特斯拉率先让碳化硅器件上车起到了关键推动作用。多方机构都预测,在未来5-10年间,碳化硅器件的应用增长点会陆续涌现,包括新能源 汽车 、储能、光伏风能发电、5G通信等领域。
碳化硅商用落地的典型代表就是特斯拉,在其推动下,碳化硅的应用进度和市场空间都打开了想象力。
基本半导体董事长汪之涵在前述论坛演讲中指出,从1982年IGBT发明到现在,其仍然是功率半导体器件中最为重要的一个,在各种电力电子应用中发挥着巨大作用。
不过在过去几年时间里,人们欣喜地发现,在很多高端应用中,碳化硅MOSFET已经逐渐取代硅基IGBT。“这个取代的过程和势头,似乎比大家前几年的判断来得更早更快,所以我们认为,碳化硅成为功率半导体主流的时代似乎已经来到。”他续称,虽然目前碳化硅器件的成本比硅基IGBT要高不少,但从全生命周期成本来看,通过使用碳化硅器件,现在的账已经能算过来了。
根据Yole研判,到2027年预计全球碳化硅芯片市场规模约63亿美元,其中接近80%的市场(也即约50亿美元)来自于新能源 汽车 。汪之涵指出,根据其团队测算,随着碳化硅产品成本降低,到2027年,一辆车上不同部件使用碳化硅的价格在2000-3000元,那么届时全球将有一千万辆车使用碳化硅器件,实际上这个数量将只多不少。
芯粤能半导体CTO相奇则指出,“双碳”战略正开启新能源转换的黄金时代,其中电能转换推动需要功率器件,碳化硅器件在其中优势尽显。
根据机构统计,到2030年,中国大陆总用电量将达到10.5万亿度/年,若能用碳化硅功率器件替代传统硅基器件,可节电万亿度,约等于10座三峡大坝。
从应用端来看,新能源 汽车 、光伏和储能、航天、工业等领域牵引下,全球碳化硅市场的规模正快速成长,预计2019-2025年的复合年均增长率为30%。
山东大学晶体材料实验室、南砂晶圆教授徐现刚也指出,碳化硅单晶应用主要为两个方面:一是电力电子碳化硅器件领域,在导电型衬底之上做碳化硅同质外延,如新能源 汽车 、高铁运输、智能电网的逆变器等器件上应用;二是把碳化硅作为衬底材料,生长氮化镓材料的异质外延,在高频大功率微波电子器件里获得了较大应用,也在雷达、通信系统等方面有应用。
不过,目前国内在碳化硅功率器件和衬底市场依然有较大发展空间。据调研机构Yole统计,无论是碳化硅器件销售额,还是碳化硅导电型衬底市场视角来看,占据主要份额的都为来自美国、欧洲和日本的公司,部分情况下甚至有垄断态势。
一种观点认为,在关键碳化硅衬底技术方面,国内和海外厂商的差距大约是2-3年,但随着集中力量推进研发,这个时间差距有望进一步缩短。
徐现刚在演讲中指出,从衬底发展来看,海外厂商在十年前突破了6英寸衬底技术,目前已稳定导入产业;并在国内“十三五”期间突破了8英寸衬底量产的关键难题,正快速导入量产进程。
国内厂商近些年来也在积蓄经验后快速推动研发落地。“针对碳化硅单晶的研究前期,我们亟需和下游密切配合。在研发2-3英寸单晶时,很难找到电力电子大规模应用,所以我们找到了光电子应用;在6英寸和8英寸单晶上,我们希望和半导体界以及电力电子行业密切配合,也做好了准备。产业角度的需求已经非常旺盛;技术路线上,碳化硅外延的整个产业链不存在被制约发展的问题,所以我认为,8英寸时代真正到来了。”
他续称,就像最开始一种观点认为硅基不用那么着急被碳化硅器件替代一样。特斯拉作为第一个吃螃蟹的人成功之后,大家都开始积极跟进,才有了现在被认为行业将爆发式增长的预期。“所以我想碳化硅晶圆尺寸发展也一样,成熟的8英寸衬底推出后,必然会让成本降低。当然先要面对研发、材料良率低等现阶段难题,但实际上随着技术进步,这也是之前6英寸研发过程中都遇到过的情况。”
还有一个不可忽视的问题是各地的积极建设。一些行业人士指出,在未来十年,整个碳化硅行业面临着巨大机会,同时挑战也很大。目前国内多个省份和城市已经开始推动碳化硅材料和器件等环节的大规模项目落地,这一方面意味着各地都在认可碳化硅的发展未来并积极促进,但另一方面,大规模建设后,在未来几年可能也会面临行业整合过程。
同时,目前南沙在碳化硅领域的产业链已经部署相对完善。“我们称为‘聚沙成塔’,打开地图看会发现,南沙的确是一家一家公司拼图一样拼出了一个产业园,从南砂晶圆开始不断延伸产业链。因此我们认为,南沙发展半导体产业有其独特的思路和节奏。”
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上两周我陆续走访了好些家实体企业,然后又去北京路演交流了一圈,得到一些反馈,汇总如下:
实体企业普遍反映: 缺芯已经成为各家产品放量的最大障碍 。不单是 汽车 、在LED显示屏、背光模组、光伏逆变器、安防监控摄像头甚至PC,都因为缺芯从而影响了其他元器件的出货。
LED显示屏厂商说:现在都开始把小间距做成大间距,就是因为 显示驱动芯片不够用。
背光模组厂商说:苹果和三星MiniLED背光已经每年几百万台的放量,TCL更是预期三年MiniLED渗透率60%,最紧缺的材料就是背光驱动芯片和PCB板。
光伏逆变器厂商说:现在 最大的制约瓶颈就是IGBT等功率半导体严重缺货。
安防镜片厂商说:7、8月销售额环比提升,但是量提升不多,主要就是 摄像头厂商把有限的芯片都出给高端产品 ,从而影响了低端镜片的出货量。
线路板厂商说:电脑现在因为音频CODEC芯片不够,本来PC主板销售收入会更好。
被动元器件厂商说:因为 缺芯 ,导致被动元器件的销售也收到制约。
缺芯已经成为制约制造业产出的最大瓶颈
制约还会持续至2023年,道理很简单, 全球未来两年新增供给合计仅11% 。根据WSTS统计数据,2021年上半年全球半导体出货量折合8寸2300万片/月,未来两年新增出来的产能合计也就是260万片/月(全部折合成8寸片)。
然而, 资本市场却不买账,上周更受减持因素影响,半导体板块调整幅度较大 。
市场的分歧究竟在哪里呢?
在和众多机构投资者交流完之后,我发现主要分歧点主要就一点: 半导体属性是成长属性多些,还是周期属性多些?
认为周期属性多些的市场人士的判断依 据是:全球半导体过去周期性比较明显,一般4-5年一个周期,过去就是这样。 实际情况呢? 区分全球和中国,差异很明显:
回顾过去,国家 科技 重大专项(01)专项专家组总体组组长魏少军报告指出:十五年来我国集成电路产业高速增长,产值增长近14倍, 年均复合增长率达到19.2%,远高于全球4.5%的年均复合增长率。
换言之, 历史 数据告诉我们:即使有周期性, 全球半导体也是周期成长的 ; 中国半导体则是实实在在的成长行业啊! 过去15年复合增速20%的行业还算不上成长么?
过去十年,电子行业主要机会点在消费电子,而研究消费电子公司的业绩预测则主要是按照具体客户的量价方式拆分。这个方法论针对半导体行业却带来了两个障碍:
1)研究手段;
2)研究视野。
绝大部分半导体公司的客户集中度都很低,试图按照每个客户来拆分肯定是不现实的。研究消费电子的视野主要集中在智能手机及相关配套领域,而这次 半导体景气这么高 ,很重要的 推动力就是智能新能源 汽车 为代表的各种AIOT 。
AIOT万物互联,智能硬件门类百花齐放,而智能手机仅此一品类同时品牌集中,所以用 消费电子的方法来研究半导体下游必然会产生较大偏差 。
很多市场人士一直怀疑半导体需求不是真实需求,他们辩驳道为什么需求增速加快是这几年而不是过去?
我的理解是事物的发展是 量变引起质变 ,并不是连续缓慢变化,而是积累到一个阶段开始发生质变。比如新一代标准协议的释出就是质变的产物。
为什么半导体的需求会持续增长?
4G网络最早大规模投入建设始于2010年,在中国大陆,4G网络的建设则是始于2012年。5G网络中国大陆走在全球前列,于2019年起大规模建设。
计算机体系架构中最重要的一个协议:总线标准PCI-E标准也是如此,3.0协议发布是2010年发布,4.0协议是2017年完成,大规模商用一般滞后协议2-3年。数据存储协议DDR4.0 是在2011年出的标准, DDR 5.0规范是2018年定稿。最重要的网络标准、总线标准、存储标准是如此,其他的接口标准自然跟随。
华为被美国打压,并不代表技术的更新换代而停止,事实上美国就是为了自己能继续快跑至前列而打压华为的。基站这些信息基础设施一旦建立,再配合总线与存储标准更新后数据中心等建设,各种各样的智能终端的产生与爆发就具备了基础。 很多市场人士 还老是觉得手机市场就是半导体的大部分,这其实是不对的。 就像年初的时候,我去拜访一家国内PCB第一梯队厂商,公司总经理跟我说,其实智能手机对全球PCB行业拉动并不大,电动 汽车 才是PCB大福星,毕竟 一部智能电动 汽车 PCB价值量是一部智能手机的100倍以上 。
按照英飞凌的统计数据(全球第一大车企半导体公司的数据比外部预测机构靠谱),当前全球一辆普通新能源 汽车 半导体价值量约为1000美元(不含智能驾驶),约合人民币6000多元。而一部手机芯片平均价值量约合500元(存储占了很大一部分),再考虑其他各种电子产品的存在。以 手机的销量来描绘半导体的整体景气度一定会失真较大 。
市场还有很多人士说PC需求不行,但事实上 PC在2021上半年在去年高基数的基础上取得15%以上增长 ,而且结构上明显商务型和 游戏 型占比大幅提升。以电路机构来看,上网笔记本主板6层板、商务笔记本主板10层板、 游戏 笔记本主板12层板,电路层数增多的原因就是因为芯片用量变多以及单个芯片输入输出变多导致的,这些都是占用更多的芯片制造产能的。
实际做过芯片的人,特别能理解这种需求的增量。 标准协议每更新一版,数据率等指标基本都是指数级提升 ,但是芯片的处理速率受制于硅材料是存在物理极限的,处理速率不可能指数级增长,最后的办法就是晶体管数量变多,芯片层数变多(和电路层数一样芯片内部也是十几层甚至几十层的)。
接下来,再讲讲产业生态。
过去十多年,晶圆制造环节并不是一个很好的生意模式,我比喻晶圆代工厂是捧着金饭碗讨饭吃。一个高资金壁垒、高技术壁垒、高人才组织壁垒的行业,这种投资回报率是不合理的。
最近因为供不应求晶圆代工费开始上涨,很多市场人士把他理解为周期,觉得代工费涨上去很快又会掉下来回到过去。然而,我认为这个理解是非常错误的!这是价值的合理回归! 再想回到过去那么低廉,是一种不切实际的奢望。尤其是短期内回去,更是天方夜谭!
晶圆厂扩产周期摆在那里,至少3年! 无论是配套基础设施(电、水、气、消防、厂房)还是设备。半导体设备很多核心零部件,因为要求特殊,全球可能仅此一家,还是躲在日本或者德国的一个小企业。
新建晶圆厂的最大难度还不是资金,而是人才!一个成建制的有经验的工程师队伍才是最大的瓶颈,对于这一点,您要是有机会可以读一读电子工业部前部长、华虹集团前董事长胡启立的一本书《芯路历程-909超大规模集成电路工程纪实》。 20多年过去了,这个难度只有增加,没有缩小!
所以我不断地说: 晶圆制造能力才是半导体的核心资产! 有很多市场人士还在说晶圆厂重资产折旧压力大,这是过去的不合理现象,投资是投未来,尤其要注重产业趋势的重要转折变化。
落实到投资标的
近期有没有产能增量是选择投资标的的关键因素。不仅仅是Q3、Q4等短期,更是未来2-3年后的长期。 有产能增量说明 :产业界已经为您优选出了未来有前景的企业。产业界资源这么紧缺的背景下,肯定是有未来前景的公司,产业界才愿意给予更多资源予以支持。
这两三年,不仅仅是紧缺的两三年 ,更是重要是战略机遇窗口期 。被产业优选出来幸运儿不单这三年快速壮大,更具备了三年后虹吸其他资源的能力。包括但不限于:人才资源,整合产业链资源的能力,整合竞争对手的能力。这两三年是竞争格局初步塑造的两三年。毫无以为,这些 被产业优选出来的幸运儿应该给予更高的估值 。那些错过的厂商也许再也没有机会了。
所以我不断地强调:要买入 $士兰微(SH600460)$ 、 $上海贝岭(SH600171)$ 、 晶丰明源 、和新洁能等。
士兰微:最紧缺的功率半导体IDM龙头厂商 ,IDM拥有最高行业壁垒的商业模式,细分赛道行业需求最为紧俏最为确定、最有新增产能,最有自主核心技术、估值最便宜(30多万片的IDM,居然比月产2万不到的芯片设计公司市值还低)。
上海贝岭:虚拟IDM公司 (华大半导体,国内唯一涵盖设计(贝岭)、制造(积塔)、封装测试(确安)、EDA(华大九天)完整产业链企业)的核心成员单位,有产线资源支持产品线全面的公司的爆发力最强,公司管理改善,估值便宜(仅为可比公司估值的1/3)
晶丰明源 :拥有敏锐市场能力和全面公司治理能力的设计公司,产品结构不断高端化,产业界重点支持下锁定了未来两年产能,对应今年估值也仅25倍。 新洁能:产品结构持续高端化,产业链从仅设计环节延伸至模块封装环节,华虹半导体扩产最大受益者。
正如胡启立部长所言, 半导体是全球高新技术产业的唯一核心技术 ,不掌握只能沦落为全球产业蛋糕残羹冷炙的乞食者,一旦掌握了不单能享受了数以万亿计的市场,更拥有了全球产业利润分配的话语权,享受超额利润率。
这么好的行业景气度, 这么好的产业集群环境、这么好的进口替代刚需,面对着这么多这么好,那么多优质潜力股正如16岁的花季少女 。唯一还需要的就是发现潜力发现美的眼光。
当然 时代也一定也会重奖那些睿智的眼光 !
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