第三代半导体扩产，硅的时代要结束了吗

芯片行业的砍单潮已经将寒气传递给了众多企业，三星半导体部门负责人Kyung Kye-hyun就预计芯片销售大幅下滑态势将延续至明年；野村证券最近也将今年全球芯片出货成长率由原先预估的9.9％大砍至5.7％、2023年由衰退0.5％扩大至衰退6％；费城半导体指数 （SOX）近6个月（截至9月21日）更是跌了26.53％。

但此时，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料却在迎来市场倍增与产能扩张。

安森美二季度财报发布后，就将其2022年碳化硅营收预期上调为“同比增长3倍”，而此前目标只是增长1倍；预计到2023年，碳化硅业务收入将超过10亿美元。3倍只是开始，甚至10倍都不止：安森美还计划在2025年前将把公司的碳化硅前道工艺产能扩大到目前的10倍以上。

意法半导体二季度财报也预计，2022年意法半导体碳化硅业务将获得7亿美元收入，到2023年将达到10亿美元。意法半导体还是特斯拉碳化硅功率模块的主要供应商——受益于汽车、工业等领域对碳化硅的需求，意法半导体同样在筹划扩产。

Wolfspeed今年上半年也宣布将在北卡罗来纳州查塔姆县建造新的碳化硅工厂，2030年完工后将成为世界上最大的碳化硅材料工厂，其碳化硅晶圆制造能力增加约13倍，而目前Wolfspeed生产的碳化硅已经占全球碳化硅的60％以上。新工厂总投资将达到50亿美元，为此Wolfspeed还将申请与《芯片和科学法案》相关的联邦政府拨款。

有趣的是，Wolfspeed本是全球LED照明巨头科锐（Cree）旗下专注碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料的部门。Cree原计划将Wolfspeed卖给德国企业英飞凌，但由于美国国防部以国家安全为理由反对，最终Cree剥离掉原本占比三分之二的照明业务，在2021年10月正式宣布更名Wolfspeed，成为一家专注于第三代半导体的企业。

三倍、十倍、十三倍……不管是短期还是中长期，这些海外第三代半导体企业都有着非常高的预期增长倍数。这还仅仅是第三代半导体中碳化硅这一种材料，氮化镓等其他材料，同样有着高增长预期，与芯片行业砍单的“冷清”形成鲜明对比。

为什么出现这种冰火两重天？第三代半导体在当下中美高科技竞争的形势下，又有着怎样的意义？

硅基芯片的下行，有着国际博弈、非理性囤货等带来的周期性波动影响。碳化硅等第三代半导体在这一纷繁局面下的兴起，却更多是技术成熟之后其材料优势所致。

Wolfspeed公司首席技术官John Palmour就指出，一辆电动汽车采用碳化硅元器件的价值约在 250 美元至 500 美元之间（取决于其功率要求），但碳化硅元器件却能够为汽车制造商在电池成本、电池和逆变器的体积与重量以及冷却要求等多个方面节省成本，每辆车节省总成本可高达 2000 美元。

500美元付出换取2000美元收益，这是一个非常划算的投入产出比。据EV-Volumes统计，2021年全球销售电动车达650万辆，其中，纯电汽车销量约为460万辆，混合动力车型销量约为190万辆。不管是纯电还是混合动力，都对碳化硅等元器件有需求，仅以650万辆电动汽车计算，碳化硅在电动车市场的规模也有3.25亿美元。

看起来，似乎还是不够大？但碳化硅在电动汽车领域的大发展，仅仅只是一部分应用，在更多领域，第三代半导体还有着广泛的市场空间。

8月份，氮化镓龙头就以总价接近3亿美元，收购2021年营收位居全球前八的碳化硅企业GeneSiC。纳微半导体还预测：到2026年，氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）功率技术的综合市场机会将超过200亿美元。

正因此，纳微半导体才决定：氮化镓和碳化硅两种材料的市场全都要抓。并且，纳微半导体也在汽车及更多领域开拓，为这一场材料革命储备尽可能多的客户。

在电动汽车领域，纳微客户包括比亚迪、路虎、梅赛德斯 AMG、吉利等数十家巨头。除了电动汽车，纳微还在太阳能和储能以及铁路、电网、工业电机等更广泛的工业市场拥有头部客户。

而在常见的汽车、消费电子快充装置之外，无论是军舰上的相控雷达，还是高铁上的绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor ，IGBT）器件，氮化镓等材料都有着广泛且必不可少的应用，民用市场、军用市场规模上限都很高。

对于未来几年市场，有人乐观，同样也有并不那么激进的预测。TrendForce集邦咨询却预测：2025年第三代半导体碳化硅/氮化镓功率市场规模合计可达47.1亿美元，相比2020年7.3亿美元CAGR为45％。增长率虽高，但对比纳微2026年超过200亿美元市场的预测，相隔一年预测值却有着高达5倍以上的差别。

基于不同的计算方法以及各家智库掌握数据的不同，预测值不同也属正常。但大家没有异议的，是对产业未来高增长趋势的判断。

02 高增长带来产业风云变幻

众多行业人士对第三代半导体产业的乐观判断，与电动汽车产业等以电为核心驱动的产业拉动起的需求有很大关系。

要想让电动车续航更长，一靠开源，那就得增加电池容量；二靠节流，比如采用低损耗、耐高温及耐高压的碳化硅功率元件。

由于碳化硅禁带宽度是硅的3倍，导热率为硅的4-5倍，击穿电压为硅的8倍，电子饱和漂移速率为硅的2倍，在高电压、大功率工作环境下其性能更加优异，且电流传导效率更高。电动汽车如果采用第三代半导体碳化硅功率模块，可节约电动车整体能耗5％至10％。

天风证券测算，电动车使用碳化硅材料可让电机逆变器效率提升4％，并至少提高7％续航。而2018年特斯拉在 Model 3中首次将IGBT模块换成了SiC模块的案例数据也显示，在相同功率等级下，碳化硅模块封装尺寸明显小于硅模块，且开关损耗降低了75％，系统效率可以提高5％左右。这种替换成本每辆车尽管增加近1500元，但整车效率的提升可以在同样续航下使用更小的动力电池，从而在电池端将成本省回来。

但单汽车本身提高的百十公里或者更多续航里程，并不足以缓解人们的续航焦虑。甚至建立堪比加油站密度的充电站网络，也并非缓解续航焦虑的关键。

真正能缓解续航焦虑的，还是快充速度，而这，同样离不开第三代半导体。

据华为的一项研究，采用了800V高压模式的快充支持30％-80％ SOC（荷电状态，反映电池的剩余容量）最大功率充电，而低压大电流模式仅能在10％-20％ SOC进行最大功率充电，在其他区间充电功率下降得非常迅速。

但800V高压快充会涉及到车内电源到车外充电整个强电链路，硅基IGBT芯片难堪重任，而具备耐高压、耐高温、高频等优势的碳化硅器件是目前最佳的替代方案。

在电动车领域之外，碳化硅期间还可以使特高压电网损耗最高降低60％，轨道交通功率器件系统损耗降低20％以上。国家第三代半导体技术创新中心主任张鲁川近日就表示，第三代半导体未来产业规模将高达数千亿元人民币。

这个预测其实没有包括第三代半导体照明，而是对碳化硅、氮化镓快速发展的乐观预测。

如果将半导体照明计算在内，据CASA数据，2020年我国第三代半导体整体产值超过7100亿。其中，半导体照明整体产值约7013亿元，同比下降7.1％；碳化硅、氮化镓电力电子产值规模达44.7亿元，同比增长54％；氮化镓微波射频产值达到60.8亿元，同比增长80.3％。

在以电为核心的诸多产业中，中国已经在电池领域成为全球产能第一。中国在国际产业竞争中，往往是先取得产能、规模上的第一，再借助产能优势逐渐攀升技术制高点。光伏产业就非常典型，而第三代半导体产业，能否复制这条成功之路呢？

03 中企何为

美国当然不会坐视中国的产业逆袭：哪怕是对中国已经逆袭成功但还未形成类似光伏产业全球独家大产能的动力电池产业，美国已经开启了围堵之路。

在全球动力电池企业前十名中，中国厂商已经占据六席，宁德时代上半年全球市场份额更是从 28.6％ 上升到 34.8％。而美国总统拜登在8月签署的《2022年通胀削减法案》（Inflation Reduction Act）就针对动力电池产业规定，2024年起，电池成分中包含任何产自“特别关注国”名单中的国家（中国在列），将不再适用补贴。

对此商务部新闻发言人束珏婷9月22日称，该法案相关措施以整车北美当地组装等条件作为提供补贴的前提，对其他进口同类产品构成歧视，涉嫌违反世贸组织最惠国待遇、国民待遇等原则。

但只要自身技术够硬，其实就无惧相关法案的围堵。

如前不久美国防部宣布将暂停接收F-35隐身战机，就是因为在其配套的涡轮发动机中，发现了中国制造的特殊磁铁。但由于全球并没有其他国家可以供应这种特殊磁铁，9月21日美国白宫只能表示，已决定不限制从中国进口这种烧结钕磁体。

而在第三代半导体领域，国内的碳化硅项目吸引汽车巨头参与投入，上汽、北汽、广汽、吉利等大型汽车集团正在加大本土碳化硅产业链的投资力度。同时，中国已经有一大批上市或待上市企业积极布局，且上半年增长飞速。

北方华创半年报显示，上半年获得营业收入54.44亿元，同比增长50.87％；净利7.55亿元，同比增长143.16％。斯达半导上半年实现营业收入11.54亿元，同比增长60.53％；净利3.47亿元，同比增长125.05％。

据央视财经报道，中国电科的碳化硅器件装车量已经达到100万台，旗下企业已经实现了6英寸碳化硅晶片的规模化生产，年产能达到15万片，处于国内前列。今年3月，还率先发布了新一代8英寸碳化硅晶片产品。

中国电科第55研究所研发的以氮化镓功率放大器为主的多款产品，甚至还用于问天实验舱发射任务，并标志着氮化镓功放芯片首次在星载领域实现批量工程化应用。

天岳先进也在近日宣布，已成功研发8英寸碳化硅衬底，具有良好的结晶质量，且在粉料合成、热场设计、工艺固化、过程控制、加工检测等全流程实现技术自主可控。

而在氮化镓领域，国内企业在衬底、外延、设计、制造等领域均已实现布局，例如衬底制造商苏州纳维、东莞中镓；外延制造商晶湛半导体、江苏能华；设计企业安谱隆、海思半导体；制造企业三安集成、海威华芯等。据飞鲸投研，第三代半导体难点不在设备、不在逻辑电路设计，而在于工艺，相比较逻辑芯片难度降低；且对设备要求相对较低，投资额相对较小。

这些，都是对中国有利的因素。第三代半导体产业技术创新战略联盟理事长吴玲就曾在采访中指出，相较硅集成电路，第三代半导体材料对芯片性能起决定性作用，芯片制造工艺门槛相对低、投资小，对尺寸线宽、设计复杂度的要求远低于硅集成电路，在材料、装备、设计和芯片代工方面都有发展势头好的企业，是适合中国目前发力的半导体具体领域。

在国家政策和资金支持下，各地方政府掀起了第三代半导体投资热潮，目前已初步形成了京津冀鲁、长三角、珠三角、闽三角、中西部等五大重点发展区域，北京、深圳、济南、保定等多个城市都有深入布局，政府也“置身事内”，打造覆盖衬底、外延、芯片及器件、模组、封装检测以及设备和材料研发的第三代半导体全产业链生态。

Yole数据显示，硅仍是半导体材料主流，占比95％。随着第三代半导体渗透率逐年上升，2023年，碳化硅的渗透率有望达到3.75％，氮化镓渗透率达到1.0％，两者合计第三代半导体渗透率则可以达到4.75％。

尽管第三代半导体和第一代、第二代并非替代关系，而是互补关系。硅的时代不会结束，但第三代半导体逐渐提高渗透率之后，肯定会挤占硅的渗透率。而这也将是中国企业反超国际巨头的一次机会。

本文源自亿欧网

十倍股中瓷电子，“蛇吞象”进军第三代半导体

本文作者 | 顾天娇

日本著名实业家稻盛和夫于2022年8月24日逝世，终年90岁。这位传奇商业人物在全球享有盛誉，他于1959年创立的日本京瓷，从精密陶瓷的研发和生产，一路成长为电子元器件、半导体、切削刀具等领域的领头羊。

而这家上世纪成长起来的日企，同时也是日本产业抓住历史机遇发展的缩影。如今包括陶瓷外壳在内的很多关键领域，一直被日本京瓷、日本特殊陶业株式会社等巨头占据主要份额。

但是时间不会偏爱某一个国家，随着我国在世界经济中的地位越来越高，对技术产业升级的重视程度提升，不少曾经美欧日韩企业占据主导的市场正在被中企撕开口子。

比如国内有一家从事陶瓷产品生产企业——中瓷电子，在其电子陶瓷外壳打破国外垄断、实现国产替代的同时，拟进一步并购氮化镓通信基站射频芯片以及碳化硅功率器件领域资产，在第三代半导体上实现“弯道超车”。

8月29日，中瓷电子披露交易草案，值得注意的是本次收购标的分为三部分，其中包括一家仍处于亏损状态的公司；另外相比前次公告的预案，交易规模从45.59亿降至38.31亿，部分标的股东退出交易。

那么，本次中瓷电子收购的资产质地如何？对它又会产生怎样的影响？

一次股东资源的整合

中瓷电子，全称河北中瓷电子科技股份有限公司，成立于2009年，2021年1月上市。

公司主营业务为电子陶瓷系列产品研发、生产和销售，包括通信器件用电子陶瓷外壳、工业激光器用电子陶瓷外壳、消费电子陶瓷外壳及基板和汽车电子件四大系列。

2020年、2021年、2022年上半年，中瓷电子分别实现营收8.16亿、10.14亿、6.33亿；实现净利润0.98亿、1.22亿、0.78亿，经营业绩平稳增长。

虽然在部分领域，如光通信领域，中瓷电子已经达到国际领先水平，但从规模上来看，它的总体营收和净利润规模较小。

不过，中瓷电子的优势在于背靠中国电子科技集团第十三研究所（以下简称中国电科十三所），后者1956年始建于北京，比日本京瓷成立时间还早，主要从事半导体研究，包括微波毫米波功率器件和单片电路、微波毫米波混合集成电路、微波组件及小整机、光电器件、MEMS器件等研发和生产，研发、产业资源丰富。

作为中国电科十三所旗下目前唯一的上市平台，本次中瓷电子发起的收购，实际上可以看做是中国电科十三所旗下部分半导体资产的一次整合。

而这次交易更是堪称“蛇吞象”。标的总营收与中瓷电子相当，总归母净利润则是中瓷电子的两倍。

不考虑募集配套资金，本次交易完成前后上市公司主要财务指标比较情况如下：

中途退出的交易方

根据中瓷电子公布的重组草案，上市公司拟向中国电科十三所发行股份购买其持有的博威公司73.00%股权、氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债，拟向中国电科十三所、数字之光、智芯互联、电科投资、首都科发、顺义科创、国投天津发行股份购买其合计持有的国联万众94.6029%股权。

其中，博威公司73.00%股权的交易价格为19.04亿元，氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债的交易价格为15.11亿元，国联万众94.6029%股权的交易价格为4.16亿元，标的资产的交易价格合计为38.31亿元。

同时，上市公司拟向不超过35名特定投资者，以询价的方式非公开发行股份募集配套资金，募集配套资金总额不超过25亿元。

相比中瓷电子2022年1月披露的重组预案，可以看到，不同的是，原交易方慧博芯盛、慧博芯业和国联之芯退出交易。

如果将博威公司、氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债、国联万众这三项资产看做一个整体，A公司。那么A公司100%股权的估值是45.59亿，2021年净利润为2.85亿元，对应2021静态PE为16倍；2022年1-3月的净利润为1.07亿元，对应2022动态PE为11倍。估值比之其他上市公司可以说非常低，这是否是部分交易方退出的原因？

在草案中，中瓷电子提到了慧博芯盛、慧博芯业和国联之芯退出的原因，“基于内部管理计划调整”，慧博芯盛、慧博芯业不再以其分别持有的博威公司8.15%股权和博威公司7.69%股权参与交易；国联之芯不再以其持有的国联万众5.3971%股权参与交易。

中瓷电子并没有对“基于内部管理计划调整”进行解释，但回看博威公司和国联万众的历史股权变更，可以发现，慧博芯业和慧博芯盛是博威公司实际出资人成立的持股平台，其股东主要是博威公司的员工，国联之芯也是由公司技术团队组建的合伙企业。

所以，本次退出的交易方其实是标的资产的员工持股平台。

近几年国企央企改革推进过程中，时常会涉及到员工持股问题，尤其是在资产重组、股权置换交易中，可能出现子公司员工持股上级公司，或者上级公司员工持有下级公司股权的情况。

根据《关于规范国有企业职工持股、投资的意见》（国资发改革[2008]139号）规定，“职工入股原则限于持有本企业股权。国有企业集团公司及其各级子企业改制，经国资监管机构或集团公司批准，职工可投资参与本企业改制，确有必要的，也可持有上一级改制企业股权，但不得直接或间接持有本企业所出资各级子企业、参股企业及本集团公司所出资其他企业股权。”也就是说，允许“下持上”，不允许“上持下”。

此后发布的《支持鼓励“双百企业”进一步加大改革创新力度有关事项》（国资改办[2019]302号）中，对于上述内容有了一定突破，“‘双百企业’及所出资企业属于科研、设计、高新技术企业的，其科技人员确因特殊情况需要持有子企业股权的，可以报经集团公司批准后实施，并报同级国有资产监管机构事后备案。”即，满足双百企业及高科技企业两个条件的科技人员可以持有子企业的股权，无需放弃国企身份。

本案中，如果慧博芯盛、慧博芯业和国联之芯参与交易，那么就属于子公司员工持股上级公司，并没有违背相关规定。因此推测可能是中国电科十三所或者集团层面还有其他安排。

博威公司成长性有“保障”

博威公司主营业务为氮化镓通信基站射频芯片及器件的设计、封装、测试和销售，主要产品是射频功率放大器（PA）、微波点对点通信射频芯片与器件产品，用于5G通信基站的信号发射。

其氮化镓通信基站射频产品已经实现了氮化镓基站功放全频段、全功率等级、全系列开发和产业化，产品质量达到国内领先、国际先进水平，是国内少数实现氮化镓5G基站射频芯片与器件技术突破和大规模产业化批量供货单位之一。

根据应用场景不同，博威公司氮化镓通信基站射频芯片与器件分为大功率基站氮化镓射频芯片及器件和MIMO基站氮化镓射频芯片及器件。

一般解决空旷区域的5G信号的基本覆盖问题，用到的是大功率基站氮化镓射频芯片及器件；而解决城市密集区域5G超大流量数据通信应用场景时，则会用到MIMO基站氮化镓射频芯片及器件。

具体天线通道数适配场景情况如下：

博威公司的氮化镓通信基站射频产品占其营收的比重在85%以上，是收入主要来源。

这也意味着，一方面博威公司面向的下游客户是基站建设商，客户集中度较高；另一方面博威公司未来的经营业绩将和我国的5G基站建设计划呈现正相关，一旦基站资本投入放缓，博威的业绩也将发生滑坡。

工业和信息化部统计披露，截至2021年底，我国累计建成并开通5G基站142.5万个。目前，5G基站总量占全球60%以上，5G网络已覆盖所有地级市城区，超过98%的县城城区和80%的乡镇镇区。每万人拥有5G基站数达到10.1个，比2020年末提高近一倍。

按照工信部计划，到2023年我国每万人拥有5G基站数超过18个，那么2022年、2023年基站数量复合增速约为33%，位于上游的博威公司成长性也有所依仗。

亏损的国联万众、高毛利的“代工厂”

国联万众的主要产品也包括氮化镓通信基站射频芯片，用于5G基站；除此之外还有很少一部分的碳化硅功率模块，主要应用于新能源汽车、工业电源、新能源逆变器等领域。

与博威公司类似，国联万众也存在客户集中度高的问题，而且它的第一大客户射频器件厂商安谱隆占营收比重就达到90%左右，剩下一部分收入来自于与比亚迪、智旋等重要客户签订供货协议并供货碳化硅功率模块。

从目前的规划来看，国联万众拟攻关高压碳化硅功率模块领域，进一步对高压碳化硅功率芯片（自用）和模块相关的刻蚀技术、氧化工艺、减薄技术、封装技术等方面进行深入研发。同时它将作为实施主体，实施本次募投项目中的“第三代半导体工艺及封测平台建设项目”、“碳化硅高压功率模块关键技术研发项目”。

可见，未来国联万众或成为中瓷电子旗下的碳化硅功率模块的设计生产平台。

然而，即使已经获得稳定客户，在2020年、2021年、2022年1-3月，国联万众扣除非经常性损益的净利润分别为-2429.19万元、-2033.85万元、-371.10 万元，处于持续亏损状态。同时国联万众还在建设芯片生产线，未来资金投入大、建设时间长，折旧费也会持续影响利润。

所以这块业务并入中瓷电子后，有很长一段时间将会“拖后腿”。

虽然标的分为三个主体，但是这三个主体不仅在业务上有相似之处，在经营上也存在往来，并非孤立的资产/公司。

氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债，在这次交易中被单独列出，但实际上，它负责生产4/6英寸氮化镓射频芯片，客户就只有博威公司和国联万众，相当于另两家公司的“代工厂”。

博威公司从“代工厂”采购芯片后，根据芯片性能、客户需求等，经过陶瓷封装测试、塑料封装测试等步骤形成器件产品并对外销售；国联万众从“代工厂”采购芯片后，直接销售给下游客户。

值得注意的是，氮化镓通信基站射频芯片业务资产及负债的财务数据有些异常。在三个标的中，它的毛利率最高，净利率也高达24%，不太符合“代工厂”的定位。

总结来看，本次中瓷电子整合股东资产，将新增氮化镓通信基站射频芯片与器件、微波点对点通信射频芯片与器件、碳化硅功率模块及其应用业务。

重点关注第三代半导体业务，在氮化镓射频芯片领域，中瓷电子初具IDM公司雏形，并且乘上5G建设东风，将获得不错的成长；在碳化硅功率模块方面，除了自身产线尚待建设、盈利能力弱，下游渗透率也还较低，仍处于蓄力阶段。

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