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      4. 半導體國產化進入新階段,芯片需求迎來復蘇

        日期:1970-01-01 訪問量:1864 類型:

        01新安全保障新發展,新制造創造新未來


        1.1 中國芯仍是安全發展之重,國產化率提升需從制造源頭解決


        美國《出口管理條例》的修訂已將半導體國產替代推至國家安全發展的重要位置上。從 2017 年美國便開始指出中國半導體發 展對美國構成“威脅”,隨著 2018 年中興事件發酵,美國對中國半導體產業的打壓加速。2019 年 5 月美國商務部宣布將華為列入實體名單,禁止美國企業采購華為產品。緊接著在 2020 年,美國 宣布一系列制裁措施,直接導致華為海思芯片和華為手機出貨銳 減,以及中芯國際被美方列入“軍事最終用戶”,出口環節受到限 制。2021 年美國將七家中國相關實體添加到其出口管制清單中。2022 年美國總統拜登簽署《芯片與科學法案》,禁止獲得聯邦資金 的公司在中國大幅增產先進制程芯片,同年 10 月美國商務部工業與安全局發布對《出口管理條例》進行修訂,進一步限制中國在先進計算、半導體制造領域獲得或使用美國產品及技術。隨著美國對中國科技硬件、軟件、航天航空等產業的制裁持續升級,國產替代迫在眉睫。


        半導體設備及材料是半導體芯片制造的基石,晶圓代工環節更是產業鏈中不可或缺的核心環節。根據二十大報告中指出,“以 新安全格局保障新發展格局”,堅持安全與發展并重被擺在了更加重要的位置。




        由于疫情、全球通貨膨脹及經濟疲軟等因素,迫使臺積電、 世界先進等晶圓代工廠商調整原有資本開支計劃,其中,中芯國 際逆勢擴產,彰顯公司中長期發展信心。根據 wind 數據顯示, 2022 年前三季度,臺積電、聯電、格芯、中芯國際、華虹半導體 資本開支分別為 1,677.65 億元、24.00 億元、146.82 億元、 302.09 億元、47.22 億元,根據半導體行業觀察及 Gartner 數據, 我們預計 2022 年臺積電、聯電、格芯、中芯國際、華虹半導體資 本開支分別將達到 3,007.20 億元、214.80 億元、322.20 億元、 358.00 億元、85.92 億元,其中,根據中芯國際三季報顯示,公司 2022 年資本支出預期從 320.5 億元上調至 456.0 億元,主要系支 付長交期設備提前下單的預付款。根據集微咨詢數據顯示,2021 年全球晶圓代行業資本開支為 509.88 億美元,預計 2022-2023 年受益先進制成擴產,晶圓代工行業資本開支將維持在600億美元以上,2023 年之后資本開支將逐年下滑,預計到 2025 將達到 519.59 億美元。


        國內半導體設備、零部件、材料國產化率持續提升,自主可控能力不斷增強。從國內半導體設備來看,刻蝕設備、等膜沉積設備、清洗設備、CMP設備、涂膠顯影設備國產化率超過5%,其 中,CMP 設備和清洗設備國產化率分別達到 10%、20%。根據中研普華數據顯示,2021年我國半導體設備市場規模為 1244億元, 預計 2025 年將達到 2580 億元,CAGR 為 20.01%;在國內半導體精密部件領域,國產化率超過 5%的有 Quartz(石英)、Shower head(反應腔噴淋頭)、Edge ring(邊緣環)、Pump(真空泵)、 Ceramic(陶瓷件)。根據華經產業研究院數據顯示,2021 年我國半導體設備零部件市場規模為 74 億美元,預計 2030 年將達到 140 億美元,CAGR為7.34%;在國內半導體材料領域,我國光刻膠輔助材料、電子特種氣體、化學試劑、靶材、CMP 材料國產化率超過 10%,其中,化學試劑國產化率 40%、電子特種氣體國產化率 30%、光刻膠輔材國產化率 25%、靶材國產化率 20%。根據中商產業研究院和億歐網數據顯示,2021 年我國半導體材料市場規模 約 99 億美元,預計 2025 年將達到 250 億美元,CAGR 為 26.06%。


        隨著國內晶圓代工廠擴產計劃繼續推進,相關國產廠設備、 材料、零部件廠商有望加速國產替代進程。半導體設備、零部件、 材料領域已涌現出一批優質的國產企業,產品已陸續通過中芯、 華虹、長存等晶圓代工廠的驗證。美國接連出臺一系列政策壓制 國產半導體產業發育,我們認為產業鏈國產化會再次迎來加速。


        2020-2022 年 11 月 25 日半導體設備材料及零部件板塊 PE 均 值分別為 213.38、122.29、148.31X,EPS 分別為 0.51、1.04、 1.47 元,根據 wind 一致預期(剔除奇異值、極端值)作為參考, 2022-2024 年板塊 PE 將達到 83.86、76.12、53.83 X,EPS 將達 到 1.94、2.73、3.68 元。


        1.2 Chiplet(芯粒)技術協同先進封裝,半導體制造有望超越摩爾定律


        Chiplet(芯粒)有望在后摩爾時代發展成為一種新的芯片生態。Chiplet 稱為“芯粒”或“小芯片”,通過將功能豐富、面積較大的 芯片拆分成多個小芯片,再把這些特定功能的 Chiplet 通過先進封 裝技術集成在一起組成一個系統級芯片,以實現一種新形式的 IP 復用。根據摩爾定律半導體芯片上集成的晶體管和電阻數量將每 18 到 24 個月將增加一倍。芯片工藝發展至今,由于硅的工藝發展 趨近于其物理瓶頸,摩爾定律曲線逐步放緩。相較于 SoC(系統 級芯片,Chiplet 具有高性能、低功耗、高面積使用率以及低成本 等優勢,有望成為摩爾定律延續的關鍵。




        通過先進封裝技術來滿足系統微型化、多功能化成為延續摩爾定律的重要手段。先進封裝指處于前沿的封裝形式和技術,是提高連接密度、提高系統集成度與小型化的重要方法,技術包括帶有倒裝芯片(FC)結構的封裝、晶圓級封裝(WLP)、系統級封裝(SiP)、2.5D 封裝、3D 封裝等。根據 IC Insights,28nm 制 程節點的芯片開發成本為 5,130 萬美元,16nm 節點的開發成本為 1 億美元,7nm 節點的開發成本需要 2.97 億美元,5nm 節點開發 成本上升至 5.4 億美元。由于集成電路制程工藝完成突破需要較長的周期,通過先進封裝技術提升芯片整體性能成為了集成電路行 業技術發展趨勢。


        先進封裝技術是 Chiplet(芯粒)前提和基礎,Chiplet 對先進封 裝工藝提出更高的要求。Chiplet 技術需要將單個大硅片“切”成 多個,接著通過封裝級整合。由于單個硅片上的布線密度和信號傳輸質量要遠遠高于 Chiplet 之間的,使得適配的先進封裝技術必須具備高密度、大帶寬布線的特點,盡可能的提升在多個 Chiplet 之間布線的數量并提升信號傳輸質量。2022 年 3 月,Chiplet 的高速互聯標準 UCIe 正式推出,發起人為 Intel(英特爾)、AMD(超 威半導體)、ARM、高通、三星、臺 積電、日月光、Google Cloud、Meta 和微軟等十家公司。UCIe 聯盟為 Chiplet 制定了多 種先進封裝技術,包括英特爾 EMIB、臺積電 CoWoS、日月光 FoCoS-B 等。


        《美國芯片與科學法案》出臺促使半導體國產替代的迫切性進一步提高,Chiplet(芯粒)技術被寄予厚望。2022 年 8 月《美國 芯片與科學法案》正式通過,法案將采取給美本土芯片行業提供 巨額補貼,給半導體和設備制造提供投資稅收抵免等一系列措施, 以鼓勵企業在美國建廠。另一方面,附加條例中提出接受補助的 企業不得在對美國安全造成威脅的國家新建或擴大某些半導體的 生產能力(主要是 28nm 以下),其 10 年內有效。美國對中國技術 封鎖持續升級,尤其是在高端芯片制成領域。在此背景下,Chiplet 作為能在短期大幅提升芯片能效的封裝技術,有望成為國 產替代新陣地。




        Chiplet(芯粒)技術能降低芯片設計和驗證的時間及難度,同時 也具備低成本及降低對先進制成的需求,也可以打動 IP 的內部復用。當 Chiplet 技術成熟之后,通過對現有芯粒的疊加及少量驗證, 可以快速設計出大量新產品。


        未來 Chiplet(芯粒)市場規模將迎來高速成長,先進封裝作為 Chiplet 的基礎,市場規模也將持續提升。根據集微網及 Yole 預測數據顯示,2021 年全球先進封裝市場規模為 321.0 億美元,預計 2027 年將達到 572.0 億美元,CAGR 為 10.1%。根據觀察者網及灼識咨詢數據顯示,2021年全球Chiplet市場規模為18.5億美元, 預計 2025 年將達到 84.0 億美元,CAGR 達到 46.0%。

        Chiplet(芯粒)技術代表著更多異構芯片和各類總線的加入, 整個芯片制造過程將會變得更加復雜。從整個芯片制造環節來看, Chiplet 技術將對 EDA 廠商、晶圓制造、封裝、IP 供應商、Chiplet 產品及系統設計等環節帶來影響。


        1.3 國產大飛機交付在即,航空制造樹立新的里程碑


        中國商飛首架 C919 將在今年年底交付東航,計劃 2023 年上 半年滿足民航局規章要求后投入商業運營,其余東航 C919 訂單預 計 2023、2024 年完成交付,2023 年將是國產大飛機驗證交付和 量產的關鍵時點。2007年,大型客機項目組正式成立;2009年, 中國商飛發布首個單通道常規布局 150 座級大型客機機型代號 “COMAC919”,簡稱“C919”,同年 C919 樣機主體結構在上海 交付;2015 年,C919 首架機總裝下線;2017 年,首架 C919 完 成首飛;2021年,東方航空與中國商飛正式簽署首批 5架C919購 機合同;2022 年,C919獲中國民用航空局頒發的型號合格證,同 年七家租賃公司與中國商飛簽署 300 架 C919 飛機訂單和 30 架 ARJ21 飛機訂單。


        全球飛機交付市場呈現雙寡頭壟斷局面,C919 規模量產后有 望改善波音、空客壟斷市場的局面。根據中商產業研究院數據顯 示,從 2021 年全球飛機交付占比情況來看,空客公司占比為 59%, 波音公司占比 33%,中國商飛占比 2%。C919 對比歐洲空客 A320-200和美國波音B737-800,三種機型都屬于窄體飛機(座位 數 100-200),其性能指標與售價相差不大。C919 商業化落地有望 推動國內民航產業鏈高速發展,標志著我國航空業進入新階段。




        根據公開資料統計,目前下單 C919 的客戶達到 34 家,訂單 總和為 1085 架,其中海外訂單數量 34 架。根據 C919 單機價值 量 0.99 億美元進行測算,目前訂單總價值量達到 1074 億美元。2022 年 11 月,第十四屆中國國際航空航天博覽會開幕,中國商飛攜手 C919 和 ARJ21 首次亮相中國航展,當日國銀金租、工銀金租、建信金租、交銀金租、招銀金租、浦銀租賃和蘇銀金租 7 家租 賃公司與中國商飛公司簽署 300 架 C919 和 30 架 ARJ21 飛機確認訂單。


        從全球各地區客機機隊預測數據來看,2041 年中國有望超越北美、歐洲,成為全球客機數量最多的國家。根據中國商飛公司 市場預測年報數據顯示,2021 年全球客機總量為 20,563 架,預計 到 2041 年將達到 47,531 架,CAGR 為 4.28%,其中,2021 年中 國客機共有 3,695 架,占全球客機總量的比例為 17.97%,預計到 2041 年將達到 10,007 架,CAGR 為 5.11%,占全球客機總量的比 例將達到 21.05%。


        未來 20 年國內客機市場行業規模將達到萬億級,其中 C919 屬于單通道噴氣客機,其市場空間也將達到千億級。根據客機單 機均價 1.83 億美元測算,2021 年全球客機市場規模為 3.76 萬億 美元,預計 2041 年將達到 8.70 萬億美元,CAGR 為 4.28%,其 中,2041年渦扇支線客機市場規模為 2205億美元;單通道噴氣客 機市場規模為 3.64 萬億美元;雙通道噴氣客機市場規模為 2.54 萬 億美元。根據測算,渦扇支線客機小、中、大型單機價值量分別 為 0.31、0.48、0.52 億美元;單通道噴氣客機小、中、大型單機價值量分別為 0.90、1.17、1.35 億美元;雙通道噴氣客機小、中、 大型單機價值量分別為 3.00、3.88、4.84 億美元。由此推算 2041 年國內客機市場規模將達到 1.83 萬億美元,2021 年國內客機市場 規模為 6762 億美元,CAGR 將達到 5.07%,其中,2041 年渦扇支線客機市場規模為 498 億美元;單通道噴氣客機市場規模為 7474 億美元;雙通道噴氣客機市場規模為 6630 億美元。


        大飛機主要由機體、發動機、航電系統、機電系統組成,成 本占比分別為 30-35%、20-25%、15-20%、15-20%,其中,航電 系統又稱航空電子系統,包含人機交互系統、飛行狀態傳感器系 統、導航系統、外部傳感器系統、任務自動化系統等。假設航電系統占大飛機總成本 20%,根據測算 2021 年全球及我國客機航電 系統市場規模分別約 7500、1400 億美元,預計 2041 年將分別達到 17400 億美元、3700 億美元。




        我們認為伴隨國產大飛機訂單和交付放量,上游供應商將迎來較大的投資機會,其中,電子零部件、軍工半導體、新材料、 激光雷達等領域空間廣闊。


        02需求終會復蘇,創新仍將持續


        2.1 電池管理系統(BMS)國產替代邁入深水區,應用領域持續升維


        BMS 即電池管理系統,其性能優劣直接決定電池組的使用壽 命。一個合適的電池管理系統能夠在充分發揮電池優越性能的同 時,給予電池最佳的保護。電池管理系統的基本功能具體可分為感知、決策以及執行三個方面,主要是對電池包進行實時監控,采集剩余電量、電池狀態、電流等信息,防止電池過充、過放、過壓、過流、過高溫, 例如決策層的電池狀態分析包含電池荷電狀態(SOC)/健康狀態 (SOH)估算,通過監測數據做出反饋,指導 BMS 進行控制管理, 執行層的充放電+均衡控制是整個電池管理流程的核心。


        電芯監控、荷電狀態(SOC)、均衡三大核心技術造就 BMS 行業高壁壘。其中 SOC 估算精度越高,對于相同容量的電池,可 以使電動車有更高里程。高精度 SOC 估算可以使電池組發揮最大 效能,目前最常采用的計算方法有安時積分法和開路電壓標定法, 通過建立電池模型和大量的數據采集,將實際數據與計算數據進 行比較,需要長時間大量數據積累。


        均衡技術主要分為主動均衡與被動均衡。被動均衡一般通過電阻放電的方式,對電壓較高的電池進行放電,以熱量形式釋放 電量,在充電過程中為其他電池爭取更多充電時間。主動均衡是 一種復雜的均衡技術,在充電和放電循環期間,使得電池單元內 的電荷得到重新分配,從而縮短充電時間,延長放電使用時間。主動均衡電路更加復雜,成本更高。當前國內主流廠商電池管理系統(BMS)系統在荷電狀態 (SOC)估算精度上已實現一致,但測量精度以及均衡方式上相 較國外主流廠商具有一定差距。根據佐思產研數據,國外和國內廠商在電壓/電流的測量精度上分別為 0.1%FS 和 0.5%FS, 并且國外主流廠商采取性能更加優越的主動均衡方式。




        BMS 下游應用廣泛,具體包括消費端(3C 數碼)、動力電池(電動車)和儲能電池(國防軍工、可再生能源、通訊、醫療健康等),電動汽車產業快速成長推動 BMS 的快速發展。消費端受到快充和 5G 等新技術的拉動,市場規模有望穩步提升。快充技術能夠大大降低充電時間,目前已逐漸成為智能手機的標配,對 BMS的電量管理能力提出更高的要求。5G技術在豐富 手機功能的同時加入了更多高性能元器件,進一步提升手機能耗, 根據中新經緯數據,截止 2022 年 11 月,5G 手機占比高達 60%。


        工業端應用主要包括電動工具、無人機、工業機器人等。根 據 Allied Market Research 統計數據,預計 2027 年全球無線電動 工具市場規模將達到 277億美元,2020-2027年的年均復合增長率 預計達8.85%。工業機器人領域,根據華經產業研究院預測,預計 到 2023 年全球工業機器人銷售額可達 176.1 億美元。其中,中國 是工業機器人最大的消費國,預計 2023 年銷售額可達 589 億元。

        新能源汽車市場快速增長帶動了 BMS 需求。根據 QYResearch 數據,全球汽車 BMS 市場規模預計到 2027 年會增 至 884.74 億元,2021-2027 年年均復合增長率高達 26.35%。而從 一覽眾咨詢所公布的數據顯示,國內新能源汽車 BMS 市場規模預 計在 2025 年達到 87.7 億元,2021-2025 年年均復合增長率將為 11.47%。




        電化學儲能產業鏈上下游明晰,產業鏈上游為原材料、設備 提供商,中游為系統集成商及安裝商、系統運營商,下游為終端 用戶。其中,上游原材料包括正負極材料、電解液、隔膜、結構 件等,設備包括電池組、電池管理系統(BMS)、能量管理系統 (EMS)和儲能變流器(PCS)。中游儲能系統集成商根據終端用 戶需求,將儲能設備及配套設施進行整合,并設計出適用于各場 景的儲能服務系統。下游終端用戶包括發電端如風、光、傳統電 站,電網端如電網公司,和用戶端如家庭用戶、工業園區等三部 分。根據高工產業研究院(GGII)數據顯示,2021 年國內儲能電 池出貨量達到 32GWh。


        儲能鋰電池出貨量的增長顯著帶動了電池管理系統(BMS)設 備的需求。Market and Markets 預計 2027 年以 BMS 為核心的電 池儲能系統市場規模將達到 151億美元,2022-2027年年均復合增長率為 27.97%。根據高工產研的數據,中國儲能 BMS 市場規模 預計會在 2025 年達到 178 億元,2021-2025 年年均復合增長率高 達 47.12%。


        電池管理系統(BMS)核心部件電池管理芯片(BMIC)是當前行業競爭的關鍵點,先發優勢尤為重要。電池管理芯片針對電池提供 電池計量、狀態監控及電池保護、充電管理等功能,有效解決荷 電狀態估算、電池狀態監控、充電狀態管理以及電池單體均衡等 問題,以達到保證電池系統的平穩運行并延長電池使用壽命的目 的,主要產品包括電池安全芯片、電池計量芯片、電池充電管理 芯片。


        電池管理芯片(BMIC)國產替代需求迫切,2022 年國產化 率較低僅為 10%左右。據 Mordor Intelligence 數據顯示,2018 年全球電池管理芯片市場規模為 68 億美元,預計到 2024 年將增長至 93 億美元,年均復合增長率為 5.36%。近年來,隨著下游應用領域不斷拓展,客戶對電池管理芯片產品的性能要求不斷提升,推動電池管理芯片不斷向高精度、低功耗、微型化、智能化方向發展,未來機遇和挑戰并存。




        消費電子領域電池管理芯片(BMIC)國產替代優勢逐步凸顯。雖然當前整體電池管理芯片市場仍被德州儀器(TI)、亞德諾半導體(ADI)等國外企業所占據,但國內廠商逐漸在主流手機市場完 成國產替代,并在 TWS 耳機等新興消費電子市場上占據優勢地位。南芯科技電荷泵大功率充電系列產品已通過國內多個知名手機品 牌廠家的認證,并已實現大規模穩定量產。根據 Frost & Sullivan 研究數據顯示,以 2021 年出貨量口徑計算,其電荷泵充電管理芯片位列全球第一,升降壓充電管理芯片位列全球第二、國內第一 。工控領域電池管理芯片(BMIC)正處于國產替代成長期。在電動自行車、電動工具、掃地機器人以及小型儲能市場,國內芯片廠商也在加緊進行驗證測試。例如賽微微電產品在工控領域表 現出色,根據賽微微電招股書數據,2020 年其輕型電動車、電動工具全球市占率較高,分別為 13.33%-21.26%、8.42%-12.65%。


        汽車領域電池管理芯片(BMIC)技術門檻非常高,以模擬前端芯片(AFE)為首的車規級芯片研發之路任重道遠。車規級電 池管理系統(BMS)系統的核心芯片主要包括車規級 AFE、微控制單元(MCU)、數字隔離通訊接口芯片等,其中,AFE 負責高精度電池電壓等信息采集,MCU 進行計算和控制,數字隔離通訊接 口芯片則實現高低壓模塊間的電氣隔離功能。其中 AFE 芯片需要 對高壓信號進行采樣,對芯片模擬性能要求高,需要采用高壓單 片集成工藝(BCD),而國內企業在這塊相對薄弱。另外,因為涉 及到車輛動力系統,還需要滿足 ISO 26262 ASIL D 的功能安全等 級要求,車規 AFE 芯片門檻非常之高。


        車規級芯片對于性能指標、使用壽命、可靠性、安全性、質 量一致性的要求之高,是消費電子芯片難以匹敵的。相比于消費 芯片及一般工業芯片,汽車芯片的工作環境更為惡劣:溫度范圍 可寬至-40℃~155℃、高振動、多粉塵、電磁干擾等。由于涉及人 身安全問題,汽車芯片對于可靠性及安全性的要求也更高,一般 設計壽命為 15 年或 20 萬公里。“車規級”芯片需要經過嚴苛的認證流程。一方面,車規芯 片需要經過 AEC-Q 系列認證——模擬汽車使用環境對芯片進行的 可靠性測試認證,在符合芯片規定的使用條件下,能夠正常使用, 且所有的性能指標都是滿足規格書的要求。另一方面,需要經過 汽車安全完整性等級(ASIL)認證。ISO26262 確定了四種 ASIL 等級 — A、B、C 和 D。ASIL A 代表最低程度的汽車危害,ASIL D 則代表最高程度的汽車危險。安全氣囊、防抱死制動系統和動力 轉向系統必須達到 ASIL D 級,這是應用于安全保障的最嚴苛等級, 因為其失效帶來的風險最高。而安全等級范圍的最低等級,如后 燈等部件,僅需達到 ASIL A 級即可。大燈和剎車燈通常是 ASIL B 級,而巡航控制通常是 ASIL C 級。




        2.2 絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)+碳化硅(SiC)等汽車功 率半導體從估值彈性到業績彈性


        新能源汽車的快速崛起,帶動車用絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)市場規模實現快速增長,成為功率半導體增長最快的細分應用領 域。比亞迪半導招股書數據顯示,2020 年工業控制是 IGBT 最大的 下游應用領域,占比達 33.5%,新能源汽車占比 14.2%。未來,車 電動化、智能化推動車規級 IGBT 成為增長最快的細分領域,新能 源汽車預計在 2024 年將超過工業控制成為 IGBT 下最大的下游應用 領域,年均復合增長率達到 29.4%。


        功率半導體器件國產替代趨勢不斷加速,絕緣柵雙極型晶體 管(IGBT)國產化率有望進一步提升。新能源汽車崛起帶來了大量 的市場需求,國家高度重視 IGBT 等半導體產業的發展,國產替代 成為驅動行業發展的主要因素,據華經產業研究院數據顯示, IGBT 自給率正在不斷提升,從 2015 年的 10.1%迅速上升至 2021 的 19.5% 。


        IGBT7 為最新絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)技術,發展前景廣闊。自上世紀 80 年度 IGBT 開啟工業化應用以來,IGBT 技術經歷 了豐富的技術演變,涌現出七代不同的 IGBT 技術方案。2012 年三 菱電機推出第七代 IGBT,IGBT7 采用了新型微溝槽(MPT)+電場場 截止技術。根據富士電機發布的第七代 IGBT 產品數據,相比于第 六代 V 系列,IGBT7 可以使逆變器的功率損耗降低 10%,最高操作 結溫度從 150°C 提高到 175°C,這有助于減小設備尺寸。


        國產企業不斷縮短技術差距,逐步逼近國際水平。國內廠商 中斯達半導絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)技術發展較快,基于第 七代 IGBT 技術的車規級 650/750V IGBT 芯片已研發成功。


        憑借優異性能,以碳化硅(SiC)為代表的第三代半導體 加速滲透。半導體原料共經歷了三個發展階段,以碳化硅 (SiC)、氮化鎵(GaN)為典型代表的第三代半導體作為寬禁 帶半導體材料,隨著市場對半導體器件微型化、導熱性的高 要求,這類材料的市場需求增長,適用于制作抗輻射、高頻、 大功率和高密度集成的電子器件,在 5G 通信、新能源汽車、 光伏逆變器等應用需求的明確牽引下獲得廣泛關注。


        相比傳統的硅器件,寬禁帶器件有著更好的效能,具有禁帶 寬度大、電子漂移飽和速度高、介電常數小、導電性能好的特點。相比硅器件,碳化硅(SiC)擁有更高的系統功率,氮化鎵(GaN)擁 有更高的開關頻率,可以根據半導體材料的不同特點有效使用電 力。


        800V 汽車高壓快充平臺加速碳化硅(SiC)應用。800V 電壓 系統需要 1200V 的耐壓功率芯片,根據速石科技官網數據顯示, 1200V 器件選用碳化硅(SiC)為襯底做金屬氧化物場效應晶體管 (MOSFET)和硅(Si)襯底的 IGBT 對比能提高 6%-8%的整車 效率。根據 Linker 數據顯示,在 400V 電壓平臺下,碳化硅(SiC) 能夠比絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT) 器件擁有 2 - 4% 的效率提升,而在 750V 電壓平臺下其提升幅度則可增大至 3.5%-8%。根據 TrendForce 數據顯示,2020 年全球電動車市場對 6 英寸 碳化硅(SiC)晶圓需求僅有 6 萬片,隨著電動車滲透率不斷升高 以及整車架構朝 800V 高壓方向邁進,預估 2025 年將攀升至 169 萬片,近 6 年 CAGR+95%。


        芯片供應持續緊張,設計制造封裝一體化(IDM)模式價值凸 顯。根據所涉及工藝環節的不同,半導體企業采用的經營模式主 要為 IDM 模式和無晶圓廠(Fabless)模式兩種。半導體產業鏈主 要包含芯片設計、晶圓制造、封裝測試三大工藝環節,IDM 模式指 包含上述全部環節的經營模式,屬于重資產運營模式;Fabless 模式專注于芯片設計,將生產、測試、封裝等環節外包,屬于輕資 產運營模式。IDM 模式對企業的研發力量、生產管理能力、資金實 力和業務規模都有極高的要求,2020 年全球半導體產業廠商排名 前十的公司有六家采用IDM模式,包括英特爾、三星、SK海力士、 德州儀器等。隨著市場供需關系的不斷變化及產品技術的不斷升級迭代, 擁有設計制造封裝一體化(IDM)生產經營能力的企業在生產能力、 市場反應程度方面將會獲得更強的競爭優勢。





        2.3 VR/AR+物聯網(IoT)浪花翻涌,無線音頻 SoC 市場規模穩步提升


        AR/VR 硬件市場與內容及服務市場形成雙向的良性互動。一方面隨著 AR/VR 硬件產量的增加、普及、用戶滲透率的提 升,將會吸引更多 VR/AR 內容供應商進入市場,提升內容制作技術以及功能;另一方面,當內容數量以及質量提高后, 對 VR/AR 硬件比如頭盔以及眼鏡的需求也會繼續擴容,以實 現用戶更好的內容體驗。

        放眼全球,元宇宙浪花持續翻涌,市場規模持續提升。根據虛擬現實(VR)陀螺統計,2022 年上半年全球 VR 頭顯的出貨量約為 684 萬臺,預計 2023 年全球 VR 頭顯出貨量為 2175 萬臺,2020-2023 年年復合增長率為 48.07%,其中 2022Q1 Meta(Facebook 改名)市占率為 90%。2022 年上 半年增強現實(AR)頭顯出貨量約為 29.6 萬臺,預計 2023 年全球 AR 眼鏡出貨量為 74 萬臺, 2020-2023 年年復合增長率為 33.89%。


        目前國內虛擬/增強現實(VR/AR)硬件組件制造商的技 術已經得到國外的認可,積累了豐富的硬件生產經驗。根據飛天云動招股書數據,國內 AR/VR頭盔產量預計從 2022年的 10.4 百萬臺增長至 2026 年的 57.4 百萬臺,年復合增長率為 53.4%。AR/VR 頭盔在中國網名間的滲透率將從 2021 年的 0.3%提升至 2026 年 4.5%。

        國內虛擬/增強現實(VR/AR)市場花開兩朵,各表一支。VR設備端,Meta(FaceBook 改名)占絕對優勢地位,國內以北京小鳥看看科技有限公司(PICO)為首在奮起直追;AR設備端,在發布速度、設備創新、產品形態等方面,國內都處于領先地位。VR 頭顯大部分采用一體式設計,用超短焦光學折疊光路(Pancake) 替代菲涅爾透鏡,AR 2022年發布速度加快,多采用分體式設計, 頭戴部分重量 80g 左右 。


        物聯網(IOT)是指通過信息傳感設備,按約定的協議,將任何物體與網絡相連接,物體通過信息傳播媒介進行信息交換和通 信,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監管等功能。隨著 5G 技術發展成熟和應用普及,基于物的連接將賦能各行各業,物與物之間連接的深度和廣度將進一步拓展,提供更加完善豐富的應用 場景。據全球移動通訊系統協會(GSMA)預計,2019-2025 年全球 物聯網設備連接數的復合增長率為 12.70%,預計 2025 年將達到 246 億臺;根據 IDC 預計,2021 年全球物聯網市場規模將達 7,542.8 億美元, 2025 年預計將達到 1.2 萬億美元,2021-2025 年全球物聯網市場規模復合增長率約為 11.4%。


        無線音頻系統級芯片(SoC)廣泛運用于無線耳機、無線音箱、 智能可穿戴設備、智能家居等物聯網終端設備,未來市場規模有望持續增長。近年來,隨著物聯網等新興領域的迅速發展,無線 傳輸內容及形式日漸豐富,數據傳輸形式及場景越來越多元化、 復雜化,對無線音頻 SoC 集成度、功耗、等方面的要求不斷提高。



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