第三代半导体：“弯道超车论”（四）

（三）、车用芯片产能缺口巨大带崩消费电子芯片产能

前文多次提及疫情影响下，消费电子产品需求大增，整车受疫情影响销量降低，故此晶圆代工厂将一部分车用芯片产能调整至消费电子领域，但是随着整车产业升级及新能源车需求爆发，车载芯片需求量骤升，晶圆代工厂不得不再次将既有产能向车载芯片方面调整。

又因为车载芯片不仅只有功率芯片，还包括驱动存储器、显示面板、摄像头等与消费电子领域重叠的芯片需求，故此消费电子领域芯片产能本就紧张的情况下，还需与汽车整车企业竞争既有芯片产能。

1、消费电子确定性增量市场较大

以手机、平板电脑、PC\笔记本电脑产品，以及新能源车人机交互大屏等均需使用的屏幕来看，由于下游需求旺盛，LED芯片近期供应持续紧张，涨价从中下游传导至上游，上游芯片厂商已经调涨Led芯片报价。

根据媒体报道，华灿光电在11月调整了照明白光芯片的价格，涨幅约在6%-8%之间，涨价后价格约在80元/片（2寸片）左右。从整个市场来看，目前通用照明白光芯片价格在60元—85元/片（2寸片）之间，价格已较年初有了10%—15%的涨幅。展望未来，随着海外疫情的进一步缓解，MiniLED新兴应用带动需求增长，头部LED芯片厂有望逐步退出低端LED产能，行业供需关系将持续改善。

以手机销量为例，2020年全球智能手机销量受新冠疫情影响，同比去年降低-10%，预计2021年伴随新冠疫苗全球应用，出货量有望恢复至2019年水平，年度同比增加+11%，Canlys预计2020年全球5G智能手机销量达2.8亿部，2021年达5.4亿部。

2、5G通信技术升级，助推射频芯片共振增长

回顾以往通信制式升级，每一次升级都会推动射频芯片价值量提升。

5G手机需要向下兼容2/3/4G，因此5G手机在保留2/3/4G射频芯片的同时，又需要支持5G新频段的射频芯片为全新增量。

据Skyworks数据，2G手机射频前端芯片价值量为3美元，3G手机上升到8美元，高端4G手机为18美元，而5G手机射频芯片价值量达到25-30美元。

5G引入了4×4MIMO，要求射频前端的接收端必须具备单频段四路接收的能力；国内5G手机高端机型普遍采用221方案，即2路N41、2路N78和1路N79主集芯片，接收端相应需要额外的2路N41、2路N78和3路N79分集芯片，相较于4G使用的两路接收方案，价格提升了229%；

我国射频芯片厂商从相对成熟的分立射频芯片起步，在5G手机广泛普及前的窗口期，逐步实现中低端机型射频前端进口替代，同时积累模组能力，逐步走向全品类供应。

在贸易摩擦背景下，射频国产化势在必行，我国除了拥有华为、小米、OPPO、VIVO、传音等知名手机品牌外，资本也在助推整个射频行业的快速发展。

据本文“二—（一）—2—2.7无线通讯芯片领域”内容可知，截至2020年12月份，有48家射频相关企业获得融资，投资机构涵盖了中金资本、红杉资本中国、小米长江产业基金、深创投等机构，以及韦尔股份、长盈精密、卓胜微电子、信维通信、春兴精工等手机概念股企业。在多方多维度推动下，国产射频芯片替代势必迈入不断加速的过程，整个行业将充分受益于5G手机换机的红利期。

3、芯片产能短缺蝴蝶效应初现

现如今“缺芯”困局不再仅限于汽车行业，已逐渐蔓延至手机、游戏机、安防等市场领域。

不同于2020年下半年的是，这次的缺货涨价涉及面较广，除摄像头主控芯片缺货之外，包括WiFi芯片、存储芯片、MCU、IPCSoC等核心零部件，均出现一货难求现象。

近日，越来越多的公司领导人对外表示，无法获得足够的芯片来生产他们的产品。苹果最近表示，部分新款高端iPhone的销售受到零部件短缺的限制。索尼周三表示，由于生产瓶颈，该公司可能无法在2021年完全满足其PS5的需求。集微网报道称，目前安防摄像头厂商所用的主控芯片、存储芯片、WiFi芯片等核心零部件均出现缺货情况。

就行业整体而言，不仅是消费电子领域，安防摄像头厂商所用的主控芯片、IPCSoC、存储芯片、WiFi芯片等核心零部件芯片供应均出现明显缺口。这和上游晶圆、封测产能紧张密不可分，存储芯片缺货最为严重，其次是主控芯片。

4、小结

针对目前波及范围如此之广的芯片供应短期缺货现象，有上游芯片厂商认为不能排除部分贸易商恶意囤货居奇，一旦这种设想被证实，那么晶圆厂短期扩充的生产线会造成日后产能利用率降低，并且造成行业产能进一步混乱。

三、集成电路产业2021年展望

如前所述，我国集成电路与海外大厂差距最小的就是第三代半导体，因为关于第三代半导体的研发普遍处于萌芽期，各国差距并不大，我国在某种程度上还具有先发优势。

而且第三代半导体还有希望突破摩尔定律，即使用第三代半导体材料的芯片即便采用成熟工艺制造，也有望达到先进工艺水平，而既有半导体产线中，我国先进工艺水平一直受制于人，故此第三代半导体有望助推我国芯片产业绕开光刻机限制，助推我国科技产业实现弯道超车。

（一）、既有半导体市场

据WSTS统计数据，细分统计数据中，2019年集成电路、光电器件、分立器件、传感器四类产品市场规模分别为3334亿美元、416亿美元、239亿美元和135亿美元，占比分别为81%、10%、6%和3%。

具体而言，集成电路又可分为逻辑芯片、存储芯片、处理器芯片和模拟芯片四种，其中逻辑芯片、存储芯片和处理器芯片为数字芯片。根据WSTS数据，上述四种品类2019年市场规模分别为1065亿美元、1064亿美元、664亿美元和539亿美元，占比分别为32%、32%、20%和16%。

从进出口额方面来看，据中国海关数据统计，2019年我国芯片的进口金额为3040亿美元，出口额1017亿美元，贸易逆差超过2000亿美元，自给率较低。据2020年8月4日国务院发布的《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，目标到2025年芯片自给率由目前的30%提高至70%，国产替代空间广阔。

据SEMI预测，2020年全球半导体生产设备的出货金额受到新冠肺炎的影响，同比下滑4%，但预计2021年同比增长24%，增至677亿美元（约人民币4,739亿元）。

另据Gartner预计，半导体专用设备市场规模2024年将增长至602.14亿美元。2020年-2024年年均复合增长率为6.27%。

未来随着下游应用端5G通信、计算机、消费电子、网络通信等行业需求的稳步增长，以及物联网、人工智能、汽车电子、智能手机、智能穿戴、云计算、大数据和安防电子等新兴领域的快速发展，集成电路产业面临着新型芯片或先进工艺的产能扩张需求，为半导体专用设备行业带来广阔的市场空间。

（二）、第三代半导体市场空间广阔

第三代半导体下游应用切中“新基建”中5G基站、特高压、新能源充电桩、城际高铁交主要领域。

以GaN、SiC为代表的第三代半导体材料与第一、二代半导体材料Si、GaAs不同，具有高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射等特性，可以实现更好的电子浓度和运动控制，在5G、新能源汽车、消费电子、新一代显示、航空航天等领域有重要应用。

由于成本较高，SiC的应用主要集中在工业和汽车领域，如高端电源、太阳能逆变器和UPS，SiC在高功率领域具备较好的表现，因此在电动汽车将是主要发展领域。GaN由于其优异的高频性能，未来在射频领域具备良好的发展空间。

据Omdia测算，全球SiC和GaN功率半导体销售收入预计将从2018年的5.71亿美元增至2020年底的8.54亿美元，至2029年底或超50亿美元，未来十年将保持年均两位数增速。

而且如前文所述，第三代半导体主要使用成熟制程工艺，我国在成熟制程领域有以中芯国际（688981）为代表的晶圆代工厂，以长电科技（600584）华天科技（002185）通富微电（002156）深科技（000021）为代表的封测厂商，上游设计领域，我国也具有以华为麒麟，韦尔股份（603501）等为代表的优质企业。

尤其是TC成立之后，我国芯片产业链继续高度整合，上述企业合作更为密切的背景下，研发效率会空前提升，我国科技产业极有可能借助第三代半导体实现弯道超车。

（三）、第三代半导体材料或专为功率半导体而生

第三代半导体材料由于其特有的高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射等特性，高度符合功率半导体工作特性。

功率半导体广泛应用于电网的发电端、传输端和用电端。发电端方面，新能源发电的兴起对电能转换需求更大，功率半导体可用作AC/DC、DC/AC转换器，输出稳定高品质电能到电网。

用电端方面，新能源电动车带来巨大增量市场；另外物联网、云计算、工业自动化、用电设备的升级、快充市场迅速崛起等因素也为市场整体贡献了显著增量。根据Omida预测，全球功率半导体市场规模有望从2020年的430亿美元增长至2024年的520亿美元以上，年均复合增长率约为5%。

根据IHS，2019年中国功率半导体市场规模为144亿美元，占全球市场约36%的份额，而主要器件国产化率均未超过50%，IGBT模组、MOSFET、晶闸管、整流器的国产化率更是只有30%多，国产替代空间广阔。

同时由于功率半导体技术更迭慢，制程相对逻辑IC工艺投资力度小，技术难度低、生态要求也更低，国产厂商更易突破。国内厂商有望伴随细分市场的高速成长带来较大的业绩弹性。而头部厂商更易产生规模效益和更低的渠道成本，未来受益国产替代进程市场份额提升将更为显著。

产能方面，目前主要功率半导体厂商在境内共有29条功率半导体产线，6条在建及拟建产线，建设充分的产能能够充分支撑下游需求的快速增长，为国产替代建立良好的基础。

中高端MOSFET领域，国内厂商研发及量产进度不断加快，如闻泰科技推出了针对5G电信基础设施的高耐用的功率MOSFET产品、超微型MOSFET和LFPAK56封装的P沟道MOSFET。

（四）、粤港澳大湾区是我国集成电路产业桥头堡

从区域市场来看，我国芯片需求占全球60%，其中60%来自于粤港澳大湾区，芯片需求覆盖了从消费电子到工业控制、家电和装备制造、汽车电子等各个产业。广东是我国信息产业第一大省，终端需求庞大。

2019年全国集成电路产量为2018.21亿块，同比增长7.2%，广东省集成电路产量363.24亿块，同比增长20.76%，占全国集成电路产量的18%。

2019年广东的集成电路产业主营业务收入超过1200亿元，其中集成电路设计业营业收入超过1000亿元，设计业营业收入全国第一，拥有广州和深圳两个国家级集成电路设计产业化基地，基本形成以广州、深圳、珠海为核心，带动佛山、东莞、中山、惠州等地协同发展的产业格局。

以粤港澳大湾区地区政策来看，深圳《深圳市进一步推动集成电路产业发展行动计划（2019-2023年）》，目标到2023年，集成电路产业整体销售收入突破2000亿元，设计业销售收入突破1600亿元，制造业及相关环节销售收入达到400亿元。引进和培育10家销售收入20亿元以上的骨干企业。

2019年初，广州市印发《广州市加快发展集成电路产业的若干措施》，10月9日，广东省印发《广东省培育半导体及集成电路战略性新兴产业集群行动计划（2021-2025年）》，目标到2025年，半导体及集成电路产业的年主营业务收入突破4000亿元，年均增长超过20%。

具体以广东省计划来看，广东省计划未来五年实现规模快速增长，计划到2025年，年主营业务收入突破4000亿元，年均增长超过20%。其中，集成电路设计业超2000亿元，形成3家以上销售收入超100亿元和一批销售收入超10亿元的设计企业；集成电路制造业超1000亿元，建成较大规模特色工艺制程生产线。

而且重点提及到2025年，设计行业骨干企业研发投入强度超过20%，全行业研发投入强度超过5%，发明专利密集度和质量位居全国前列。EDA（电子设计自动化）软件具备国产替代能力，集成电路设计水平进入国际先进行列。

并且实现一批龙头企业国际话语权显著提升，集聚一批创新能力强的“独角兽”企业、细分领域“单项冠军”和“专精特新”企业，产业链供应链国产化水平进一步提升。

纵览大湾区集成电路产业构成，广州在应用和制造领域具有一定优势；深圳、珠海在产品和设计领域具有优势；澳门具有世界领先的科研能力；香港具有知识产权保护领域的国际经验。将上述各地优势整合后，大湾区自然成为我国集成电路产业攻坚桥头堡。

四、结语

我国集成电路产业经历曾经的挫折后，如今在各项利好政策推动下，TC统一规划下，我国集成电路产业未来五年将迎来集中力量办大事的新时代。

如今由于多种因素扰动，全球芯片产能供给严重不足，行业景气度持续提升，经过近年来的艰苦发展，我国芯片产业已经获得长足发展，目前在9个主要细分领域中涌现出一批优质企业为国产替代进口提供底层保障。

尤其是以第三代半导体为代表的新兴芯片产业链，在晶圆代工工艺制成方面主要采用成熟工艺，而国内头部晶圆代工厂中芯国际目前14nm及以上工艺已足够成熟，故此第三代半导体未来发展的重中之重就是IC设计层面。幸运的是，我国IC设计领域已经出现以华为海思半导体，及韦尔股份为代表的一批优质企业。

叠加我国是全球唯一具有41个大类、207个中类、666个小类的完整工业体系的工业大国，具有第三代半导体下游的所有应用场景，为设计企业设计完成后流片试验提供保障。

同时粤港澳大湾区集成电路产业整合度极高，并且已经出台多项措施助推集成电路设计时必备工具“EDA工具”加速实现国产替代，未来有希望涌现出更多优质设计企业，助推我国第三代半导体实现关键领域国产替代，并在国际市场具有更高的核心竞争力，由此帮助我国科技产业实现弯道超车。