半导体巨头并购提速,大硅片寡头垄断加剧,国产替代亟需突围

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硅片是生产芯片、分立器件、传感器等半导体产品的关键材料,目前90%以上的半导体产品均使用硅基材料制造,硅片占半导体材料市场规模比重约为37%,位居半导体三大核心材料之首,因此,半导体硅片被誉为半导体行业的“粮食”,虽然全球市场总规模不大,但至关重要。

近20年以来,半导体硅片长期被日本信越、日本胜高(SUMCO)、环球晶圆、德国Siltronic、韩国SK Siltron等少数寡头企业垄断。2019年,行业前五大企业合计销售额占全球半导体硅片行业销售额比重高达92%,我国90%以上的硅片需求依赖进口,基本不在国内生产,目前,硅片垄断局面还在加剧。

11月30日,德国硅片制造商Siltronic AG表示,正与环球晶圆开展深入谈判,后者拟以37.5亿欧元(约合45亿美元)将其收购,双方预期在12月第二周,取得Siltronic监事会及环球晶圆董事会核准后,进行BCA签署。

环球晶董事长徐秀兰指出,双方都认为结合后的事业体会有很好的成效,将更能互补地有效投资,进而扩充产能。

并购前,德国Siltronic为全球第四大硅晶圆厂,市占率约为7%,环球晶则为全球第三大厂,市占率达18%,收购完成后,环球晶在全球硅晶圆市场占有率有望一举跃升至25%,逼近日本胜高的28%,同时意味着全球晶圆市场将呈现日本信越、胜高、环球晶圆、SK Siltron四强争霸的格局,进一步垄断市场。

根据IC Insights的报告,今年仅ADI收购Maxim、英伟达收购ARM、SK海力士收购英特尔存储业务、AMD收购赛灵思四起收购案的交易额就高达1050亿美元,外加Marvell100亿美元收购Inphi、环球晶45亿美元收购德国Siltronic,2020年半导体并购金额已经创下 历史 新高。

去年,韩国SK Siltron为防止日本出口限制,收购杜邦碳化硅晶圆事业部,在区域全球化抬头的当下,各巨头抱团取暖,通过并购来加强各自的优势,以应对快速变化和复杂的局面。

以半导体设备巨头应用材料为例,在2018年之前的几十年内,应用材料长期稳坐全球半导体设备第一供应商的位置,凭借的就是全面且强大的产品线,特别是在具有高技术含量的半导体制造前道设备,该公司具有相当深厚的技术功底。

但从 历史 来看,应用材料正是通过一系列的并购,来加强自己实力的,虽然从1967年-1996年的30年间,应用材料只有一次核心业务相关的并购,但在1997年-2007年十年间,先后发起了14起并购案,不断完善自己的产品构成。

截至目前,应用材料的产品线涵盖了半导体制造的数十种设备,包括原子沉积、化学气相沉积、物理气相沉积、离子注入机、刻蚀机、化学抛光及晶圆检测设备等,预计2020年,应用材料半导体设备的市场份额将从去年的15.9%提高至18.8%。

查阅了近几年的国内半导体海外并购案例,主要有五起:

2013年紫光集团17.8亿美元收购展讯,2014年9.07亿美元收购锐迪科,后合并成为紫光展锐;2015年合肥瑞成18亿美元收购高性能射频功率放大器厂商AMPLEON;2016年中信资本、北京清芯华创投资与金石投资19亿美元收购CMOS传感器厂商豪威 科技 ;

2016年长电 科技 以7.8亿美元收购新加坡封测厂金科星朋;2017年建广资产27.5亿美元收购恩智浦标准件业务,今年6月安世半导体正式注入闻泰 科技 。

其他的海外收购基本都在5亿美元以下,特别是国产替代加速的最近三年,鲜有海外并购的大案例,想着国内半导体厂不差钱,但为何还是买不来?

实际上,国内企业海外并购,特别是半导体海外并购还真不是钱多就能解决的问题,早在1996年,西方42国就签署了集团性限制出口控制机制——《瓦森纳协定》,简单来说,就是成员国内技术转让或出口无需上报,但向非成员国转让需要上报,以此达到技术转让监管和控制的目的。

并且这份协定很与时俱进,以大硅片为例,2019年底修订的《瓦森纳协定》,就新增了一条关于12英寸大硅片技术的出口管制内容,直指中国集成电路14纳米制程工艺,以及上游适用于14纳米工艺的大硅片。

封锁的还不止拉高纯度单晶硅锭的设备和材料,更是从切割抛光好的硅片具体参数上进行了限制,专门针对适用于14纳米制程工艺的各种硅片。所以说,小到具体产品参数都能安排的明明白白,更别说直接并购先进企业,基本没有可能。

如果说美国单方面打压华为是凭借自身实力,那么通过《瓦森纳协定》限制技术出口,就相当于是在全球拉圈子,限制圈内技术出口,圈外想用,就只能用廉价劳动换取圈内输出的高附加值成品,《瓦森纳协定》相当于“金钟罩”。所以并购不来的公司,只有自己造。

实际上,光伏用硅片已经被国内的厂家玩出白菜价,半导体用的硅片之所以被国外垄断,难度在于单晶硅的纯度和内部缺陷的控制,我们做的不好。

在纯度上,光伏用的硅片6个9就够了,但半导体硅片需要11个9,也就是99.999999999%,问题就在这个纯度上面,拉出来的单晶硅锭纯度不够,内部缺陷、应力、翘曲度也跟国外有差距,做出来的芯片良品率就比较低。

所以为了良品率,晶圆厂都愿意愿意花高价买更高质量的硅片,而不愿意花低价买低质量的硅圆片,因为会导致最终芯片的良率,我国生产的硅圆片打不开国际市场就是凭证。

对于单晶硅的提纯和晶体缺陷控制,需要基于长期实践经验的积累和现场错误的总结,这是各个厂商的高度保密的技术,因为这方面的因素,国外硅片厂都没有在国内设厂。

目前,沪硅产业打破了我国12英寸(300mm)半导体硅片国产化率几乎为0的局面,推进了我国半导体关键材料生产技术自主可控的进程;中环股份现也已具备3-12英寸全尺寸半导体硅片产品的量产能力。

总的来说,当下全球市场主流的产品是12英寸,使用比例超过70%,主要应用在智能手机、计算机、人工智能、固态硬盘等高端芯片上。目前4-6英寸的硅片已可以满足国内需求,8英寸也日渐成熟,进入大规模国产替代阶段,但12英寸才刚刚进入初级阶段,还面临EPI、位错等诸多难题待解决,替代之路仍任重道远。

2018年,是个特殊的年份。3月,随着特朗普政府宣布对500亿美元中国商品征收关税并实施投资限制,中美贸易战正式拉开帷幕。4月,美国商务部宣布美国政府在未来7年内禁止中兴通讯向美国企业购买敏感产品,这就是著名的“中兴事件”。贸易战和“中兴事件”的背后,暴露了国产供应链的脆弱,凸显了加快解决“卡脖子”难题的重要性,尤其是在半导体这种核心技术领域。

自2018年贸易战和“中兴事件”后,国内企业在半导体领域掀起了新一轮轰轰烈烈的国产替代浪潮。叠加近两年“缺芯”问题持续发酵下,“造芯”阵营进一步扩大,智能手机、 汽车 、互联网、家电、ODM、房地产、分销商等行业厂商纷纷跨界,入局半导体产业。

时至2022年,四年过去了,那些年一起跨界造芯的玩家们现在还好吗?我们一起来看看。

芯片之于手机厂商,就是核心竞争力。不难发现,能登上塔顶的人,必要的条件就是拥有属于自己的自研芯片,比如苹果、华为。入局自研芯片,已经成为了国产厂商想要进一步发展,通过自研打造独家差异化的必选项。

为了打造独家差异化用户体验,小米和vivo根据自身需求先后推出了自研影像ISP芯片澎湃C1以及vivo V1 ,而OPPO则是出手即王牌,直接推出了影像专用NPU芯片马里亚纳 X。相比于ISP,NPU芯片不仅性能更强,还具备深度学习能力。

然而,国产三大巨头OVM目前量产的芯片,还不能和高度集成

的SoC芯片相比,甚至被人嘲笑除了华为,其他国产手机造芯是奢望,是营销噱头,但重要的是手机巨头已经迈出了第一步。相信在未来,会有更多搭载国产自研核心技术的产品面世。

受到自2020年下半年开始芯片供应不足的刺激, 汽车 芯片在去年上半年出现了明显供货不足的现象,甚至导致部分 汽车 厂商出现因芯片短缺 汽车 无法下线。

从2021年年初开始,我国车企开始大规模向芯片行业纵向投资,以布局自己的 汽车 芯片供应链。其中,包括北汽、上汽、东风、吉利在内的国内老牌车企,纷纷积极投资芯片企业,其布局的产品类型覆盖了碳化硅材料功率器件、自动驾驶芯片、智能座舱芯片等多个领域。

从进程上看,即使比亚迪、零跑 汽车 、五菱 汽车 等车用芯片已经面世,但其工艺上仍然与顶尖厂商有很大的差距。

以零跑自研的智能驾驶芯片为例,凌芯01采用的是28nm的制造工艺,功耗为4W,算力为8.4TOPS,暂时还不及国内的地平线征程3采用的16nm制程工艺,5Tops算力,2.4W功耗。和国际厂商更是差之甚远。英伟达等国际厂商已经在开发5nm、7nm先进制程工艺车用芯片,部分产品已实现量产或装车。

在电子化、电动化、智能化的大背景下,整车厂商对芯片的需求更加多元化,单一链条式合作模式不能满足需求。整车厂商开始试图跨过零部件供应商直接与芯片厂商合作开发产品,网状模式开始兴起。未来在智能化领域, 汽车 厂商通过资本运作方式进入上游供应链的合作模式将成为常态。

可以看出,通过自研AI芯片布局芯片领域,是互联网企业进军芯片市场的主流途径。对于不同的互联网企业来说,由于他们所构建的生态有所不同,因此,他们对芯片性能需求存在着差异。在这种情况下,定制化的AI芯片或许能够让他们更好地发挥出生态的价值。而就目前的市场情况来看,市场还没有给予互联网公司足够多的选择,在这种情况下,自研AI芯片也就成为了一条发展路径。

据ABI Research调查数据预估,2024年全球云端AI芯片市场规模高达100亿美元,而目前绝大部分市场份额被英伟达占据。一方面,是芯片市场的巨大市场规模吸引了互联网大厂的目光,加之当下的“缺芯潮”以及“卡脖子”威胁,互联网大厂不得不造芯。另一方面,芯片产业链发展日益成熟,自己下场造芯成本降低,云计算等业务的深度发展也离不开芯片的加持。

纵观互联网,有名有姓的不是正在“造芯”,就是在“造芯”的路上。

实际上2000年以后,海尔、美的、康佳、TCL、海信、长虹和创维为代表的的家电企业,就响应号召踏上家电芯片研发之路,格力、美的以MCU为主,海信是电视高端画质芯片、SOC和AI芯片,TCL发力显示与触摸芯片、机顶盒智能芯片,长虹的代表芯片是音频处理SoC,海尔是IoT芯片,创维是AI画质芯片,康佳是存储和显示处理芯片,这7个厂商主要都围绕着MCU主控芯片和图像处理芯片展开。

起步这么早,然而20年过去了,对比华为,中国七大家电巨头“造芯”却有点拿不出手。

早在2017年的股东大会上格力董明珠就这样表示,“格力要造芯片,即使未来投资500亿,格力也必须成功开发芯片!” 距离2017年的股东大会已经过去5年,格力公司发布公告显示,其自研的国产芯片—32位MCU微控制单元芯片已经进入量产阶段,并且已经投入使用,当前年产量高达1000万颗。

问题来了,如果格力真的花光了500亿,并用了好几年时间,但是却仅仅只是设计出一个MCU芯片的话,那么却着实有点高射炮打蚊子的意思。这也是家电企业跨界造芯的缩影。

由于近年来手机ODM行业的竞争加剧,马太效应凸显,强者愈强,行业的发展空间并不大,受手机市场影响也比较大。在此情况之下,即便是像富士康和闻泰 科技 这样的龙头企业也不敢轻易放松,正在积极寻找出路。

2015年,闻泰 科技 借壳中茵股份“曲线上市”,成为A股第一家ODM(原始设计制造商)行业上市公司。但手机ODM行业门槛低、毛利率低,成功上市后,闻泰 科技 将目光投向了半导体行业。完成对安世半导体的收购后,闻泰 科技 完成了从手机代工厂商到半导体企业的转身,市值更是突破千亿大关,堪称国内企业跨界造芯的经典之作。

以金茂、恒大为代表的房地产商,他们“跨界半导体”无非就是寻找利润增长点的有一次新尝试,打造“生态园区+地产”的模式,可能以经营产业园区为主要目的,在发展半导体产业的过程中起辅助作用,而不是真的转做半导体、研发芯片,准确的说,只是借助产业发展地产相关业务

房地产跨界造芯,也是目前我们看到的几大领域里边唯一一个至今未能拿出实实在在芯片产品的。随着恒大“暴雷”以及房地产行业形势急转直下,地产造芯似乎正在变得遥遥无期。

众所周知,在半导体芯片分销领域,通常主要为上游芯片厂商从分销和代理业务,并不会直接自主研发芯片。芯片厂商和分销厂商分工明确,分销商并不会涉及到芯片原厂业务。不过,从分销商进入芯片行业的案例也的确存在,那就是韦尔股份,此前作为分销商,通过收购正式成为原厂,并成为国产CIS龙头企业。

随着国内电子元器件分销行业的发展,分销商实力与日俱增,越来越多的分销商开始通过资本运作等方式触及上游原厂资源,增强自身竞争优势。甚至像韦尔股份,彻彻底底的转型成为芯片原厂,这种趋势将在中美贸易争端和国产替代的背景下继续深入发展。

不难发现,除了房地产商“跨界”进入半导体领域目的不同之外,无论是家电厂商利用技术赋能产品,互联网厂商建立生态或代工厂商谋求转型,基本都是实打实的想在半导体领域做出一番成绩,为“中国芯”的发展贡献一份力量。

需要注意的是,尽管这些厂商背靠中国这一广阔的市场,从事半导体行业、研发芯片充满了无限的机遇与可能,然而企业必须做好打持久战的准备。

一是做好长期亏损的准备。上海海尔集成电路公司就是一个典型案例,公司在这一领域创业十多年,亏损期就长达10年。直到2011年,才跨过营收亿元门槛,2012年实现营收1.41亿元。

二是做好人才储备、技术攻坚的准备。人才缺乏已经成为近年来集成电路产业内普遍存在的问题,人才培养的速度远远赶不上市场需求。“跨界”做半导体,如何获取人才,依靠人才实现技术突破,企业都应当有一个长远规划。

三是做好长周期、高风险投入的准备。半导体产业的一大特点就是周期长、风险高、涉及面广。以一款芯片而言,从规划、设计到量产,其时间短则三五年,长则十数年,这一点与其他行业有着明显不同。

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