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2023-01-31
華為投資的這個產(chǎn)業(yè)，能不能讓中國彎道超車？
更新時間：2022-12-02 08:21:31作者：智慧百科
出品 | 虎嗅科技組
作者 | 丸都山、陳伊凡
編輯 | 陳伊凡
頭圖 | 視覺中國
如果說華為是對半導體扎根最深、布局最細的企業(yè)，應該沒人會有異議。
華為的哈勃投資，堪稱行業(yè)風向標。
從2019年4月成立哈勃投資至今，這家公司的足跡幾乎涉及半導體行業(yè)的每一個環(huán)節(jié)，第三代半導體，是其重點布局的領域之一。
11月15日，華為投資的北京天科合達宣布成功研制出“8英寸碳化硅襯底”，這項號稱第三代半導體行業(yè)中技術難度最高的襯底產(chǎn)品，此前僅有英飛凌、Wolfspeed、意法半導體等少數(shù)公司能夠掌握。
這是一個鼓舞人心的消息，在美國商務部工業(yè)安全局（BIS）宣布對出口管制進行針對性更新后，在第三代半導體領域國產(chǎn)替代方案的出現(xiàn)無疑會為中國的半導體產(chǎn)業(yè)注入一針強心劑。
倘若告訴你小到智能手機，大到超級計算機所使用的芯片都屬于“第一代半導體”的范疇，那么你大概率會驚訝于國內的半導體行業(yè)發(fā)展水平——“第三代半導體得厲害成什么樣子？”
但如果把這則消息分享給國際第三代半導體巨頭們，他們可能會一頭霧水，根本不理解什么是第三代半導體。
因為在國際上并沒有這個概念，所謂的“第三代半導體”的標準名稱是“寬禁帶半導體”。一位業(yè)內資深從業(yè)者告訴虎嗅，“第三代半導體”當初只是國內為了方便政府招商領導記住所創(chuàng)造出的名詞。
“第三代半導體與一、二代半導體之間不存在迭代關系，其應用場景也完全無法與第一代半導體相提并論?！边@位從業(yè)者表示。
當然，這并不代表第三代半導體沒有發(fā)展前景。實際上，第三代半導體如今已經(jīng)出現(xiàn)較之前龐大的市場需求，尤其是在新能源汽車行業(yè)爆發(fā)后。
只不過在這個名字之下，許多人認為它能夠解決中國芯片行業(yè)被“卡脖子”的問題，甚至被視為中國彎道超車的機會，因為第三代半導體并不需要使用先進制程——以此可以擺脫美國政府的單邊制裁。
但這個令資本、地方政府趨之若鶩的第三代半導體真能幫助中國芯片產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)“彎道超車”嗎？
一個被“誤解”的名字
在回答這個問題之前，我們還需厘清下，國內對于半導體“迭代”究竟是如何定義的。
首先需要明確一個概念，所謂幾代半導體，是以襯底材料作為區(qū)分標準。我們日常生活中接觸到形態(tài)各異的芯片，是由晶圓切割后封裝而成，而晶圓制備包括襯底、外延兩大工藝環(huán)節(jié)，可以簡單地理解成襯底是加工一切芯片的基礎。
傳統(tǒng)意義上，硅基半導體被視為第一代半導體，目前人類社會中95%以上的芯片使用的材料仍然是單晶硅，由于材料價格便宜，且產(chǎn)業(yè)鏈十分成熟，短期內硅基半導體的占比不會發(fā)生太大變化。
第二代半導體則是由砷化鎵、磷化銦材料為代表，這類化合物半導體具有高頻、抗輻射等特性，因此被應用在國防、航空航天、衛(wèi)星通訊等領域。
至于本文提到的第三代半導體，其標準名稱應該為“寬禁帶半導體”，這類材料以碳化硅、氮化鎵為代表，具有更高的禁帶寬度，適用于高溫、高壓、高功率場景。相比于單晶硅的便宜價格，第三代半導體使用的襯底價格昂貴，甚至會占到成本的將近70%。
禁帶寬度是決定“耐受高壓、通態(tài)電阻、導熱性能、耐高溫、耐輻射”等性能的因素。在新能源汽車行業(yè)出現(xiàn)之前，第三代半導體的主要應用場景集中在5G基站、高鐵、光伏逆變器等領域。
它最大的優(yōu)勢在于節(jié)能，公開信息顯示，高鐵上應用第三代半導體器件，能夠在減少動力系統(tǒng)體積的同時節(jié)能20%；在光伏逆變器領域，可以降低25%以上的光電轉換損失；智能電網(wǎng)領域能夠提高40%以上供電效率并降低60%的電力損失。
如果這么看，第三代半導體似乎和我們日常生活并沒有過多關聯(lián)。
的確，除了新能源汽車，在大多數(shù)情況下，第三代半導體的應用場景很難被人感知。而就目前來看，第三代半導體也完全不具備取代硅基半導體的能力。
以我們每天都會使用的智能手機為例，它的核心是處理器芯片及協(xié)處理器芯片，在分類上都屬于邏輯芯片，顧名思義，就是負責運算和邏輯判斷的芯片，這類芯片對于制程工藝的要求很高，比如我們經(jīng)常能聽見的“5nm芯片”“7nm芯片”等。
但就第三代半導體的發(fā)展情況來看，絕大部分還停留在“微米級”的制程工藝，而且它的特性更適合做功率器件，即電子裝置中，電能轉換與電路控制的核心，比如最簡單的二極管。
“第三代半導體根本不適合做邏輯芯片。”碳化硅行業(yè)公司綠能芯創(chuàng)董事長廖啟泊告訴虎嗅，“碳化硅、氮化鎵不會取代硅基，各有各的特性?！?/p>
因此，所謂靠第三代半導體解決先進制程被“卡脖子”的問題完全是無稽之談，也并不是彎道超車的機會。
但這是否意味著第三代半導體全無用武之地呢？
當然不是，由于第三代半導體材料具有耐高溫且導熱性能良好的特性，它被視為新能源汽車上功率器件的最佳替代品。
特斯拉是這個應用上，“第一個吃螃蟹”的企業(yè)。
中信證券曾在拆解特斯拉Model 3的研報中提到，Model 3采用48顆SiC MOSFET替代了84顆IGBT（絕緣柵雙極型晶體管），使體積、功耗大幅減小，為全車增加了續(xù)航里程。
Model 3是第一款在電機控制器中采用SiC MOSFET的電動車
這一里程碑式的創(chuàng)新迅速在新能源廠商中傳播，一把火點燃了中國的第三代半導體行業(yè)。
“特斯拉助推了中國第三代半導體在新能源汽車上的發(fā)展?！币晃辉趪鴥群蛧鈴氖露嗄臧雽w投資的投資人表示。
資本涌入，遍地開花
“在2019年之前，國內第三代半導體產(chǎn)業(yè)并不存在投資過熱的問題，甚至可以說是非常慘?！?/strong>一位第三代半導體創(chuàng)業(yè)者表示。
實際上，中國對于第三代半導體材料的探索并不算晚。國際上，最早的商品碳化硅器件誕生于90年代。前述投資人表示，幾十年前，他在國外一家頭部半導體設備廠商工作時，他們就已經(jīng)在看第三代半導體的項目了，彼時不投，是因為這個市場太小。這一點，在天岳先進的故事中得到了印證。
21世紀初，山東大學晶體研究所的蔣民華院士就組建了碳化硅課題組開始攻關，并成功研制出碳化硅材料所需要的單晶爐，并掌握了碳化硅的加工技術，實現(xiàn)了從單晶生長爐制造、單晶生長、襯底加工和應用的全部國產(chǎn)化試驗。
2011年5月，蔣民華院士逝世，由于碳化硅半導體此時并沒有成熟的市場作為支撐，鮮有企業(yè)愿意承接這一項目，課題也因此一度中斷。此時，從事工程器械的宗艷民得知這一項目后，果斷購買了山東大學碳化硅材料技術，成立了山東天岳先進科技股份有限公司，開始碳化硅材料技術的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)。
幾乎在同一時間，北京泰科天潤半導體也開始第三代半導體的研制，并在次年開始產(chǎn)線建設工作。
此時國內的第三代半導體產(chǎn)業(yè)最顯著的特點是，幾乎完全是民間資本在驅動，官方少有介入。
很大程度上，正如前文所提到的，地方政府對于“碳化硅”“氮化鎵”這些概念太過于陌生，這驅使當時的創(chuàng)業(yè)者們?yōu)椤皩捊麕О雽w”換上了“第三代半導體”這個存在歧義，但卻通俗易懂的名字。
2016年，勢單力薄的創(chuàng)業(yè)者們迎來了第一縷曙光。國務院國家新產(chǎn)業(yè)發(fā)展小組將第三半導體產(chǎn)業(yè)列為發(fā)展重點，國內企業(yè)擴大第三半導體研發(fā)項目投資，行業(yè)正式進入快速發(fā)展期。虎嗅根據(jù)公開資料統(tǒng)計，2016年上馬的第三代半導體項目有11個，平均投資金額上億元。
企業(yè)時間項目名稱投資額（萬元）江蘇華功半導體有限公司2016年1月年產(chǎn)硅基氮化鎵外延片24萬片項目119000河北普興電子科技股份有限公司2016年1月碳化硅外延產(chǎn)業(yè)化項目5000廈門瀚天天成2016年3月六英寸碳化硅外延生產(chǎn)線項目130000山東科恒晶體材料科技有限公司2016年7月年產(chǎn)12000片2英寸氮化鎵單晶基片項目10318青海矽珂電子科技有限公司2016年8月第三代半導體碳化硅材料產(chǎn)業(yè)化項目22600北京世紀金光半導體有限公司2016年8月寬禁帶半導體功能材料與功率器件產(chǎn)業(yè)化項目98600北京國聯(lián)萬眾半導體科技有限公司2016年8月第三代半導體材料及應用聯(lián)合創(chuàng)新基地9000南方半導體科技有限公司2016年9月第三代半導體產(chǎn)業(yè)南方基地200000江西德義半導體科技有限公司2016年11月年產(chǎn)600萬片新型半導體材料項目300000廈門芯光潤澤科技有限公司2016年12月碳化硅功率模塊研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目200000廈門華天恒芯2016年12月碳化硅生產(chǎn)線項目150000
2016年國內部分第三代半導體項目列表，單位（萬元）
而特斯拉Model 3的發(fā)布，也為其他新能源車廠指明了方向：原來第三代半導體是這么用的。Model3上，特斯拉把全部硅基功率器件改用碳化硅器件。
“在特斯拉之前沒有車廠想到用碳化硅來做替代?！绷螁⒉聪蚧⑿岜硎荆M管將全車的硅基功率器件換為碳化硅器件，成本上要貴300美元左右，但使用碳化硅器件后可以簡化水冷系統(tǒng)，在整車的總成本上反而會降低。對車廠來說是一樁更劃算的生意。
最重要的是，沒有一家車廠能夠拒絕續(xù)航里程增加5%-10%的誘惑。
有了官方背書和增量市場，此時的國內第三代半導體產(chǎn)業(yè)實際上已經(jīng)完成了從“導入期”到“成長期”的過渡，萬事俱備只欠產(chǎn)業(yè)資本注入。
這項工作由華為挑起了大梁。2019年8月，山東天岳先進的首份融資名單中，華為旗下的哈勃投資名字赫然在列，站在當時的視角，彼時的華為正在醞釀一個龐大的造車計劃。
為了不再重蹈海思的覆轍，華為選擇從源頭培育供應鏈。在隨后18個月，哈勃投資陸續(xù)注資7家第三代半導體公司，其中既包括天岳先進這樣的襯底片公司，也包括從事外延片生產(chǎn)的天域半導體，以及提供第三代半導體相關設備的蘇州晶拓。
被投企業(yè)參與輪次披露時間被投企業(yè)相關業(yè)務山東天岳先進股份有限公司A輪2019年8月碳化硅襯底材料北京天科合達半導體股份有限公司定向增發(fā)2019年10月碳化硅晶片蘇州東微半導體股份有限公司戰(zhàn)略融資2020年7月碳化硅功率器件瀚天天成電子科技（廈門）有限公司D 輪2020年12月碳化硅外延片廣東天域半導體股份有限公司戰(zhàn)略融資2021年7月碳化硅外延片蘇州晶拓半導體科技有限公司戰(zhàn)略融資2021年12月第三代半導體設備北京特思迪半導體設備有限公司Pre-A輪2022年2月第三代半導體設備
哈勃投資參與的第三代半導體產(chǎn)業(yè)投融資事件
華為帶給天岳先進的影響是立竿見影的。在華為融資之前，天岳先進的估值為10億元，而在短短一年后，這家公司的估值飆升至100.95億元。
更大的影響則是華為加快了整個行業(yè)的投資進度。第三方調研機構CASA Research的統(tǒng)計顯示，在2018年中國大陸共發(fā)生4起圍繞第三代半導體的投資，涉及金融60億，而到了2019年共有14起投資事件，涉及金額達220.8億元。
也是在這一時期，國內新能源車廠開始效仿特斯拉，將第三代半導體器件用于新車。2020年，比亞迪漢EV車型下線，該車搭載了碳化硅 MOSFET模塊，加速性能與續(xù)航顯著提升；2021年，比亞迪唐EV加入碳化硅電控系統(tǒng)；2021年4月，蔚來ET7搭載具備碳化硅功率模塊的第二代高效電驅平臺。
由此，第三代半導體產(chǎn)業(yè)迎來真正的市場爆發(fā)階段。根據(jù)《2020“新基建”風口下第三代半導體應用發(fā)展與投資價值白皮書》內容，2019年我國第三代半導體市場規(guī)模為94.15億元，預計2025年市場規(guī)模將達到623.42億元。
地方政府更是大刀闊斧引進第三代半導體項目，遍地開花。根據(jù)第三方分析機構芯謀研究的文章分析，2020年，我國各地方發(fā)布的第三代半導體相關政策就有數(shù)十條，覆蓋了超十個省（含直轄市）。
不過，在一片欣欣向榮的景象之下，國內第三代半導體企業(yè)似乎并未真正被市場所接納，海量投資換來的高光時刻似乎并未持續(xù)太久。
瘋狂過后的一地雞毛
“哈勃投資曾主動考察過我們的項目，但這些項目還處于立項階段，我們都不知道該怎么和哈勃的人講?！币晃粯I(yè)內人士向虎嗅表示，2021年哈勃投資在全國范圍內搜集第三代半導體項目，讓許多硅基半導體企業(yè)也開始謀劃上馬碳化硅或是氮化鎵項目。
但是，華為對于第三代半導體的熱忱在2022年年初戛然而止。
2022年2月，哈勃投資入股特迪斯半導體，后者主要從事化合物半導體設備的研發(fā)與制造，而在此之后華為至今再未染指第三代半導體行業(yè)。
一位從事半導體行業(yè)研究人士向虎嗅表示，現(xiàn)階段國內第三代半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平可能還無法滿足華為造車的需求，因此華為暫時停止了對產(chǎn)業(yè)的投資。
這里我們可以拿比亞迪數(shù)據(jù)作為參考，在今年6月的一份交流紀要中，比亞迪披露了目前公司碳化硅器件的采購情況：在主要應用于車載OBC（充電機）的大功率單管產(chǎn)品中，比亞迪經(jīng)臺灣漢磊代工，自供率實現(xiàn)65%-70%，余下由深圳埃斯科等廠商采購。
在碳化硅模塊芯片的采購上，70%來自博世，20%來自意法半導體，少數(shù)來自科銳（更名前的Wolfspeed），而國內廠商無一家入選。
原因在于，目前碳化硅器件的成本端國外更有優(yōu)勢。比亞迪方面表示，科銳等市占率領先的大廠在良率上可以實現(xiàn)75%以上，國內的良率55%-60%左右?；⑿峋瓦@一數(shù)字向業(yè)內人士求證，對方表示“理想狀態(tài)下能夠達到50%的良率，而且只有少部分國內廠商的產(chǎn)品能夠滿足車規(guī)級的穩(wěn)定性要求”。
云岫資本合伙人兼首席技術官趙占祥表示，因為在第三代半導體上很多制造、器件、封裝、材料等工藝還沒有大規(guī)模使用，還有許多不成熟的地方，其次是在具體的市場應用上，還沒有各種細分市場中廣泛使用，生產(chǎn)工藝和市場應用上還需要花很多時間把他們做穩(wěn)定。
第三代半導體屬于偏工藝端的產(chǎn)業(yè)，從設計難度來說，技術含量不高，難在工藝上。
由于第三代半導體的材質較為特殊，以碳化硅為例，它的莫氏硬度（一種礦物硬度標準）可以達到9.5級，僅次于金剛石（10級），加工難度比硅基半導體要難得多。
廖啟泊向虎嗅表示，在碳化硅產(chǎn)業(yè)的芯片端，盡管有六七成的工藝流程與硅基半導體相同，但核心工序的加工條件完全不同：比如硅基芯片可以在常溫狀態(tài)下完成離子注入，碳化硅材料在這道工序上需要高溫。
而且，材料的硬度與脆性往往是呈正相關的，碳化硅材料極高的硬度也讓其在加工過程中存在碎片、卷曲的風險，因此在良率上遠不及硅基半導體。
導電型碳化硅襯底片，圖片來源：天岳先進
顯然，硅基半導體產(chǎn)業(yè)的制造經(jīng)驗很難直接套用在第三代半導體產(chǎn)業(yè)上，但國外在該領域商品化起步較早，因此在良率及成本上控制較好。
此外，國外的行業(yè)巨頭們目前都掌握了一定的準入門檻：如意法半導體的應用經(jīng)驗與封裝，Wolfspeed的8英寸產(chǎn)品開發(fā)能力，英飛凌和羅姆的設計能力，還有安森美的垂直整合。短時間內，國內半導體公司還很難與海外巨頭相競爭。
第三方研究機構Yole的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，在2021年，上述五家企業(yè)已經(jīng)掌握全球88%的碳化硅市場份額。在氮化鎵行業(yè)中，市場也基本被富士、東芝、飛利浦等國外廠商所主導。
而在技術與工藝的差距之外，國內對于第三代半導體應用端的開發(fā)也較為滯后。
“特斯拉Model 3改用全車碳化硅讓中國的車企有了一個借鑒的起點，類似這種應用端的創(chuàng)新國內是需要補足的?！绷螁⒉聪蚧⑿岜硎荆ㄌ蓟柙趦鹊牡谌雽w產(chǎn)業(yè)，其實在國內有很大的增量市場。
以光伏逆變器產(chǎn)業(yè)為例，中國擁有全球最大的三家光伏逆變器企業(yè)：陽光電源、華為智能光伏、錦浪科技，近年來這些企業(yè)正逐步將硅基IGBT換為能量傳導效率更高的碳化硅器件，另據(jù)第三方產(chǎn)業(yè)研究機構前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計，僅國內的光伏逆變器市場，目前的產(chǎn)業(yè)規(guī)模就高達460億元。
如果未來國內第三代半導體的應用端能夠打開市場，那么即使技術不及國外巨頭，但至少在成本上一定會有所降低。一位資深從業(yè)人士向虎嗅透露，在半導體行業(yè)中，通常情況下，如果產(chǎn)能提高一倍，成本至少能夠下降18%。
不過，就目前來看，行業(yè)內針對第三代半導體的投資已經(jīng)有收緊的勢頭。一位業(yè)內人士說，他觀察到，今年和他接觸的地方政府已經(jīng)不怎么簽大型的半導體項目了，反而開始關注一些光伏之類的項目。
而多位投資人和業(yè)內人士都向虎嗅證實，盡管第三代半導體在前兩年遍地開花，成為地方政府眼中的香餑餑，但真正做起來的項目寥寥?！八麄儗ν庑Q金額總是很大。”一位業(yè)內人士表示。
另外，一些項目立項之后，往往由于各種原因中途夭折，例如對材料的掌握遠遠不足、對工藝的把握遠遠不夠，等等，還有更關鍵的問題就是買不到設備。
一位業(yè)內人士向虎嗅透露，第三代半導體在芯片端的設備以二手的六寸線設備為主，其中部分核心設備，如注入機、光刻機、刻蝕機、濺射臺等，目前國內還不具備成熟的解決方案，而上述設備在國外也因產(chǎn)線升級而早早停產(chǎn)，因此無論是硅基半導體，還是第三代半導體，只要是六英寸規(guī)格的設備，都需要在二手市場中淘換。
與此同時，過去幾年國內硅基半導體相關產(chǎn)能的數(shù)輪擴張，已經(jīng)讓二手市場的六寸線設備所剩無幾，給第三代半導體行業(yè)的投建造成了阻礙。
由于硅基半導體與第三代半導體互補的特性，因此“借助第三代半導體幫助國內半導體產(chǎn)業(yè)彎道超車”的說法恐難成立。
至于國內相關企業(yè)能否在這一賽道中實現(xiàn)“異軍突起”，不可否認的是，新能源相關行業(yè)的出現(xiàn)給第三代半導體產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了崛起的條件，哈勃投資等產(chǎn)業(yè)基金的強勢進場緊接著又助推了一把，但無論是產(chǎn)業(yè)規(guī)模還是核心競爭力，都與國外巨頭相比仍有不小的差距。
不僅如此，多位業(yè)內人士都向虎嗅表達了一個觀點，許多在第三代半導體上耕耘的公司，市場集中度很高，核心還是在材料和工藝，沒有人愿意把核心的工藝配方變成標準，交給代工廠。因此，很多時候，第三代半導體行業(yè)的頭部效應尤為明顯，且基本都是IDM的模式為主，留給創(chuàng)業(yè)公司的空間并不大。但業(yè)內人士同時表示，在一些特殊工藝或是器件上，還是會有一些能力很強的小公司，能夠找到生存的機會。
但不管怎么樣，“現(xiàn)在投資行業(yè)把第三代半導體這個東西炒得太熱了，很多創(chuàng)業(yè)企業(yè)的估值并不合理?！币晃毁Y深半導體投資人認為，第三代半導體產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的拐點可能比較接近，但遠沒到實現(xiàn)的時候。
這位投資人告訴虎嗅，半導體行業(yè)并不是一個能夠“大力出奇跡”的行業(yè)，相較于動輒幾百億的投資，第三代半導體產(chǎn)業(yè)更需要的是，用時間去解決產(chǎn)品與技術的難題。