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半導(dǎo)體作為眾多高新產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵核心材料，近年來(lái)正成為市場(chǎng)聚焦的新賽道。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年上半年中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)共有180余起投融資事件，其中第三代半導(dǎo)體作為全新半導(dǎo)體材料受到高度關(guān)注。在半導(dǎo)體行業(yè)中找準(zhǔn)差異優(yōu)勢(shì)，掌握關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)智能升級(jí)和支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。
緣何成為熱點(diǎn)賽道？
半導(dǎo)體材料作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)經(jīng)歷了數(shù)代更迭。每一種半導(dǎo)體材料屬性和應(yīng)用領(lǐng)域各不相同，三代半導(dǎo)體之間，并非替代關(guān)系。
目前超90%的半導(dǎo)體產(chǎn)品仍以第一代半導(dǎo)體材料硅為襯底制成的，但受限于材料自身物理特性，硅基功率器件難以滿(mǎn)足新能源汽車(chē)及光伏逆變器等新興應(yīng)用對(duì)器件高功率、高頻性能的需求。
第三代半導(dǎo)體指禁帶寬度（Eg）大于或等于2.3電子伏特（eV）的半導(dǎo)體材料，常見(jiàn)的有碳化硅、氮化鎵、金剛石、氧化鋅、氮化鋁等。其中，碳化硅和氮化鎵技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟。以碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體逐步受到市場(chǎng)關(guān)注，并成為制作大功率高頻器件的理想材料。
云啟資本的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國(guó)已占據(jù)了全球半導(dǎo)體消費(fèi)總量的35%，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能設(shè)備、新能源汽車(chē)、5G等新技術(shù)、新產(chǎn)品高速發(fā)展背后，是需求旺盛的新興半導(dǎo)體應(yīng)用市場(chǎng)。
數(shù)據(jù)顯示，全球碳化硅市場(chǎng)2018年只有4億美元，到2024年有望達(dá)到50億美元，其中巨大爆發(fā)力來(lái)自于電動(dòng)汽車(chē)。在新能源汽車(chē)上，SiC功率器件替代Si基功率器件，可以有效降低能量損耗，大幅降低器件尺寸。
當(dāng)前，特斯拉已率先在Model3上使用碳化硅MOSFET（金氧半場(chǎng)效晶體管）作為其馬達(dá)逆變器解決方案，以取代傳統(tǒng)硅基IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），器件體積縮小到原來(lái)的1/10，同時(shí)使逆變器效率從Model S的82%提升到90%。2021年，特斯拉創(chuàng)紀(jì)錄的出貨量幫助碳化硅設(shè)備實(shí)現(xiàn)了10億美元的訂單。
根據(jù)半導(dǎo)體分析機(jī)構(gòu)Yole預(yù)測(cè)，到2025年新能源汽車(chē)將是碳化硅功率器件最主要的應(yīng)用。
在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，使用碳化硅MOSFET功率模塊的光伏逆變器，轉(zhuǎn)換效率可提升至99%以上，能量損耗降低50%以上，從而推動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)在體積、壽命及成本上實(shí)現(xiàn)重要突破。不難發(fā)現(xiàn)，第三代半導(dǎo)體材料適合諸多場(chǎng)景的使用，并且這些場(chǎng)景在中國(guó)都擁有巨大市場(chǎng)。
除廣闊的下游應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)景對(duì)碳化硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)作用，國(guó)內(nèi)政策因素也為其發(fā)展提供有利環(huán)境。碳中和、碳達(dá)峰政策目標(biāo)使得以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)低碳發(fā)展成為大勢(shì)所趨，也成為2020年以來(lái)資本市場(chǎng)最活躍的投資主題之一。第三代半導(dǎo)體具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率的特性，在新能源車(chē)、5G通訊、可再生能源等領(lǐng)域扮演的重要作用，有利于節(jié)能減排，該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有望解決“卡脖子”問(wèn)題，而受到國(guó)家重視。
“十四五”規(guī)劃明確提出，要大力發(fā)展碳化硅、氮化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。第三代半導(dǎo)體被賦予帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和產(chǎn)品升級(jí)換代，進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、健康發(fā)展的重要戰(zhàn)略意義。北京、上海、廣東、湖南、山東等國(guó)內(nèi)主要省市均出臺(tái)了相關(guān)政策支持碳化硅等第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的配套政策。在政策大力支持下，“十四五”期間有望成為國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大步發(fā)展的時(shí)代。
未來(lái)具有高成長(zhǎng)性
云啟資本的研究發(fā)現(xiàn)，從投資主線(xiàn)來(lái)看，我國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)投資主要集中在以高端芯片、材料和設(shè)備為代表的“卡脖子”領(lǐng)域，以AI、5G、IoT為代表的新技術(shù)和新應(yīng)用，以及以車(chē)載計(jì)算芯片、功率半導(dǎo)體和傳感器芯片為代表的汽車(chē)半導(dǎo)體。
以半導(dǎo)體設(shè)備和材料為例，作為半導(dǎo)體行業(yè)的上游支撐賽道，該市場(chǎng)占比達(dá)25%，而國(guó)產(chǎn)化率卻不足五分之一，國(guó)家也為此推出了相應(yīng)政策進(jìn)行重點(diǎn)支持。目前該領(lǐng)域的整體國(guó)產(chǎn)化提升仍任重而道遠(yuǎn)，這也蘊(yùn)含了巨大投資創(chuàng)業(yè)機(jī)會(huì)。
碳化硅市場(chǎng)正迎來(lái)良好的發(fā)展前景。Yole的最新預(yù)測(cè)顯示，到2027年，SiC器件市場(chǎng)將從2021年的10億美元業(yè)務(wù)增長(zhǎng)到60億美元以上。
雖然在碳化硅產(chǎn)業(yè)全球整體格局中，美國(guó)、歐洲、日本依舊占據(jù)主導(dǎo)地位，但目前全球SiC產(chǎn)業(yè)鏈都處于早期，國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外龍頭企業(yè)的差距與第一代、第二代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)相比較小，具有較大的發(fā)展空間。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，國(guó)內(nèi)從事第三代半導(dǎo)體電力電子和微波射頻的企業(yè)已從2018年的不到100家發(fā)展到超過(guò)170家，覆蓋了從上游材料的制備（襯底、外延）、中游器件設(shè)計(jì)、制造、封測(cè)到下游的應(yīng)用，基本形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)。
目前碳化硅行業(yè)廣受資本市場(chǎng)青睞，產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展已成為必然趨勢(shì)，投資方紛紛向上游拓展，扶持具有潛力的初創(chuàng)公司，以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)空缺的方式成為新的突破口。
數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)第三代半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模為94.15億元，預(yù)計(jì)2019-2022年將保持85%以上平均增長(zhǎng)速度，到2022年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到623.42億元。整車(chē)、鋰電、通信等領(lǐng)域的巨頭也對(duì)碳化硅十分關(guān)注，紛紛入股相關(guān)初創(chuàng)公司。
關(guān)注“短板”，專(zhuān)精器件工藝
國(guó)內(nèi)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈快速進(jìn)步發(fā)展，但依然存在明顯的掣肘之處。是否能滿(mǎn)足應(yīng)用需求，重點(diǎn)在于能否依靠碳化硅襯底和MOSFET器件工藝提升碳化硅期間的可靠性。掌握核心技術(shù)，突破材料和工藝技術(shù)瓶頸，提升產(chǎn)品良率和性能，至關(guān)重要。
想要解決“卡脖子”困境，關(guān)鍵取決于在極致分工的產(chǎn)業(yè)鏈里找準(zhǔn)差異優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主可控。
2022年6月，云啟資本投資寬能半導(dǎo)體的天使輪，正是看好其作為全球領(lǐng)先6英寸SiC晶圓代工廠(chǎng)的專(zhuān)業(yè)實(shí)力。寬能專(zhuān)精SiC MOSFET器件代工，并具備標(biāo)準(zhǔn)的碳化硅工藝及設(shè)計(jì)平臺(tái)，協(xié)助目標(biāo)客戶(hù)迅速導(dǎo)入量產(chǎn)，產(chǎn)品應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、充電樁、光伏微型逆變器等領(lǐng)域。
云啟資本的寬能團(tuán)隊(duì)曾主導(dǎo)全球頂尖的SIC代工企業(yè)產(chǎn)業(yè)化落地，完整參與從工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型到高良率量產(chǎn)、規(guī)模出貨的全過(guò)程，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)并具備持續(xù)迭代能力。我們看好其在國(guó)內(nèi)建立具備全球競(jìng)爭(zhēng)力的SIC器件量產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)，快速形成高良率、高品質(zhì)、全系列代工能力，助力國(guó)內(nèi)碳化硅行業(yè)高速發(fā)展。
芯片半導(dǎo)體，無(wú)疑是個(gè)研發(fā)成本高、耗時(shí)周期長(zhǎng)、人才普遍稀缺的高技術(shù)性產(chǎn)業(yè)。作為長(zhǎng)期深耕科技和產(chǎn)業(yè)的早期投資機(jī)構(gòu)，沿著支持科技產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新的思路，云啟資本在半導(dǎo)體設(shè)備、芯片設(shè)計(jì)等領(lǐng)域布局了芯行紀(jì)、普萊信智能、印芯科技、青禾晶元、藍(lán)洋智能、芯空微電子、九同方等優(yōu)秀公司。
我們相信，科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)落地的結(jié)合，將進(jìn)一步加速半導(dǎo)體行業(yè)材料與核心技術(shù)瓶頸的突破，國(guó)內(nèi)碳化硅行業(yè)將得到更快速的發(fā)展。
（作者單位：云啟資本）
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