IGBT长文
功率半导体行业情况
预测2025年国内功率半导体500亿市场，目前国产化渗透率很低。预测未来整个功率三大块： 汽车 、光伏、工控 。还有一些白电、高压电网、轨交。
（1）工控市场： 国内功率半导体2018年以前主要还是集中工控领域，国内规模100亿；
（2）车载新能源车市场： 2025年预测电动车国内市场达到100-150亿以上；2019-2020年新能源 汽车 销量没怎么涨，但是2020年10月开始又开始增长 ，一辆车功率半导体价值量3000元，预测2021年国内200万辆（60亿市场空间），2025年国内目标达到500万台（150亿市场空间）。
（3）光伏逆变器市场： 从130GW涨到去年180GW。光伏逆变器也是迅速发展，1GW对应用功率半导体产业额4000万元人民币，所以， 光伏这块2020年180GW也有70多亿功率半导体产业额。国内光伏逆变器厂商占到全球60%市场份额（固德威、阳光电源、锦浪、华为等）。
Q：功率半导体景气情况
A：今年的IGBT功率半导体涨价来自于：（1）新能源车和光伏市场对IGBT的需求快速增长；（2）疫情影响，IGBT目前大部分仰赖进口，而且很多封测都在东南亚（马来西亚等），目前处于停摆阶段，加剧缺货状态。（3）现在英飞凌工控IGBT交期半年、 汽车 IGBT交期一年。 2022-2023年后疫情缓解了工厂复工，英飞凌交期可能会缓解；但是，对IGBT模组来说， 汽车 和光伏市场成长很快，缺货可能会一直持续下去。 直到英飞凌12英寸，还有国内几条12英寸（士兰微、华虹、积塔、华润微等）产线投出来才有可能缓解。
Q：新能源车IGBT市场和国内主要企业优劣势？
A： 第一比亚迪， 国内最早开始做的；
（1） 2008年收购了宁波中玮的IDM晶圆厂开始自己做，2010-2011年组织团队开始开发车载IGBT；2012年导入自家比亚迪车，2015年自研的IGBT开始上量。
（2）2015年以前，比亚迪80%芯片都是外购英飞凌的，然后封装用在自己的车上，比如唐、宋等；
（3）2015年之后自产的IGBT 2.5代芯片出来，80%芯片开始用自己，20%外购；
（4）2017-2018年IGBT 4.0代芯片出来以后，基本100%用自己的芯片。 他现在IGBT装车量累计最多，累计100万台用自己的芯片，2017年开始往外推广自己的芯片和模块， 但是，比亚迪IGBT 4.0只能对标英飞凌IGBT 2.5为平面型+FS结构，比国内企业沟槽型的芯片性能还差一些 （对比斯达、宏微、士兰微的4代都落后一代；导致饱和压降差2V，沟槽型的薄和压降差1.4V，所以平面结构的损耗大，最终影响输出功率效率）。所以， 目前外部采用比亚迪IGBT量产的客户只有深圳的蓝海华腾，做商用物流车 ；乘用车其他厂商没用一个是性能比较落后，另一个是比亚迪自研的模块是定制化封装，比目前标准化封装A71、A72等模块不一样；
（5）2020年底比亚迪最新的IGBT 5.0推出来 ，能对标国内同行沟槽型的芯片（对标英飞凌4.0代IGBT，还有斯达、士兰微的沟槽型产品），就看他今年推广新产品能不能取得进展了。
第二斯达半导： （1）2008年开始做IGBT，原本也是外购芯片，自己做封装；
（2）2015年英飞凌收购了IR（international rectifier），把IR原本芯片团队解散了，斯达把这个团队接手过来，在IR第7代芯片（对标英飞凌第4代）基础上迭代开发；
（3）2016年开始推广自己研发的芯片，客户如汇川、英威腾进行推广。这款是在别人基础上开发的，走了捷径，所以一次成功，迅速在国内主机厂进行推广；
（4）2017年开始用在电控、整车厂；
（5）斯达现在厂内自研的芯片占比70%，但是在车规上A00级、大巴、物流车这些应用比较多 。但是他的750V那款A级车模块还没有到车规级，寿命仅有4-5年（要求10年以上），失效率也没有达标（年失效率50ppm的等级）； A级车的整车厂对车载IGBT模块导入更倾向于IDM，因为对芯片寿命、可靠性、失效率要求高，IDM在Fab厂端对工艺、参数自己把控。斯达的芯片是Fabless，没法证明自己的芯片来料是车规级；（虽然最终模块出厂是车规级，但是芯片来料不能保证）
Fabless做车规级的限制： 斯达给华虹下单，是晶圆出来以后，芯片还有经过多轮筛选，经过测试还有质量筛选，然后再拿去封装，封装完以后在拿去老化测试，动态负载测试等，最后才会出给整机客户；但是，IDM模式在Fab厂那端就可以做到很多质量控制，把参数做到一致，就可以让芯片达到车规等级，出来以后不需要经过很多轮的筛选；
第三中车电气：（1） 2012年收购英国的丹尼克斯，开始进行IGBT开发。
（2）2015年成立Fab厂，一开始开发应用于轨交的IGBT高压模块6500V/7500V。2017年因为在验证所以产能比较闲置，所以开始做车规级的IGBT模块650V/750V/1200V的产品；
（3）2018年国产开始有机会导入大巴车、物流车、A00级别的模块（当时国内主要是中车、比亚迪、斯达三家导入，中车的报价是里面最低的；但是受限于中车原来不是做工控产品，所以对于车规IGBT的应用功放，还有加速功放理解不深；例如：IGBT要和FRD并联使用，斯达和比亚迪是IGBT芯片和FRD芯片面积都是1:1使用，中车当时不太了解，却是用1:0.5，在特殊工况下，二极管电流会很大，失效导致炸机，所以当时中车第一版的模块推广不是很顺利。
2019-2021年中车进行芯片改版，以及和Tier-1客户紧密合作，目前汇川、小鹏、理想都对中车进行了两年的质量验证，今年公司IGBT有机会上乘用车放量。 我们觉得中车目前的产品质量达到车规要求，比斯达、比亚迪都好；中车的Fab厂和封装厂也达到车规等级，今年中车上量以后还要看他的失效率。如果今年数据OK的话，后面中车有机会占据更大份额。
第四士兰微：（1） 2018年之前主要做白电产品；
（2）2018年以后成立工业和车载IGBT。四家里面士兰微是最晚开始做的；
（3）目前为止，士兰微 车载IGBT有些样品出来，而且有些A00级别客户已经开始采用了，零跑、菱电采用了士兰微模块 。士兰微要走的路线是中车、斯达的路径，先从物流、大巴、A00级进入。 士兰微虽然起步慢，但是优势是在于IDM，自有6、8、12英寸产线产品迭代非常块（迭代一版产品只要3个月，Fabless要6个月）。 工业领域方面，士兰未来是斯达最大的竞争对手，车载这块主要看他从A00级车切入A级车的情况。
Q：国内几家厂商车规芯片参数差异？
A：比亚迪IGBT的4.0平面型饱和压降在2V以上，但是斯达、士兰微、中车的沟槽型工艺能做到1.4V-1.6V，平面损耗大，最终影响输出功率差；
如果以A级车750V模块为例，士兰微是目前国内做最好的，能对标英飞凌输出160KW-180KW， 然后是中车，也能做到160KW但是到不了180KW，斯达半导产品出来比较早做到140-150kW的功率，比亚迪用平面型工艺最高智能做到140kW，所以最后会体现在输出功率；
比亚迪芯片工艺落后的原因：收购宁波中玮的厂是台积电的二手厂，这条线只能做6英寸平面型工艺，做不了沟槽的工艺；所以比亚迪新一代的5.0沟槽工艺的芯片是在华虹代工的 （包括6.0对标英飞凌7代的芯片估计也是找带动）。
Q：国内几家厂商封装工艺的差异？
A：车规封装有四代产品：
（1）第一代是单面间接水冷： 模块采用铜底板，模块下面涂一层导热硅脂，打在散热器底板上，散热器下面再通水流，因此模块不直接跟水接触。这种模块主要用在经济型方案，如A00、物流车等；这个封装模块国内厂商比亚迪、斯达、宏微等都可以量产，从工业级封装转过来没什么技术难度。
（2）第二代是单面直接水冷： 会在底板上长散热齿（Pin Fin结构）,在散热器上开一个槽，把模块插进去，下面直接通水，跟水直接接触，周围封住，散热效率和功率密度会比上一代提升30%以上；这种模块主要用在A00和A级车以上，乘用车主要用这种方案。国内也是大家都可以量产，细微区别在于斯达、中车用的铜底板，比亚迪用的铝硅钛底板，比亚迪这个底板更可靠，但是散热没有铜好。他是讲究可靠性，牺牲了一些性能。
（3）第三代是双面散热： 模块从灌胶工艺转为塑封工艺，两面都是间接水冷，散热跟抽屉一样把模块插进去；这种模块最早是日系Denso做得（给丰田普锐斯），国内华为塞力斯做的车，也是采用这个双面水冷散热的方案。国外安森美、英飞凌、电桩都是这个方案，国内是比亚迪（2016年开始做）和斯达在做，但是对工艺要求比较高（散热器模块封装工艺比较复杂，芯片需要特殊要求，要求芯片两面都能焊，所以芯片上表面还需要电镀），国内比亚迪、斯达距离量产还有一段距离（一年左右）；
（4）第四代是双面直接水冷： 两面铜底加上长pinfin双面散热，目前全球只有日本的日立可以量产，给奥迪etron、雷克萨斯等高端车型在供应，国内这块没有量产，还处于技术开发阶段。
Q：国内企业现在还有外采英飞凌的芯片吗，国内这四家距离英飞凌的代差
A：目前斯达、宏微、比亚迪还是有部分产品外采英飞凌的芯片；斯达外采的芯片主要是做一些工业级别IGBT产品，例如：在电梯、起重机、工业冶金行业，客户会指定要求模块可以国产，但是里面芯片必须要进口（例如：汇川的客户蒂森克虏伯，德国电梯公司）；还有一些特殊工业冶炼，这些芯片频率很高，国内还做不到，就需要外采芯片；
车载外采英飞凌再自己做封装的话，价格拼不过英飞凌；（英飞凌第七代芯片不卖给国内器件厂，只卖四代）；国内来讲， 斯达、士兰微、中车等，不管他们自己宣传第几代，实际上都是对标英飞凌第四代 （沟槽+FS的结构），目前英飞凌最新做到第七代，英飞凌第五代（大功率版第四代）、第六代（高频版第四代）第五和第六代是挤牙膏基于第四代的升级迭代，没有质量飞跃；第七代相对第四代是线径减少（5微米缩小到3微米，减小20%面积），芯片减薄（从120微米减少到80微米，导通压降会更好），性能更好（1200V产品的导通压降从1.7V降到1.4V）。而且，英飞凌第七代IGBT是在12寸上做，单颗面积减小，成本可能是第四代的一半。但是，英飞凌在国内销售策略，第七代售价跟第四代差不多，保持大客户年降5%（但是第七代性能比第四代有优势）；国内士兰微、中车、斯达能够量产的都是英飞凌四代、比亚迪4.0对标英飞凌2.5代，5.0对标英飞凌4代；
2018年底，英飞凌推出7代以后因为性能很好，国内士兰微、斯达、宏微当时就朝着第七代产品开发，目前士兰微、斯达有第七代样品出来了，但是离量产有些距离。第七代IGBT的关键设备是离子注入机等，这个设备受到进口限制，目前就国内的华虹、士兰微和积塔半导体有。 士兰微除了英飞凌第七代，还走另一条路子，Follow日本的富士，走RC IGBT（把IGBT和二极管集成到一颗IC用在车上），还没有量产。
Q：斯达IGBT跟华虹的关系和进展如何？
A：斯达跟华虹一直都是又吵又合作。2018年英飞凌缺货的时候，对斯达来讲是个非常好的国产替代机会，斯达采取策略切断小客户专供大客户，在汇川起量（紧急物料快速到货），在汇川那边去年做到2个亿，今年可能做到3个亿；缺货涨价对国产化是很好的机会，但是，华虹当时对斯达做了个不好的事情，当年涨了三次价格，一片wafer从2800涨到3500，所以，2019年斯达后面找海内外的代工厂，包括中芯绍兴、日本的Fab等。所以斯达和华虹都是相爱相杀的状态。
斯达自己规划IDM做的产品，是1700V高压IGBT和SiC的芯片，这块业务在华虹是没有量产的新产品，华虹那边的业务量不会受到影响（12英寸针对斯达1200V以下IGBT）。 但是，从整个功率半导体模式来说，大家都想往IDM转，第一个是实现成本控制提高毛利率，扩大份额。第二个是产品工艺能力，斯达往A级车推广不利，主要就是因为受限于Fabless模式，追求质量和可靠性，未来还是要走IDM模式。
Q：士兰微、斯达半导体的12寸IGBT的下游应用有区别吗？
A： 目前国内12英寸主要是让厂家成本降低，但是做得产品其实一样。 12寸晶圆工艺更难控制，晶圆翘曲更大，更容易裂片，尤其是减薄以后的离子注入，工艺更难控制。 士兰微、斯达在12寸做IGBT，主要还是对标英飞凌第四代产品，厚度120微米。如果做到对标英飞凌的第七代，要减薄到80微米，更容易翘曲和裂开。 士兰微、斯达12寸IGBT产品主要用在工业场景，英飞凌12英寸在2016、2017年出来，首先切入工业产线，后面再慢慢切入车规，因为车规变更产线所有车规等级需要重新认证。
Q：电动车里面IGBT的价值量？
A：电控是电动车里面IGBT价值量最大头；
（1）物流车： 用第一代封装技术，一般使用1200V 450A模块，属于半桥模块，单个模块价格300元（中车报价280），一辆车电控系统要用三个，单车价值量1000元；
（2）大巴车： 目前用物流车一样的封装方案（第一代）；但是不同等级大巴功率也不一样，8米大巴用1200V 600A；大巴一般是四驱，前后各有一个电控，一个电控用3个模块，总共要用6个模块，单个价格450-500，单车价值量3000元左右；10米大巴功率等级更高用1200V 800A，一个模块600块，也用6个，单车价值量3600元左右。
（3）A00级（小车）： 用80KW以下，使用第二代封装（HP1模块），模块英飞凌900左右（斯达报价600）。
（4）A级车以上： 15万左右车型用单电控方案，用第二代直接水冷的HP Drive模块，英飞凌报价从2000-1300元（斯达1000元）；20-30万一般是四驱，前后各有一个电机，进口2600（国产2000）；高级车型：蔚来ES8（硅基电控单个160-180KW，后驱需要240KW），前驱一个，后驱并联用两个模块；所以共需要三个，合计3000-3900元。
（5）车上OBC： 6.6kW慢充用IGBT单管，20多颗分立器件，总体成本300元以下；
（6）车载空调： 4kW左右用IPM第一类封装，价值量100元以内；
（7）电子助力转向， 功率在15-20kW，主要用的75A模块，价值量200元以内；
（8）充电桩 ：慢充20kW以内用半桥工业IGBT，200元以内。未来的话要做到超级快充100KW以上，越大功率去做会采用SiC方案，成本成倍增加，可能到1000元以上；
Q：国内SiC主要企业优劣势？
A：国内SiC产业链不完整。做晶圆这块国内能够量产的是碳化硅二极管， SiC二极管已经量产的是三安光电、瑞能、泰科天润。 士兰和华润目前的进度还没有量产（还在建设产线）；
SiC MOS的IDM模式要等更久，相对更快的反而是Fabless企业， 瞻芯、瀚薪等fabless，找台湾的汉磊代工，开始有些碳化硅MOS在OBC和电源上面量产了， 主要因为国内Fab厂商不成熟（栅氧化层、芯片减薄还不成熟），相对海外厂商工艺更好，国内落后三年以上。海外的罗姆已经在做沟槽型SiC MOS的第三代了，ST的SiC都在特斯拉车上量产了；
SiC应用来讲，整个全球市场6-7亿美金，成本太高所以应用行业主要分两个：
第一个、是高频高效的场景，如光伏、高端通信电源， 采用SiC二极管而不是SiC MOSFET，可以降低成本； 把跟IGBT并联的硅基二极管换成SiC二极管，可以提升效率兼顾成本；
第二块、就是车载， （1）OBC强调充电效率（超过12KW、22KW）的高端车型，已经开始批量采用SiC MOSFET，因为碳化硅充电效率比较高，充电快又剩电；（2）车载主驱逆变的话主要用在高端车型，保时捷Taycan、蔚来ET7，效率比较高可以提升续航，功率密度比较高；20-30万中段车型主要是 Tesla model 3 和比亚迪汉在用SiC MOS模块，因为特斯拉、比亚迪是垂直一体化的整车厂（做电控、做电池、又做整车），所以可以清楚知道效能提升的幅度；
相对来说，其他车企是分工的，模块厂也讲不清楚用了SiC的收益具体有多少（如节省电池成本），而且IGBT模块的价格也在降低成本。 虽然SiC可以提高续航，但是SiC节省温高的优点还没发挥，节省温高可以把散热系统做小，优势才会提升。 目前特斯拉SiC模块成本在5000元，是国产硅基IGBT的1300-1500元5-8倍区间，所以国产车企还在观望；但是，预计到2023年SiC成本有希望缩减到硅基IGBT的3倍差距，整车厂看到更多收益以后才会推动去用SiC。
Q：比亚迪的SiC采购谁的
A：比亚迪采购Cree模块； 英飞凌主要是推动IGBT7，没有积极推SiC；因为推SiC会革自己硅基产品的命。目前积极推广碳化硅的是罗姆、科瑞（全球衬底占比80%-90%）；
Q：工控、光伏领域里面，国产IGBT厂商的进展
A：以汇川为例，会要求至少两家供应商，工控里面一个用斯达，另一个宏微（汇川是宏微股东）；目前上量比较多的就是斯达； （1）斯达 的IGBT去年2个亿，今年采用规模可能达3亿以上（整个IGBT采购额约15亿）； （2）宏微 的IGBT芯片和封装在厂内出现过重大事故，质量问题比较大，导致量上不去，去年3000-4000万；伺服方面去年缺货，小功率IPM引入了士兰微， （3）士兰微随着小批量上量，后面工控模块也有机会对士兰微进行质量验证；
Q：汇川使用士兰微的情况怎么样？
A： 目前还是可以的，去年口罩机上量，用了士兰微的IPM模块，以前用ST的IPM模块。目前，士兰微的失效率保持3/1000以内，后面考虑对士兰微模块产品上量（因为我们模块采购额一直在提升，只有两个国产企业供应不来）。 汇川内部有零部件的国产化率目标，工业产品设定2022年达到60%的国产化率，英威腾定的2022年80%，所以国产功率企业还是有很大空间去做。
Q：汇川给士兰微的体量
A：如果对标国产化率目标， 今年采购15亿，60%国产化率就是9个亿的产品国产化，2-3家份额分一下。（可能斯达4个亿；宏微、士兰微各自2-3个亿；） 具体看他们做得水平
Q：SiC二极管在光伏采用情况？
A：光伏里面也有IGBT模块，IGBT会并联二极管，现在是用SiC二极管替代IGBT里面的硅基FRD，SiC可以大幅减少开关损耗，提升光伏逆变器的效率。所以换成SiC二极管可以少量成本增加，换取大量效益； 国产SiC二极管主要用在通信站点、大型UPS里面；目前在光伏里面的IGBT模块还是海外垄断，所以里面的SiC二极管还是海外为主， 未来如果斯达、宏微开发碳化硅模块，也会考虑国产化的。
Q：华润微、新洁能、扬杰、捷捷这些的IGBT实力？
A：这里面比较领先的是华润微；（1）华润微在2018年左右开始做IGBT，今年有1、2个亿左右收入主要是单管产品，应该还没有模块；（2）新洁能是纯Fabless，没有自己的Fab和模块工厂，要做到工业和车规比较难（汇川不会考虑导入），可能就是做消费级或是白电这种应用。（3）捷捷、扬杰有些SiC二极管样品，实际没多少销售额，IGBT产品市场上还看不太到，主要用在相对低端的工控，像焊机，高端工业类应用看不到；比亚迪其实也是，工业也主要在焊机、电磁炉，往高端工业走还是需要个积累过程。
Q：比亚迪半导体其他产品的实力？
A：之前是芯片代数有差距，所以一直上不了量，毛利率也比较低，比如工业领域外销就5000万（比不过国内任何IGBT企业），用在变焊机等。所以关键是， 看比亚迪今年能不能把沟槽型的芯片推广到变频器厂等高端工业领域以及车载的外部客户突破 。如果今年外销还是只有4-5000万的话，那么说明他的芯片还是没有升级。
Q：吉利的人说士兰微的产品迭代很快，是国内最接近英飞凌的，怎么评价？
A：这个确实是这样，自己有fab厂三个月就能迭代一个版本，没有fab厂要六个月。 士兰微750V芯片能对标英飞凌，做到160-180kW的功率。他的饱和压降确实是国内最低的，目前他最大的劣势在于做车规比较晚，基本是零数据，需要这两年车载市场爆发背景下，在A00级别（零跑采用了，但是属于小批量，功率80KW以内，寿命要求也低一些；）和物流车上面发货来取得质量数据， 国内的车厂后面可能用他的产品 。（借鉴中车走过的路，除了性能还要有质量的积累） 。
Q：士兰微IPM起量的情况？
A： 国内市场主要针对白电的变频模块，国内一年6-7亿只；单价按照12-13元/个去算，国内70-80亿规模， 这块价格和毛利率比较低一些，国内主要是士兰微和吉林华微在做，斯达也开始设计但是量不大一年才几千万，所以， 士兰微是目前最大的，目前导入了格力、美的，量很大，今年有可能做到8个亿以上，是国产化的过程，把安森美替代掉 （一旦导入了就有很大机会可以上量）；但是，这块IPM毛利率不会太高。要提毛利率的话还是要做工业和车规级（斯达毛利率40%以上就是因为只做工控和 汽车 等级，风电，碳化硅这些都是毛利率50%以上的）
Q：士兰微12英寸的情况？
A：去年底开始量产，士兰微12英寸前期跑MOS产品，公司去年工业1200V的IGBT做了一个亿，今年能做2-3亿；目前MOS能做到收入10亿。
近期的中美贸易战，既是挑战也是 历史 性机遇，将促使不少产业的产业链进行格局重组、重构甚至推倒重来。而芯片是本次中美贸易战的重点，由于华为受到的各种影响，全球芯片产业被置于国际聚光灯下。在贸易战背景下，芯片产业链的哪些环节会产生哪些变化？这些变化会对创业投资产生哪些影响？其中蕴含着哪些新的机会？2019年6月6月，中国发放了首批5G牌照，比原定2020年5G商用时间表提前了整整一年，这说明推动 历史 发展势在人为。
在新一代企业级 科技 投资人投研社第21期，钛资本邀请芯片领域专家时昕博士对相关问题进行解答。时昕博士是Imagination公司主管中国区战略市场与生态的高级总监，拥有处理器设计及软件生态的丰富行业经验，加入Imagination之前在华为公司担任智能计算业务部业务发展总监，此前，时博士曾在AMD、ARM、Synopsys、三星半导体韩国总部等国际公司担任不同的技术与商务岗位职责。时昕博士毕业于中科院声学所，研究方向为处理器设计，同时拥有北大MBA学位。
半导体，是元素周期表的某些元素，如硅、锗、碳等等，在一定条件下有导电或绝缘的特性。半导体大致可以分成几个大类：第一类是传感器，包括传统的传感器和MEMS（微机电系统）传感器，传统的传感器包括压力、温度、气体、磁场、惯性、指纹、声音等传感器，MEMS工艺可以做得更小；第二类是光电器件，包括现在常用节能灯上的发光二极管，以及电子面板如手机或电视面板，包括华为折叠屏手机用面板也属于半导体器件；第三类是分立器件，包括晶体管、功率器件、模拟或射频；第四类是集成电路，包括数字集成电路、模拟集成电路、射频集成电路。
我们今天讨论的主要是第四类——集成电路，特别是数字集成电路（集成电路还包含模拟集成电路和射频集成电路等，这些今天不做详细讨论）。比如一些高速AD，即模数转换、数模转换特定电路，也包括一些射频集成电路，如天线等。目前常用的芯片较多基于硅，所以芯片从业者经常自嘲是“硅农”。还有其它的元素，如基于钾的砷化镓、氮化钾在功率器件和微波器件方面很有优势，而碳作为替代硅的下一代半导体材料，在学术界已经火了很久。
全球芯片发展比较领先的国家和地区：美国是半导体的发源地，芯片就是在美国实验室里发明的，硅谷的名字由来也与之关；日本有一段时间芯片发展得比较好，但因为受到打压，最后一蹶不振；台湾地区发展比较好的是TSMC这种代工厂，TSMC的崛起离不开张忠谋教父级人物的个人能力，以及当时中国台湾在电子方面的进步；韩国能够发展起来，实际上是用类似于财阀的机制，集中资源办大事，三星是从存储器起家，目前发展到不仅包含存储器，也有逻辑芯片和面板。韩国和台湾地区的存储器和面板产业对比是很明显的例子，存储器和面板等产业都需要巨额资金的支持，台湾地区也有政策资金的支持但比较分散，韩国相对来说比较集中投给了三星，所以最终在面板和存储方面，台湾地区完全被韩国抛下了。从这个角度来说，像存储、代工、面板等需要巨量资金的这种行业，不要分散力量，集中力量才能把事办好。
2018年全球芯片公司Top15榜单，可惜其中没有一家中国公司。据海关总署的统计数据，2017年中国芯片进口总额大概为26万亿元，在2018年还继续同比增长13%。中国集成电路的自给率大概是1%~10%，每年的进口额高居不下，所以很多场合都说中国每年用于进口芯片的资金已经超过进口原油，一定要尽快发展自己的芯片产业。
投资人可能比较关心的是，怎样投出下一个NVIDIA，也就是随着人工智能大火的GPU公司。打 游戏 的人可能知道NVIDIA是做显卡的，GPU是显卡上用的主要芯片，在芯片行业里没有特别专门区分GPU和显卡。
想要投出下一个NVIDIA，要看在哪些赛道上出现巨型新兴公司的可能性比较高：在2018年全球芯片公司Top15排行榜中，内存公司最多，有三星、海力士、镁光；第二多的是处理器公司，NVIDIA的GPU就是一种处理器；另一个比较容易出巨头的赛道是做通信相关的芯片，像高通、博通。榜单里有很多家是IDM模式，也就是既有芯片设计，也有自己的生产线，像Intel、三星、TI、ST、NXP等公司；高通、博通、NVIDIA都是Fabless模式，也就是只做芯片设计。
在上个世纪，很多芯片公司都要自己做设计和生产，随着台积电代工模式的出现产生了一种模式叫Fabless，或者说叫IC design house，这些公司只做芯片的设计，而把生产交给第三方公司做代工。
2017年Fabless公司Top10榜单，十家公司中六家来自美国，一家来自新加坡，一家来自台湾地区，两家来自祖国大陆（华为的海思和清华下的嘉瑞集团），而欧洲和日本在榜单上都出局了。再考虑到博通把总部迁移到美国，那就意味着美国占了七家，比例非常惊人。其中比较看好的是海思，海思在2018年的营收将近74亿美金，之前有看法说如果海思的营收在2019年能保持20%的增幅，有可能超过图一中的NXP，不过在现在的形势下这个挑战的难度大大增加了。
从2000年左右到现在，国内的芯片虽然是高 科技 行业，却是以中低端产品为主。国内芯片公司被戏称为“一代拳王”，就是说凭借某一款产品盛极一时，却缺乏持续引领市场的能力。比如，2000年左右全世界MP3里的芯片基本都来自中国南方的一家公司，但当MP3市场萎缩后，该公司就很难找到下一类别的市场。
另一方面，国内芯片公司的技术进步主要依靠摩尔定律，也就是说更多是依靠代工厂、EDA工具和IP公司的技术进步。同时，国内芯片公司严重依赖第三方IP导致产品的同质化非常严重。IP公司和EDA公司里，经常听到客户抱怨公司像跑步机，必须不停地跟着跑，这也从另一方面说明，芯片公司没有能够从技术方面引领EDA和IP，而是跟在后面跑。
好的消息是，国家对芯片产业很重视。不仅给予国家级科研支持，像“863计划”和2001、2002每年几十亿的专项投资，还从产业基金方面给与了很多支持。2014年，国务院发布了《国家集成电路产业发展纲要》，奠定了未来集成电路的战略发展方向；同年9月，在工信部和财政部的指导下，设立了国家集成电路投资基金股份有限公司，被称做“大基金”。大基金参与方都是国内比较有实力的企业，一期的募资总规模1300多亿元，超募了原定目标的15%。基金所有权为基金电路产业投资股份有限公司，采取了市场化机制的管理模式和公司制的经营模式，跟以往的政府项目补贴模式有本质不同。大基金的一期从2014年到现在将近五年的时间，拉动作用显著，现在已经开始启动大基金二期，募资规模将要超过一期且投资方向也要围绕国家战略和新兴行业进行规划，比如智能 汽车 、智能电网、物联网等等，尽量向装备材料业给予支持。
芯片产业链中主要的环节如上图所示，最上方是用户，既可以是ToB用户也可以是ToC用户。比如既可以是运营商使用的5G设备，也可以是一般消费者使用智能手表或智能家电等等。在用户下面有系统解决方案的提供商，像做智能手机的企业会有两方面的需求：一是硬件供应商，主要指芯片的供应商；二是软件供应商，比如智能手机需要AP和基带的供应商。封装测试很重要，像安卓从芯片系统商拿到是封装和测试后的。封装和测试在整个产业链里门槛不是最高的，中国有很多工厂做得不错，像长电在全球排名不错，它的芯片主要是做封装测试，芯片本身由代工厂制造，包括TSMC、三星、中芯国际等公司。
芯片代工厂的需求包括：第一，根据芯片设计公司的设计文件，生产制造芯片；第二，无论是芯片设计还是芯片生产都需要技术支撑，像EDA工具和IP模块，不仅存在于芯片设计公司的上游，还会与芯片代工厂有技术沟通和合作。比如代工厂需要做7nm工艺的研发，就要跟EDA工具提供商如Synopsys沟通确认，其工具能否支撑7nm的设计，甚至需要共同开发。开发IP模块，也要确定其是否能够在7nm上正确实现功能和性能，这可能要几方合作。甚至对于CPU，芯片代工厂提供给客户的不仅仅是CPU的设计，还要跟代工厂共同开发针对此CPU可能会用到的特殊基础库，没有基础物理库，CPU、IP也无法在客户最终系统级芯片里正确使用。
芯片代工厂的上游是TSMC以及国内的中芯国际。它们也有上游，比如光刻机90%以上由荷兰ASML提供。整个芯片生产线牵扯到的设备非常多，其中技术门槛最高的是光刻机，还有其他设备比如离子注入、蚀刻等等。除了设备之外，芯片代工还需要准备芯片生产过程中的耗材或原材料，比如所有的芯片最终都要做到晶圆上，包括每个工艺节点上要做光刻还需要有光刻胶等等原材料，都需要供应商。所以，芯片产业链条中的环节非常多，欠缺了任何一个环节，链条就会被打断，无法实现。
结合中国目前的现状，上图中用白色标出来的是不需要担心的。中国是全球最大的市场之一，最不缺的就是用户了。封装测试在中国也有不错的基础，芯片设计虽然在排行榜中排前十的不多，但至少有一两家公司。
其它的方面可能比较让人担心。软件算法方面，像 *** 作系统OS、专用软件、底层数学库等大部分都受制于美国。EDA工具和IP模块几乎完全受制于美国。前两天对华为的制裁开始后，几家EDA公司比如Cadence、Synopsys、Mentor Graphics三巨头，都已经切断向华为的供应，不仅不再给华为提供技术支持，也不做软件更新。IP模块中，排名靠前的IP公司也以很快的速度说停止对华为的支持。
上图是IP公司的榜单。这些IP公司几乎全部来源于美国或受制于美国。排名第一的是ARM公司，原来是一家英国公司，后来被日本的软银集团收购了，但它也要受制与美国，所以所谓禁令出来后，很快就停止了与华为的合作。排名第二、第三的两家公司是EDA三巨头中的Synopsys、Cadence，都是美国公司。Ceva是一家以色列公司，虽然不是美国公司，但是美国的盟友。Imagination公司原来跟ARM一样是一家英国公司，在2017年被中国的资金完全收购了，所以目前在所有权上完全属于中国资金所有。同时技术也不来源于美国，因为在被中国国资收购前，把所有的美国技术全部剥离出去了，所以目前不用担心这家公司。
IP公司主要分成两类：第一类主要是处理器IP，像CPU、GPU、MPU、DSP等等，比如ARM是移动端的CPU，包括手机、 汽车 电子等等；另一类是接口IP，比方设备都会用DDR的memory接口，像PCIE接口、USB接口等等。
上边说的是芯片设计的上游，芯片设计的下游对于解决方案来说非常关键的是软件公司，特别是对于处理器来说。有些刚开始做芯片相关投资的投资人，可能经常会忽略掉这一点，芯片公司的软件实力经常是决定一家芯片公司能否成功的关键。很多号称做AI处理器、硬件芯片流程的公司，前端、后端、市场、融资都有大咖压阵，但是团队里居然没有一个软件大咖。如果这个芯片公司是与软件公司一起合作或由软件公司投资定制的一款芯片，那可能还好，但如果这家芯片公司独立地往市场上推，可能经常用户都找不到它。
大家都喜欢类比NVIDIA，但很多人都不知道，卖GPU芯片盈利的NVIDIA公司，软件工程师的人数远远多于芯片设计工程师的人数。NVIDIA的GPU和AMD的GPU比较起来可能各有千秋，为什么市场上用NVIDIA的GPU的比例要远大于AMD的GPU，主要就在于软件生态做得好。整个CUDA软件生态，不仅有对AI各种框架的支持，也包括在各行各业，像天文、科学计算、气象等基础运算库。在专用处理器方面，这是一个非常复杂的工程，不能完全由硬件出身的专家负责，因为不了解应用软件，另外也经常会忽视软件工具链的开发。设计一个专用处理器需要经历很多步骤，比如需求分析、架构设计、硬件实现等等，而软件工具链的开发非常重要，比如处理器上的软件编程环境如何、用什么样的编译器、提供什么SDK和函数库，是否能够支持AI所需的所有卷积运算、矩阵运算、FFT运算等等。芯片本身软件工具链之外，还有更多的软件生态。以智能手机为例，手机芯片上如果不能跑安卓系统就比较麻烦，安卓上还跑微信、支付宝、抖音等等应用。因此，把芯片做出来后，只是万里长征刚刚开始，后面还有更多数量级上的工作。
芯片面临的另个问题就是人才和资金的缺口十分巨大，虽然中国在这方面持续投入了很多年，但是目前来看可能还是不够。2018年，中国电子信息产业发展研究院（CCID）和工业和信息化部软件与集成电路促进中心（CSIP）联合发布了《中国集成电路产业人才白皮书（2017—2018）》，提到了中国集成电路人才缺口大概30多万，这个数字值得玩味。
十几年前就开始说，中国集成电路每年的人才缺口大概有几十万，很多专家、学者、大咖一直在呼吁，很多高校也都开设了芯片设计相关的专业，每年培养出了很多的人，为什么人才缺口持续一直是这样的状态？白皮书中也有分析，每年培养出来的人才，八成左右在毕业后转行做互联网或金融，因为从事芯片设计行业赚不到钱。芯片设计打工者赚不到钱倒不是因为芯片设计的老板比较抠门，而是芯片设计公司的老板自己也没赚到钱。
为什么？因为芯片设计行业的特点就是投入非常高，一次流片可能就是几百万，如果比较新的工艺10nm、7nm，投入的量级可能不变，但单位变成美元，而且一次流片还不一定成功，甚至两次流片都不一定成功。除了流片费用，还有EDA费用、IP的费用、员工养家糊口的工资，这些投入非常高昂，而且一个芯片项目基本周期是一年半左右。因为周期比较长，投入比较大，同时还有非常高的风险，一年半前定好的产品需求，即使流片一次成功，到上市时能否满足市场需求，就要在一年半后上市时才可能确切的知道。也由于这方面的原因，民间资本非常不愿意进入芯片行业，其财务回报率IRR等指标，相对于大规模的创新互联网公司也不好看。
所以如果考虑向芯片业进行投资，可能要做好与团队进行长跑的心理准备，很难像互联网那样一两年就获得比较理想的或至少是比较明确的回报。还有在开始时，公司很难从技术上就能做出一个判断，很多情况下要看选择的团队和团队的技术积累和技术能力如何、团队的市场潜力、团队之间是否能长期合作共事等更加重要的指标。
在芯片产业中，除了IP、EDA和代工厂等实体组织外，还有一些环节非常关键，比如标准。像WIFI联盟、蓝牙联盟等等行业组织，先是取消华为的成员资格，几天后又恢复了华为的成员资格，虽然这是一场闹剧，但还是让人揪了一把汗。还有IEEE学术组织，也在美国政府禁令的影响下，对华为进行了一些限制，后来又放开了。对于标准，可能有人认为标准制定后就是公开的，照做就行了，不是标准制定委员会的成员也没什么关系，这就想简单了。需要参与标准的制定有两点因素：第一，每家公司技术的积累和布局是不完全一样的，参与标准的制定有利于让标准向自己更擅长技术方向上去倾斜，这非常重要——有句话是“三流公司做产品，二流公司做专利，一流公司做标准”；第二，如果不能在早期参与标准的制定过程，可能就很难在早期深入了解、获得标准的发展方向，从而很难制定一个三年或更久的产品规划图。作为一个芯片公司在与客户沟通时，没有一个清晰的产品规划路线图，客户的信任可能就打折扣，对企业未来打一个问号。而且各家公司的技术积累的方向也可能不完全一样，如果能够使标准更加倾向自己积累的方向，那么技术公司就能够获得更好的领跑优势。
前面进行的很多分析可能有些偏悲观了，但是其实我们也不必过分悲观。之前的一段时间可以看到一个趋势，芯片产业在国内的发展非常明显，特别在2014年国家的“大基金”推出后，芯片设计公司的数量几乎翻了一番还多，大幅增长。
在中国，政府的指引非常重要，一定要关注。在第一期大基金的工作中有一个饼图可以看到投资的重点，65%投资了制造方面，因此像中芯国际这些年的进步非常明显，虽然距离台积电或三星还有代差，但是对于大部分芯片公司所针对的中端用户差不多可以了。
大基金已经开始了第二期，募资规模将会超过一期，而且将围绕国家的战略和新兴行业进行投资，并且尽量对装备材料给予支持。在第一期中，设计方面的投资大概17%，在二期应该会明显对设计公司加大比例，同时设计公司相对来说在芯片产业里，与制造相比算是花费少的，所以应该会有更加明显的拉动。大基金二期目标是募集1500亿元人民币，这方面在未来可以期待很大的支持力度。
国家花大力气支持芯片产业有一个根本原因，中美博奕不是针对一家公司，中美两国博奕也不能再用过去的眼光考察了，根本是谁能够占领 科技 发展的制高点。所以针对国内的企业，从去年的中兴、福建的晋华，到目前的华为，接下来大疆、海康等AI四小龙等等，可以看到打击的目标都是高 科技 企业，所以这战争是不是场持久战？像华为可以通过囤半年或一年的货，用自有备胎从容应对就可以吗？
如果真的是两国博奕，要占领未来 科技 发展的制高点。若仅有设计公司，芯片设计的部分是完全不足以支撑的，像芯片的上游EDA、IP，还有芯片的代工、代工厂的上游，完全都在别人手里，想要把产业链重新连起来，里面相当多的环节都要重新开始自己建设，国内虽然也有EDA公司，就算不是重新开始也是从一个非常低的起点开始。
上图分析在几个方面中国与世界水平还差多少：封装测试方面不用特别担心；在设计方面，基本上具备了终端方面设计的能力；在代工方面，由于投入巨大，需要一定的时间。这些方面目前有差距，但是差距既是挑战，对从业者来说也意味着机遇。在迎接这些挑战中，需要远离浮躁，要能够坚持下去。一个芯片项目做一年半，甚至可能一次流片不够，还要经过更长时间的忍耐，这对从业者也是非常大的考验。
中国的芯片如果想要在某些方面有所突破，在哪些方向或赛道上有可能会出未来黑马？
首先，芯片相关的内存、代工、封测等等领域，基本上投入都非常巨大，以数十亿计的资金才有可能参与，这些领域可能更多需要依靠国家战略进行追赶甚至赶超；
其次，IDM厂商。世界上TOP 15里有很多IDM厂商，像Intel、三星，中国还是有机会出现年轻的公司，比如华为海思。因为有持续的资源保证，海思有华为十几年持续的帮助和投入，获得了现在中国芯片领域排名第一的位置。中国还有其它的IDM，比如像无人机，还有很多比较成功的互联网公司，也都在尝试进行芯片的研发。在手机厂商和家电厂商中，除华为外，没听说哪个品牌或资源声势特别大，更多的手机厂商应该做尝试；
再次，很多人说国内要做自己的EDA公司，而EDA公司数十年的 历史 已经证明了，初创EDA公司最终最好的结局就是被三巨头收购，除非国内的EDA公司将来跟美国是一个世界两套体系，那就几乎要从头开始发展EDA产业，不然这方向不太可能有较大型的公司出现；
第四就是IP公司。在IP公司榜单前十名没有一家国内公司，直到2017年年底时，收购了Imagination。在榜单上可以看到IP公司最近几年的营收，IP公司活得很艰难，市场份额都不大。如果只是做单一IP公司，没有机会做CPU或GPU这种比较大空间的IP，那单一或少数几个IP的公司是很难生存的。如果将来迫不得已发展自己的IP，那唯一的方式就是某个具有号召力的组织机构振臂一呼，大家一起做聚合平台，把很多单一的IP聚合到一起，才有可能被芯片公司所采用。
最后，在芯片设计行业里有更多的机会，芯片设计方向也很多，主要考虑这么几点：首先，开源处理器也有隐患，将来需要完全源自于中国自主的处理器架构，不管是MCU微控制器、手机AP（Application Processor，即应用芯片）的MPU，还是一些在特定场合下的对特定指标有要求的数模、模数转换器件和射频器件。
希望投资机构能做好陪伴团队长跑的心理准备。中国的优势在于巨大的市场，可以立足于本地市场做持续引领，不要又成为“一代拳王”。像安防、AI行业，中国不仅仅有巨大的市场，而且也有很多AI的初创公司，在算法和软件方面也非常有技术领导力，还有像能源、 汽车 等等行业，一定会有国内供应商的重要一席之地。
除此之外，类似中国基金全资收购英国IP公司Imagination，也是一条可行的道路。除了美国外，在其它的一些地方，特别是欧洲还有些小而美的公司可以进行国际并购，从财务上面取得控制权，然后再慢慢消化吸收、引进人才等等。
此前，钛资本曾在2018年12月邀请了湖杉资本创始人苏仁宏在“新一代企业级 科技 投资人投研社”在线研讨会第九期上分享了中国半导体领域的投资挑战和机会（在钛资本微信公号中查看）。当时认为未来十年，中国芯片产业链将重构，这是最大的整合机会。传统的模式已经越来越没有效率了，今后的世界会越来越扁平，信息流会越来越短，数据的传输效率会提升，也会带来新的应用模式，整个产业链条会发生重构，而产业价值重点是芯片、云、数据。
而到了2019年6月，随着中美贸易战的升级和持久化，打开了中国芯片产业的 历史 性机遇窗口期。在美国禁令发出后，不少国际芯片产业链上的公司切断了对华为的技术供应，这将在很大程度上警醒和影响中国的 科技 投资流向。相对来说，半导体行业新的技术并不多，推动力大多数情况下并不是新技术。而 科技 投资的流动，将影响全球半导体产业格局的发展。过去，没有中美贸易战， 科技 投资更关注应用创新以及产业链的整合；而在中美贸易战的影响下， 科技 投资将有可能关注在全球不同的区域重建半导体生态，以保证国际竞争中的可持续性发展。
中国提前一年发放5G商用牌照，这在很大程度上拉升了中国在全球半导体产业链中的市场地位，也为国内半导体产业发展和创业创新提供了广阔的实验场和产业空间。现在需要的是更大胆更具创意的想像和想像空间——如果要在亚太和欧洲市场重建整个半导体产业及生态，是否能够做的不一样，例如还需要专业人士完成芯片设计么，还是人工智能就可以完成？好的消息是，已经有了到目前为止的整个半导体产业发展 历史 可以借鉴和对标，需要思考如果推倒重来的话是否有更好的方式、方法和路径？不是每个产业都有推倒重来的机会，在大挑战面前也是大机遇。
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