子专业硕士毕业后,赴美求学获得了加州大学微电子系博士学位,并在高通、TriQuint和RFaxis公司有着十余年工作经验。同时,他也曾带领研发团队负责苹果iPhone5/6和德州仪器WiFi射频终端项目。
芯百特主要利用高性能射频芯片技术,进行无线通讯射频器件的设计和研发,产品布局5G、Wi-Fi和IoT等领域,面向通讯设备、消费电子、 汽车 电子、医疗电子和智能设备等多个市场。
目前,该公司已研发出Wi-Fi 5前端模块(FEM)、5G通讯功率放大器和射频开关等产品,与小米、联想、中国移动和中国电信等公司达成合作伙伴关系。
今年1月21日,芯百特也披露其第一笔股权融资情况,长江小米产业基金投资56.03万人民币,持股占比4.33%,成为该公司第七大股东。
4、峰岹 科技 (Fortior)
成立于2010年5月的峰岹 科技 ,是一家较为低调的IC设计公司,主要研发电机驱动控制专用芯片。
据调查,创始人兼CEO毕磊在2012年曾入选国家中组部的第八批“千人计划”,而CTO毕超在2015年同样也入选了第十一批“千人计划”,这是我国针对引进归国人才方面,所实行的一项重要人才政策。
与此同时,毕超担任新加坡国立大学博士后导师、IEEE高级会员,并曾担任新加坡 科技 局资深科学家,在电机技术领域有着丰富的研发经验。
▲峰岹 科技 CTO毕超
目前,峰岹 科技 在中国和新加坡分别设立了两大研发中心。
它通过多项三相、单相无霍尔直流无刷驱动等核心技术,研发了直流无刷电机驱动全系列产品,包括三相BLDC专用控制芯片、单相BLDC专用控制芯片、电机专用MCU系列等,广泛应用于终端设备、无人机、消费电子、家电电和医疗设备等领域。
2014年4月,峰岹 科技 获得了交易金额数千万人民币的A轮融资。而今年1月21日公开的战略融资,则由小米长江产业基金、中兴创投等机构投资,其中小米投资129.72万人民币,股权占比1.87%。
5、昂瑞微电子
对刚刚搬了新家的昂瑞微来说,小米在2月20日投资的310.71万人民币,无疑是个喜上加喜的好消息,在此之前,昂瑞微已经七年未曾进行增资。据了解,这笔投资后小米股权占比为6.98%,成为昂瑞微的第三大股东。
与此同时,这笔投资昂瑞微也将用于5G手机终端的射频前端芯片,以及新一代物联网SoC芯片的研发中。
昂瑞微成立于2012年7月,是我国重要的射频/模拟集成电路设计研发厂商之一。
它通过长期积累的CMOS、SiGe、GaAs和GaN等射频工艺,面向手机终端和物联网领域,研发了2G/3G/4G/5G射频前端芯片、蓝牙低功耗(BLE)芯片、双模蓝牙芯片、低噪声放大器等一系列射频前端和无线连接芯片,量产芯片已超过200款。
据了解,昂瑞微研发的芯片已覆盖移动终端、可穿戴设备、无人机和智能家居等消费领域,客户包括三星电子、富士康、中兴、TCL和联想等在内的厂商。
6、速通半导体
与其他传统芯片厂商相比,成立于2018年7月的速通半导体也较为年轻,是一家Wi-Fi 6芯片设计公司,但它却是小米2020年半导体投资中唯一非新增投资的企业。
实际上,长江小米产业基金在2019年11月19日就已入股速通半导体,成为该公司第六大股东,而这也是小米2019年在半导体领域的最后一笔投资。
基于速通半导体在Wi-Fi 6领域的芯片研发技术,小米决定加大砝码,并于今年2月20日领投该公司的A轮融资,耀途资本跟投。至此,速通半导体的注册资本从最初的1040万人民币增长至1300万人民币,增幅25%。
除了进一步扩大工程研发团队外,速通半导体还计划将这笔投资用于Wi-Fi 6 SoC产品的研发和量产中。
据悉,该公司的核心研发团队有着较为丰富的Wi-Fi 6标准化经验,此前已在全球范围内研发了超20款Wi-Fi、蓝牙和蜂窝4G的无限SoC芯片组。
现阶段,该公司亦正在加速下一代Wi-Fi 6芯片组的研发和量产工作,以进一步满足市场对Wi-Fi 6芯片的强劲需求。
7、翱捷 科技
翱捷 科技 是一家主要研发移动终端设备、物联网、导航以及其他消费类电子芯片的基带芯片设计公司,成立于2015年,并在2017年8月获得了阿里巴巴的和深创投投资的A轮融资,阿里巴巴为第一大股东,持股21.75%。
有着丰富的融资历程的翱捷 科技 在今年2月24日,获得了由长江小米产业基金、兴证投资等机构的战略投资入股,注册资本亦从3.63亿美元增长至3.75亿美元。其中,小米的认缴出资额为519.17万美元,占比1.38%。
据了解,翱捷 科技 创始人兼董事长戴保家硕士毕业于美国佐治亚理工学院电气工程学,还拥有芝加哥大学工商管理硕士学位。在创立翱捷 科技 前,他还曾担任射频芯片公司锐迪科的董事长兼CEO。
值得一提的是,该公司在2017年收购了Marvell公司的移动通信部门(MBU),成为我国为数不多拥有全网通技术的公司之一。
目前,翱捷 科技 的产品线已覆盖2G/3G/4G/5G和IoT在内的多制式通讯标准,并成功研发了移动通信基带芯片、Wi-Fi芯片、LoRa芯片和多模物联网可穿戴芯片等多款通信芯片。
8、瀚昕微电子
成立于2017年3月的瀚昕微电子,是一家快充协议芯片公司,包括数模混合芯片、电源芯片等。目前,该公司已拥有LDO(low dropout regulator)、电压检测、锂电池充电、快充接口识别和USB充电协议端口等多条业务产品线,广泛覆盖玩具、智能电表及快速充电等领域。
据了解,瀚昕微电子不仅与TCL、SK海力士在2017年达成了数千万战略投资合作,同时还是高通、华为和展讯等公司的快充协议供应商,快充协议芯片的累计出货量已将近1亿颗。
就在一周前的3月10日,长江小米产业基金宣布新增对外投资,正式入股瀚昕微电子,认缴出资30.86万人民币,持股占比9.92%,成为该公司的第四大股东。
与此同时,瀚昕微电子的注册资本也从原来的277.78万人民币,增长至311.21万人民币,增幅12.04%。
不难看出,小米的半导体产业布局和雷军惯用的“一手生态链,一手产业链”投资路径相同,也将“鸡蛋”放在了两个篮子里,一个是自研芯片,一个是产业链投资。
但从实际情况看来,小米的自研造芯路走的并不顺畅。
据了解,小米在2017年推出的澎湃S1是一颗64位处理器,采用28nm制程工艺和八核心设计,并包含了4颗2.2GHz主频A53内核、4颗1.4GHz主频A53内核,以及4核Mali-T860 GPU。
对于互联网起家的小米来说,澎湃S1的诞生虽然已很不容易,但雷军将小米半导体研发的第一q打在了移动智能终端市场,那么这颗芯片与其他竞争对手相比,在性能、工艺和功耗等方面却仍显疲软。
随着坊间传言澎湃2芯片因无法突破功耗性能瓶颈,以及高管团队无力承担芯片研发和流片等环节巨额开销,小米原本声势浩大的自研造芯计划渐渐悄无声息。
虽然随着松果电子公司的重组,大鱼半导体在2019年与平头哥联合推出了NB-IoT SoC芯片,但却表现平平,未能真正刷新行业和市场对小米“造芯能力不足”的标签。
那么,雷军磕磕绊绊的自研造芯梦该醒了吗?目前看来,这个答案仍然是否定的。
在产业链投资领域熟能生巧的小米,在过去两年多的时间里,渐渐开辟出了一条具有“小米特色”的半导体供应链投资路,从侧面弥补了自身半导体研发实力不足的短板。
据智东西梳理发现,在过去两年小米投资的19家半导体公司中,其通过的投资主体除了雷军合伙创建的顺为资本外,还包括湖北小米长江产业基金合伙企业(简称长江小米产业基金)、江苏紫米电子技术有限公司(简称紫米 科技 )、天津金星创业投资有限公司、武汉珞珈梧桐新兴产业投资基金合伙企业和People Better。
而在小米徐徐铺开的半导体投资版图背后,长江小米产业基金则发挥了最为重要的作用。
据了解,该基金成立于2017年,基金目标规模120亿人民币,主要用于支持小米以及小米生态链企业的业务扩展。但与其他重点投资物联网企业的基金不同,这一基金的对外投资则主要聚焦在半导体领域。
智东西发现,目前长江小米基金在企业工商信息查询平台上公开的对外投资共24笔,覆盖手机及智能硬件、电子产品核心器件、智能制造、工业自动化、新材料及新工艺等领域。
其中,该基金半数以上的投资落在了半导体领域,共计13家,已然成为小米投资半导体供应链的重要武器。
目前看来,“天使投资人”雷军的半导体投资梦,正蓄足了力向前冲。
2020年,不仅是雷军宣布启动小米的“手机+AIoT”双引擎战略后的第二年,同时也是小米造芯梦的第三年。
现阶段,小米的半导体投资版图已布局MCU、FPGA、RF、GaN和IP等多个领域,逐渐实现了从半导体材料、电子元器件到IC设计等全产业链覆盖。
但不难发现,小米的造芯梦正在转舵,从最初雷军瞄准的移动终端芯片市场,慢慢朝着物联网市场发展。
最直接的体现在于,小米的智能手机产品硬件依然采用高通芯片为主,而自己的半导体投资重点则布局在应用范围更广泛的AIoT领域。
例如,小米投资涉及智能家居领域的半导体公司超过8家,包括无锡好达、晶晨半导体、芯原微电子、安凯微电子和昂瑞微电子等。
这无疑是小米在2018年市场掀起的AIoT发展风口下,落的重要一步棋子。
据市场研究机构艾媒咨询(iiMedia Research)报告数据,2018年我国的AIoT硬件市场规模已达到5000亿元,而这一数据到2020年预计将突破万亿。
随着2019年年初,雷军宣布要在未来5年内投入100亿人民币在AIoT领域,小米的研发投入费用亦逐年上升。
今年2月13日,小米发布自愿性公告公开了最新收入及研发费用。截至2019年12月31日止年度,小米的研发费用预期约为70亿人民币,并计划加大在5G+AIoT领域的重点投入,进一步扩大公司在IoT方面的优势。
与此同时,截至2020年12月31日止年度,小米的研发费用预计将超过100亿人民币,比雷军在2019年承诺的5年内达到100亿研发投入提前了4年。相比之下,2017年小米投入的研发费用仅为31.51亿,占总营收2.75%。
从另一角度看,小米更倾向于走“投资双赢”的造芯路。简单地说,小米即是那些半导体公司的“金主”之一,同时也是它们的重要客户。
以小米在2018年11月投资的晶晨半导体为例,该公司以研发多媒体智能终端应用处理器芯片为主,包括亚马逊、谷歌、阿里巴巴、百度和小米在内的公司均为其客户。其中,2018年晶晨半导体对小米的销售金额约2.62亿人民币,占同期营收11.06%。
正是基于这一战略关系,小米的AIoT业务在2019财年中亦拿下了不错的成绩。
据小米2019年Q3财报数据,截至2019年9月30日,小米IoT平台已连接的IoT设备(不包括智能手机及笔记本电脑)数达到213.2百万台,同比增长62.0%。
除此之外,小米的IoT与生活消费产品部分营收156亿元,同比增长44.4%。其中,据奥维云网统计数据,小米电视在2019年第三季度中,以16.9%的市场占有率稳居国内出货量第一。
由此看来,小米正以不断加速的半导体投资布局,彰显它在AIoT与造芯浪潮下勃勃野心。
但小米的造芯路,光有野心是仅仅不够的。在半导体投资版图的背后,小米仍在忍受着“缺芯”和“缺技术”软肋的刺痛。就目前看来,小米要真正站上行业制高点,成为如雷军所说的一家“伟大的公司”,它依然缺少一颗“芯”。
回看小米造芯的舆论场,一面是行业对小米自研芯片的调侃和质疑,一面又是资本市场对小米战略投资的好奇与期待。
现阶段,就小米在半导体产业链的投资和具体发展情况而言,其造芯突围仍是一场漫长持久战。一方面,小米仍在等着松果电子的“东山再起”,并希望“新秀”大鱼半导体能后来居上;另一面,虽然小米正不断扩大半导体投资版图,却尚未真正撼动国内头部玩家的市场地位。
不可否认,小米投资半导体公司虽有助于自身AIoT业务的丰富与扩展,但归根结底,这些投资对小米自身芯片研发技术的加持力度如何?能否真正给小米带来技术创新?我们还不得而知。
小米逐渐加速的半导体投资布局,在短期内能为自身的“AI+AIoT”双引擎战略提供发展动力,丰富和壮大自身的AIoT业务。但从长期来看,小米雷军的造芯梦仍道阻且长。
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1.1 第三代半导体 SIC 材料的性能优势
SIC 材料具有明显的性能优势。 SiC 和 GaN 是第三代半导体材料,与第一 二代半导体材料相比,具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等 性能优势,所以又叫宽禁带半导体材料,特别适用于 5G 射频器件和高电压功率 器件。
1.2 SIC 器件的性能优势
SIC 的功率器件如 SIC MOS,相比于 Si 基的 IGBT,其导通电阻可以做的更 低,体现在产品上面,就是尺寸降低,从而缩小体积,并且开关速度快,功耗相 比于传统功率器件要大大降低。
在电动车领域,电池重量大且价值量高,如果在 SIC 器件的使用中可以降低 功耗,减小体积,那么在电池的安排上就更游刃有余;同时在高压直流充电桩中 应用 SIC 会使得充电时间大大缩短,带来的巨大 社会 效益。
根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大 概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升续航能力,或者减少动力电池成本。
1.3.制约产业发展的主要瓶颈在于成本和可靠性验证
行业发展的瓶颈目前在于 SIC 衬底成本高: 目前 SIC 的成本是 Si 的 4-5 倍, 预计未来 3-5 年价格会逐渐降为 Si 的 2 倍左右,SIC 行业的增速取决于 SIC 产业 链成熟的速度,目前成本较高,且 SIC 器件产品参数和质量还未经足够验证;
SIC MOS 的产品稳定性需要时间验证: 根据英飞凌 2020 年功率半导体应用 大会上专家披露,目前 SiC MOSFET 真正落地的时间还非常短,在车载领域才刚 开始商用(Model 3 中率先使用了 SIC MOS 的功率模块),一些诸如短路耐受时 间等技术指标没有提供足够多的验证,SIC MOS 在车载和工控等领域验证自己的 稳定性和寿命等指标需要较长时间。
1.4 SIC 产业链三大环节
SIC 产业链分为三大环节:上游的 SIC 晶片和外延→中间的功率器件的制造 (包含经典的 IC 设计→制造→封装三个小环节)→下游工控、新能源车、光伏风 电等应用。目前上游的晶片基本被美国 CREE 和 II-VI 等美国厂商垄断;国内方 面,SiC 晶片商山东天岳和天科合达已经能供应 2 英寸~6 英寸的单晶衬底,且营 收都达到了一定的规模(今年均会超过 2 亿元 RMB);SiC 外延片:厦门瀚天天 成与东莞天域可生产 2 英寸~6 英寸 SiC 外延片。
2.1 应用:新能源车充电桩和光伏等将率先采用
SiC 具有前述所说的各种优势,是高压/高功率/高频的功率器件相对理想的 材料, 所以 SiC 功率器件在新能源车、充电桩、新能源发电的光伏风电等这些对 效率、节能和损耗等指标比较看重的领域,具有明显的发展前景。
高频低压用 Si-IGBT,高频高压用 SiC MOS,电压功率不大但是高频则用 GaN。 当低频、高压的情况下用 Si 的 IGBT 是最好,如果稍稍高频但是电压不 是很高,功率不是很高的情况下,用 Si 的 MOSFET 是最好。如果既是高频又是 高压的情况下,用 SiC 的 MOSFET 最好。电压不需要很大,功率不需要很大, 但是频率需要很高,这种情况下用 GaN 效果最佳。
以新能源车中应用 SIC MOS 为例, 根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大概可以减少整车功耗 5%-10%;这样可以提升 续航能力,或者减少动力电池成本。
同时 SIC MOS 在快充充电桩等领域也将大有可为。 快速充电桩是将外部交 流电,透过 IGBT 或者 SIC MOS 转变为直流电, 然后直接对新能源 汽车 电池进行 充电,对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感,因此不考虑成本,SIC MOS 比 IGBT 更有前景和需求,由于目前 SIC 的成本目前是 Si 的 4-5 倍,因此会在 高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域,高效、高功率密度、高可靠 和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势,因此基于性能更优异的 SIC 材料的光 伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。
SIC 肖特基二极管的应用比传统的肖特基二极管同样有优势。 碳化硅肖特基 二极管相比于传统的硅快恢复二极管(SiFRD),具有理想的反向恢复特性。在 器件从正向导通向反向阻断转换时,几乎没有反向恢复电流,反向恢复时间小 于 20ns,因此碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率,在相同频率下具有 更高的效率。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数,随 着温度的上升电阻也逐渐上升,这使得 SIC 肖特基二极管非常适合并联实用, 增加了系统的安全性和可靠性。
2.2 空间&增速:SIC 器 件 未来 5-10 年复合 40%增长
IHS 预计未来 5-10 年 SIC 器件复合增速 40%: 根据 IHSMarkit 数据,2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元,受新能源 汽车 庞大需求的驱动,以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升, 预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元,18-27 年 9 年的复合增速接近 40%。
SIC MOS 器件的渗透率取决于其成本下降和产业链成熟的速度 ,根据英飞凌和国内相关公司调研和产业里的专家的判断来看,SIC MOS 渗透 IGBT 的拐点可能在 2024 年附近。预计 2025 年全球渗透率 25%,则全球有 30 亿美金 SIC MOS 器件市场,中国按照 20%渗透率 2025 年则有 12 亿美金的 SIC MOS 空间。 即不考虑SIC SBD 和其他 SIC 功率器件,仅测算替代 IGBT 那部分的 SIC MOS 市场预计2025 年全球 30 亿美金,相对 2019 年不到 4 亿美金有超过 7 倍成长,且 2025-2030 年增速延续。
2.3 格局:SIC 器件的竞争格局
目前,碳化硅器件市场还是以国外的传统功率龙头公司为主 ,2017 年全球市场份额占比前三的是科锐,罗姆和意法半导体,其中 CREE 从 SIC 上游材料切入到了 SIC 器件,相当于其拥有了从上游 SIC 片到下游 SIC 器件的产业链一体化能力。
国内的企业均处于初创期或者刚刚介入 SIC 领域 ,包括传统的功率器件厂商华润微、捷捷微电、扬杰 科技 ,从传统的硅基 MOSFET、晶闸管、二极管等切入 SIC 领域,IGBT 厂商斯达半导、比亚迪半导体等,但国内 当前的 SIC 器件营收规模都比较小 (扬杰 科技 最新披露 SIC 营收 2020 年上半年 19.28 万元左右);
未上市公司和单位中做的较好的有前面产业链总结中提到的一些,包括:
泰科天润: 可以量产 SiC SBD,产品涵盖 600V/5A~50A、1200V/5A~50A 和1700V/10A 系列;并且早在 2015 年,泰科天润就宣布推出了一款高功率碳化硅肖特基二极管产品,是从事 SIC 器件的较纯正的公司;
中电科 55 所: 国内从 4-6 寸碳化硅外延生长、芯片设计与制造、模块封装实现全产业链的单位;
深圳基本半导体 :成立于 2016 年,由清华大学、浙江大学、剑桥大学等国内外知名高校博士团队创立,专注于 SIC 功率器件,也是深圳第三代半导体研究院发起单位之一,目前已经开始推出其 1200V 的 SiC MOSFET 产品。
3.1 天科合达
天科合达是国内第三代半导体材料 SIC 晶片的领军企业: 公司成立于 2006 年 9 月 12 日,2017 年 4 月至 2019 年 8 月在全国股转系统挂牌转让,2020 年 7 月拟在科创板市场上市。
公司成长速度极快,2017-2019 年公司收入由 0.24 亿增长至 1.55 亿元,两年 复合增长率 154%。
营收构成:SIC 晶片占比约为一半
公司营收由三部分构成:碳化硅晶片占比 48.12%,宝石等其他碳化硅产品 占比 36.65%,碳化硅单晶生长炉占比 15.23%。
设备自制:从设备到 SIC 片一体化布局
公司以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料,采用物理气相传输法(PVT)生长 碳化硅晶体,加工制成碳化硅晶片;其中的碳化硅晶体的生长设备-碳化硅单晶 生长炉公司也能完成自制并对外销售。
行业格局与公司地位
公司地位:2018 年,以导电型的 SIC 来看,天科合达以 1.7%的市场占有率 排名全球第六,排名国内导电型碳化硅晶片第一。
3.2 山东天岳
1、半绝缘 SIC 片的领军企业: 公司成立于 2010 年,专注于碳化硅晶体衬底 材料的生产;公司产品主要在半绝缘型的 SIC 片。公司投资建成了第三代半导 体材料产业化基地,具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件 条件,是我国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。
2、成长能力: 据了解,公司收入从 2018 年收入 1.1 亿左右增加至 2019 年超 过 2.5 亿总收入(其中也有约一半是 SIC 衍生产品宝石等),同比增长 100%以 上。公司的 SIC 片主要集中在半绝缘型,而天科合达主要集中在导电型。
3、华为入股: 华为旗下的哈勃 科技 投资持股山东天岳 8.17%。
4、生产能力( 公司采用的是长晶炉的数量进行表征):山东天岳的产能主 要由长晶炉的数量决定,2019 年产线上长晶炉接近 250 台,销售衬底约 2.5 万 片,预计年底前再购置一批长晶炉,目标增加至 550 台以上;
5、销售价格: 2018 、2019 年公司衬底平均销售价格大数大约在 6300 元/ 片、8900 元/片,预计今年的平均价格将会突破 9000 元,价格变动的主要原因 是 2,3 寸小尺寸衬底、N 型等相对低价的衬底销售占比逐步降低,高值的 4 寸 高纯半绝缘产品占比逐步提升导致单位售价提高。
6、技术实力: 山东天岳的碳化硅技术起源于山东大学晶体国家重点实验 室,公司于 2011 年购买了该实验室蒋明华院士专利,并投入了大量研发,历经 多年工艺积累,将碳化硅衬底从实验室的技术发展成为了产业化技术;山东天 岳除 30 人的研发团队外,还在海外设有 6 个联合研发中心;公司拥有专利近300 项,其中先进发明专利约 50 多项,先进实用性专利约 220 项,申请中的 发明专利约 50 多项。
3.3 斯达 半导
1、斯达 半导 97.5%的收入均是 IGBT, 是功率半导体已上市公司中最纯正的 IGBT 标的,2019 收入 7.8 亿(yoy+15.4%),归母净利润 1.35(yoy+39.8%), IGBT 模块全球市占率 2%,排名全球第八;
2、斯达半导在积极进行第三代半导体 SIC 的布局。 公司 SiC 相关的产品 和技术储备在紧锣密鼓的进行:
3、公司在未来重点攻关技术研发与开发计划:
主要提到三项重要产品开发:1、全系列 FS-Trench 型 IGBT 芯片的研 发;2、新一代 IGBT 芯片的研发;3、SiC、GaN 等前沿功率半导体产品的研 发、设计及规模化生产:公司将坚持 科技 创新,不断完善功率半导体产业布 局,在大力推广常规 IGBT 模块的同时,依靠自身的专业技术,积极布局宽禁 带半导体模块(SiC 模块、 GaN 模块),不断丰富自身产品种类,加强自身竞 争力,进一步巩固自身行业地位。
4、公司和宇通客车等客户合作研发 SIC 车用模块
2020 年 6 月 5 日,客车行业规模领先的宇通客车宣布,其新能源技术团队 正在采用斯达半导体和 CREE 合作开发的 1200V SiC 功率模块,开发业界领先 的高效率电机控制系统,各方共同推进 SiC 逆变器在新能源大巴领域的商业化应 用。
宇通方面表示,“斯达和 CREE 在 SiC 方面的努力和创新,与宇通电机控 制器高端化的产品发展路线不谋而合,同时也践行了宇通“为美好出行”的发 展理念,相信三方在 SiC 方面的合作一定会硕果累累。”
我们在之前发布的斯达半导深度报告中测算斯达在不同 SIC 渗透率和不同 SIC 市占率情境下 2025 年收入d性,中性预计 2025 年斯达在国内的 SIC 器件市 占率为 6-8%。 预计 2023-2024 年国内 SIC 产业链如山东天岳、三安光电等更加成 熟后,SIC 将迎来替代 IGBT 拐点,但是 IGBT 和 SIC MOS 等也将长期共存,相 信国内的技术领先优质的 IGBT 龙头斯达半导能够不断储备相关技术和产品, 积 极拥抱迎接这一行业创新。
3.4 三安光电
1、公司主要从事化合物半导体材料的研发与应用, 以砷化镓、氮化镓、碳 化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心 主业,产品主要应用于照明、显示、背光、农业、医疗、微波射频、激光通 讯、功率器件、光通讯、感应传感等领域;
2、公司主业 LED 芯片,占公司营收的 80%以上,LED 是基于化合物半导 体的光电器件,在衬底、外延和器件环节具有技术互通性;
3、公司专注于化合物半导体的子公司三安集成,2019 年业务与同期相比呈 现积极变化:
1)射频业务产品应用于 2G-5G 手机射频功放 WiFi、物联网、路由器、通 信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用,砷化镓射频出货客户累计超过 90 家,客户地区涵盖国内外;氮化镓射频产品重要客户已实现批量。生产,产能 正逐步爬坡;
2)2020 年 6 月 18 日公司公告,三安光电决定在长沙高新技术产业开发区 管理委员会园区成立子公司投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代半导 体的研发及产业化项目,包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产 业链,投资总额 160 亿元,公司在用地各项手续和相关条件齐备后 24 个月内完成一期项目建设并实现投产,48 个月内完成二期项目建设和固定资产投资并实现投产,72 个月内实现达产;
3) 三安集成推出的高功率密度碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化 镓 功率器件主要应用于新能源 汽车 、充电桩、光伏逆变器等电源市场,客户累计超过 60 家, 27 种产品已进入批量量产阶段。
4) 三安集成 19 年实现销售收入 2.41 亿元,同比增长 40.67%; 三安集成产品的认可度和行业趋势已现,可以预见未来在第三代材料 SiC/GaN 的功率半导体中发展空间非常广阔。
3.5 华润微
1、公司是中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业 ,产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域;
2、产品与制造并行: 公司 2019 年收入 57 亿元,其中产品与方案占比43.8%,制造与服务占比 55%,制造与服务业务主要是晶圆制造和封测业务;产品与方案主体主要是功率半导体,占比 90%,包括 MOSFET、IGBT、SBD 和FRD 等产品;
3、公司目前拥有 6 英寸晶圆制造产能约为 247 万片/年,8 英寸晶圆制造产能约为 133 万片/年,具备为客户提供全方位的规模化制造服务能力;
4、SIC 领域积极布局:在 2020 年 7 月 4 日,公司进行了 SIC 产品的发布会,发布了全系列的 1200V/650V 的 SIC 二极管产品,公司有望通过 IDM 模式在 SIC 材料的各个功率半导体产品领域深耕并持续受益于产品升级和国产替代。
3.6 捷捷微电
1、公司是国内晶闸管龙头,持续布局 MOSFET 和 IGBT 等高端功率半导体器件。 按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 75%,功率半导体芯片收入占比 23%; 公司的功率分立器件,50%左右业务是晶闸管 (用于电能变换与控制),还有部分二极管业务,其余是防护器件系列(主要作用是防浪涌冲击、防静电的电子产品内部,保护内部昂贵的电子电路);
2、公司于 2020 年 2 月 27 日与中芯集成电路制造(绍兴)有限公司(简称“SMEC”)签订了《功率器件战略合作协议》,在 MOSFET、IGBT 等相关高端功率器件的研发和生产领域展开深度合作;公告披露,捷捷微电方保证把SMEC 作为战略合作伙伴,最大化的填充 SMEC 产能,2020 年度总投片不低于80000 片,月度投片不低于 7000 片/月。
3、公司长期深耕晶闸管和二极管等分立器件,这些客户和 MOSFET 和IGBT 等相关高端功率器件有重叠, 公司从晶闸管领域切入到 MOS 后,在这两个产品大类上也将积极应用第三代半导体 SIC,为后续提升自身器件性能和产品竞争力做好准备。
3.7 扬杰 科技
1、公司是产品线较广的功率分立器件公司 。公司产品主要包括功率二极管、整流桥、大功率模块、小信号二三极管,MOSFET,也有极少部分的 IGBT 产品。按照公司年报口径,2019 年功率分立器件收入占比 80%,功率半导体芯片收入占比 13.8%,半导体硅片业务占比 4.55%。
2、公司第三代半导体 SIC 器件 目前收入较少。公司积极布局高端功率半导体,筹备建立无锡研发中心,和中芯国际(绍兴)签订保障供货协议 ,持续扩充 8 寸 MOS 产品专项设计研发团队,已形成批量销售的 Trench MOSFET 和SGT MOS 系列产品。
3、SIC 产品目前占比小: 公司 2020 年 9 月公告,目前主营产品仍以硅基功率半导体产品为主, 第三代半导体产品的销售收入占比较小, 2020 年 1-6 月,公司碳化硅产品的销售收入为 19.28 万元。
4、我们认为同捷捷微电一样,公司是中低端功率器件利基市场龙头,虽然目前 SIC 产品的占比较小,主要是由于国内产业链成熟度的拐点刚刚到来;未来公司将积极布局各种基于 SIC 材料的功率器件,从而提高其产品性能并实现市场占有率持续稳步提升,打开业务天花板和想象空间。
3.8 露笑 科技
1、传统主业是 电磁线产品: 公司是专业的节能电机、电磁线、涡轮增压器、蓝宝长晶片研发、生产、销售于一体的企业,公司主要产品有各类铜、铝芯电磁线、超微细电磁线、小家电节能电机、无刷电机、数控电机、涡轮增压器和蓝宝石长晶设备等产品。 公司是国内主要电磁线产品供应商之一,也是国内最大的铝芯电磁线和超微细电磁线产品生产基地之一。
2、SIC 长晶设备已经开始对外供货: 露笑 科技 基于蓝宝石技术储备,经过多年研发已快速突破碳化硅工艺壁垒,在蓝宝石基础上布局碳化硅长晶炉和晶片生产。碳化硅跟蓝宝石从设备、工艺到衬底加工有较强的共同性和技术基础,例如精确的温场控制、精确的压力控制、精确的籽晶晶向生长以及基片加工等壁垒。 公司在多年蓝宝石生产技术支持下成功研发出碳化硅自主可控长晶设备,并在 2019 年开始对外供货 SIC 长晶设备。
4、公司布局 SIC 的人才优势: 公司引进具有二十多年碳化硅行业从业经验的技术团队,开展碳化硅衬底及外延技术研究,加码布局碳化硅产业。2020 年 4月,公司发布非公开募集资金公告,拟募集资金总额不超过 10 亿元,用于新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目和偿还银行贷款。 随着公司碳化硅产品研发并量产,公司有望取得一定的市场份额。
5、与合肥合作打造第三代半导体 SIC 产业园: 2020 年 8 月 8 日与合肥市长丰县人民政府在合肥市政府签署《合肥市长丰县与露笑 科技 股份有限公司共同投资建设第三代功率半导体(碳化硅)产业园的战略合作框架协议》。包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目,包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产,项目投资总规模预计 100 亿元。
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(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:华安证券,尹沿技)
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