朱邵歆

化合物半導(dǎo)體因其在射頻電子和電力電子方面的優(yōu)良性能，以及在5G通信和新能源汽車(chē)等新興市場(chǎng)的應(yīng)用價(jià)值，被認(rèn)為是半導(dǎo)體行業(yè)的重要發(fā)展方向。在國(guó)內(nèi)發(fā)展集成電路的背景下，化合物半導(dǎo)體受到地方政府和產(chǎn)業(yè)資本的熱捧。投資“熱潮”之下，需要重新思考我國(guó)發(fā)展化合物半導(dǎo)體的機(jī)遇、挑戰(zhàn)和路徑。

全球化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì)

國(guó)際龍頭企業(yè)加速布局。一是并購(gòu)布局。2014—2016年，全球最大的電力電子器件企業(yè)德國(guó)英飛凌（Infineon）公司為鞏固化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)，兩次發(fā)起對(duì)美國(guó)公司的收購(gòu)，一次成功，一次失敗。其中收購(gòu)IR公司成功，收購(gòu)Cree旗下Wolfspeed公司失敗，原因是美國(guó)政府認(rèn)為收購(gòu)危害國(guó)家安全。二是市場(chǎng)布局。領(lǐng)先企業(yè)陸續(xù)推出SiC器件產(chǎn)品和電源解決方案。Infineon推出了CoolSiC和CoolGaN系列產(chǎn)品，Cree發(fā)布了首個(gè)滿足車(chē)規(guī)標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q101的E系列SiC MOSFET產(chǎn)品，ST、ROHM、On Semi均在高端應(yīng)用方案中使用SiC器件。三是產(chǎn)能布局。Infineon、ST、Cree、ROHM等龍頭企業(yè)陸續(xù)開(kāi)始使用6英寸生產(chǎn)線制造SiC器件，提升產(chǎn)能，鞏固市場(chǎng)地位。全球最大的GaAs制造企業(yè)中國(guó)臺(tái)灣穩(wěn)懋公司也開(kāi)始了新一輪投資擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。

部分產(chǎn)品開(kāi)始批量應(yīng)用?；衔锇雽?dǎo)體最早應(yīng)用于消費(fèi)應(yīng)用市場(chǎng)，包括3G和4G手機(jī)的功率放大器（PA）和LED照明，技術(shù)方向明確，產(chǎn)業(yè)格局清晰，市場(chǎng)應(yīng)用成熟。在行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)，近年來(lái)，化合物半導(dǎo)體的產(chǎn)品和方案開(kāi)始陸續(xù)被應(yīng)用企業(yè)采納，尤其在通信基站和新能源汽車(chē)市場(chǎng)開(kāi)始批量應(yīng)用。在通信基站市場(chǎng)，日本住友電工公司制造的GaN功率放大器已在華為公司新建的基站上批量應(yīng)用。在新能源汽車(chē)市場(chǎng)，ST公司的SiC功率模組已經(jīng)應(yīng)用于特斯拉（Tesla）的Model 3電動(dòng)車(chē)中。

產(chǎn)業(yè)模式出現(xiàn)分工合作?；衔锇雽?dǎo)體領(lǐng)域的企業(yè)多以IDM模式為主。在SiC電力電子器件領(lǐng)域，Wolfspeed公司的業(yè)務(wù)從SiC襯底延伸至SiC模組。在GaN領(lǐng)域，美國(guó)Qorvo、日本住友電工、中國(guó)蘇州能訊等均以IDM模式運(yùn)營(yíng)。近年來(lái)隨著產(chǎn)品和市場(chǎng)的多樣化，開(kāi)始呈現(xiàn)設(shè)計(jì)業(yè)與制造業(yè)分工的合作模式。尤其在GaN電力電子器件市場(chǎng)，由于中國(guó)臺(tái)灣的臺(tái)積電公司和世界先進(jìn)公司開(kāi)放了代工產(chǎn)能，美國(guó)Transphorm、EPC、Navitas、加拿大GaN Systems等設(shè)計(jì)企業(yè)開(kāi)始涌現(xiàn)。2017年，全球前三大的GaAs射頻器件企業(yè)——美國(guó)Broadcom公司宣布完全剝離GaAs制造業(yè)務(wù)，將業(yè)務(wù)出售給代工合作伙伴穩(wěn)懋公司，專注GaAs射頻器件的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

我國(guó)發(fā)展化合物半導(dǎo)體機(jī)遇和優(yōu)勢(shì)

“超越摩爾定律”成為發(fā)展新動(dòng)能。由于集成電路制造工藝節(jié)點(diǎn)的更新難度越來(lái)越大，技術(shù)研發(fā)費(fèi)用劇增，50多年來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的“摩爾定律”演進(jìn)速度顯著放緩。能夠承受先進(jìn)制造工藝開(kāi)發(fā)和投資費(fèi)用的企業(yè)和客戶越來(lái)越少，應(yīng)用場(chǎng)景也集中在高性能計(jì)算和通信等有限的領(lǐng)域。然而隨著智能化改造和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷推進(jìn)，萬(wàn)物智能、萬(wàn)物互聯(lián)為行業(yè)發(fā)展帶來(lái)新機(jī)遇，“超越摩爾定律”成為發(fā)展新動(dòng)能。由此帶來(lái)對(duì)集成電路特色制造工藝和產(chǎn)品的旺盛需求。近一年來(lái)，MCU和MOSFET等產(chǎn)品缺貨和8英寸生產(chǎn)線緊缺印證了這一趨勢(shì)?；衔锇雽?dǎo)體由于性能優(yōu)勢(shì)，特別適合于制造射頻器件、光電子器件、電力電子器件，是“超摩爾”領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。

中國(guó)是全球最大的應(yīng)用市場(chǎng)。中國(guó)是全球最大的移動(dòng)通信市場(chǎng)，已建成全球最大的4G通信網(wǎng)絡(luò)，基站數(shù)量超過(guò)200萬(wàn)，并計(jì)劃在2019年開(kāi)始啟用5G通信。華為和中興分別是全球第一大和第四大基站供應(yīng)商。華為、OPPO、小米、vivo是全球前六大的智能手機(jī)企業(yè)，每年出貨量近5億部。我國(guó)是全球最大的新能源汽車(chē)市場(chǎng)。2017年，國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)分別達(dá)到79.4萬(wàn)輛77.7萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)53.8%和53.3%。比亞迪、北汽、上汽、吉利、蔚來(lái)等在新能源汽車(chē)領(lǐng)域開(kāi)始發(fā)力，比亞迪和北汽的兩款車(chē)型包攬了2017年全球新能源汽車(chē)銷(xiāo)量的前2名。

高校和研究機(jī)構(gòu)具備技術(shù)積累。清華大學(xué)、北京大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等高校、中科院和中國(guó)電子科技集團(tuán)下屬的研究所在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域已耕耘超過(guò)20年，并通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)化和合作成立了中鎵半導(dǎo)體、蘇州納維、山東天岳、天科合達(dá)、保定同光、東莞天域、華功半導(dǎo)體等企業(yè)。隨著化合物半導(dǎo)體在5G、物聯(lián)網(wǎng)、能源、國(guó)防軍工等領(lǐng)域發(fā)展不斷加速，人才和技術(shù)需求增加，我國(guó)科研機(jī)構(gòu)的人才和技術(shù)儲(chǔ)備優(yōu)勢(shì)將愈發(fā)顯著。

國(guó)家和地方產(chǎn)業(yè)政策支持。工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布的《信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》將“第三代化合物半導(dǎo)體”列為集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)。科學(xué)技術(shù)部將第三代半導(dǎo)體列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)。2018年國(guó)務(wù)院政府工作報(bào)告中明確將新能源汽車(chē)和第五代移動(dòng)通信兩個(gè)化合物半導(dǎo)體最重要的應(yīng)用市場(chǎng)作為加快制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重點(diǎn)。地方政策方面，北京、深圳、成都、廈門(mén)、泉州、蕪湖等均已發(fā)布或正在研究推動(dòng)化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶持政策。

國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和困難

市場(chǎng)推進(jìn)困難。集成電路是資源全球配置的產(chǎn)業(yè)，在國(guó)際政治環(huán)境允許的情況下，國(guó)內(nèi)的整機(jī)應(yīng)用企業(yè)會(huì)優(yōu)先采購(gòu)全球領(lǐng)先的化合物半導(dǎo)體供應(yīng)商的產(chǎn)品，以保持整機(jī)產(chǎn)品在全球市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。國(guó)內(nèi)的化合物半導(dǎo)體企業(yè)面臨著在行業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)市場(chǎng)兩面碰壁的困難。在行業(yè)市場(chǎng)，需要器件企業(yè)與整機(jī)企業(yè)形成長(zhǎng)期穩(wěn)定的合作，共同提升產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性；在消費(fèi)市場(chǎng)，需要器件企業(yè)具備規(guī)模產(chǎn)能和出色的成本管理能力。這對(duì)于國(guó)內(nèi)的化合物半導(dǎo)體企業(yè)來(lái)說(shuō)，不論是技術(shù)上還是管理上，任務(wù)都非常艱巨。

項(xiàng)目投資盲目。集成電路作為中央政府鼓勵(lì)支持的產(chǎn)業(yè)，受到了地方政府的高度重視。起步早、實(shí)力強(qiáng)的重點(diǎn)城市已搶先布局了12英寸代工生產(chǎn)線項(xiàng)目和存儲(chǔ)器制造項(xiàng)目，投資規(guī)模可達(dá)上千億元。起步晚、實(shí)力弱的城市在選擇產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向時(shí)，大多瞄準(zhǔn)了投資規(guī)模小、市場(chǎng)前景好、具備“彎道超車(chē)”機(jī)會(huì)的化合物半導(dǎo)體。然而由于這些城市在集成電路產(chǎn)業(yè)缺乏專業(yè)認(rèn)識(shí)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，招商引資時(shí)信息嚴(yán)重不對(duì)稱，對(duì)化合物半導(dǎo)體的市場(chǎng)定位和發(fā)展前景的判斷不夠準(zhǔn)確，扶持政策缺乏可持續(xù)性和精準(zhǔn)性。尤其是近年來(lái)，境外的所謂“科技人才”打著化合物半導(dǎo)體“全面替代硅”的旗號(hào)，組建“臨時(shí)拼湊”的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，懷揣“空手套白狼”的僥幸心理，“游走”國(guó)內(nèi)多個(gè)城市，“忽悠”地方政府。

發(fā)展路徑的兩點(diǎn)思考

市場(chǎng)定位?；衔锇雽?dǎo)體有行業(yè)市場(chǎng)和消費(fèi)市場(chǎng)之分。從我國(guó)產(chǎn)業(yè)目前的發(fā)展階段來(lái)看，化合物半導(dǎo)體在基站和汽車(chē)等行業(yè)市場(chǎng)取得市場(chǎng)突破的機(jī)會(huì)更大。一方面是因?yàn)檫@些市場(chǎng)均為新興應(yīng)用市場(chǎng)，市場(chǎng)格局尚未固化，是中國(guó)企業(yè)的發(fā)展機(jī)會(huì)。另一方面是國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)在這一市場(chǎng)所用的GaN和SiC器件領(lǐng)域有一定的技術(shù)積累，與龍頭企業(yè)的技術(shù)差距相對(duì)較小。

對(duì)于智能手機(jī)等消費(fèi)市場(chǎng)，一方面，GaAs器件的產(chǎn)業(yè)格局已非常清晰。美國(guó)的高通、Skyworks、Qorvo、Broadcom四家企業(yè)占據(jù)全球智能手機(jī)GaAs功率放大器市場(chǎng)的90%以上。這4家企業(yè)均委托我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的穩(wěn)懋和宏捷科兩家企業(yè)代工生產(chǎn)，合作關(guān)系牢固，難以在短期內(nèi)打破。另一方面，GaAs器件制造技術(shù)已非常成熟，成本控制非常嚴(yán)格，穩(wěn)懋在技術(shù)水平和生產(chǎn)管理方面的優(yōu)勢(shì)非常顯著。且隨著手機(jī)出貨量增速放緩，這一市場(chǎng)的增長(zhǎng)空間有限。建議我國(guó)化合物半導(dǎo)體企業(yè)在智能手機(jī)市場(chǎng)應(yīng)結(jié)合我國(guó)的整機(jī)市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，關(guān)注器件設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和VCSEL等新興產(chǎn)品方向。

產(chǎn)業(yè)模式。化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)存在著兩種發(fā)展模式，一是代工模式，以GaAs行業(yè)最為明顯。如上所述，高通等設(shè)計(jì)企業(yè)已經(jīng)與穩(wěn)懋等制造企業(yè)形成了長(zhǎng)期的合作關(guān)系。二是IDM模式，如GaN射頻和SiC電力電子器件。產(chǎn)品主要面向行業(yè)市場(chǎng)，包括基站、高鐵、工業(yè)電源、新能源汽車(chē)等。這些市場(chǎng)的集成電路供應(yīng)商大多是IDM企業(yè)，如Infineon和德州儀器等?；衔锇雽?dǎo)體也不例外，如Cree、ROHM、ST等都是IDM企業(yè)。

可以看出，采用代工還是IDM，主要與產(chǎn)品面向的市場(chǎng)有關(guān)。若面向智能手機(jī)這樣的消費(fèi)市場(chǎng)，產(chǎn)品公司專注設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以更好地對(duì)接整機(jī)企業(yè)需求，代工制造服務(wù)公司可以專注提升產(chǎn)品制造技術(shù)和發(fā)揮規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，每年14億部的手機(jī)出貨量也可以支撐足夠的市場(chǎng)和利潤(rùn)空間，供設(shè)計(jì)企業(yè)和制造企業(yè)分享。若面向基站和汽車(chē)等行業(yè)市場(chǎng)，產(chǎn)品偏向定制化，更新?lián)Q代周期長(zhǎng)，產(chǎn)品性能的可靠性和穩(wěn)定性要求更高，技術(shù)難度大。加之市場(chǎng)空間較小，難以有足夠的利潤(rùn)空間供設(shè)計(jì)企業(yè)和制造企業(yè)分享，采用IDM模式更能保證產(chǎn)品性能和利潤(rùn)。

綜上所述，建議努力培育具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的IDM企業(yè)。面向5G通信基站、新能源汽車(chē)和工業(yè)電源等行業(yè)市場(chǎng)，建議培育GaN和SiC領(lǐng)域的IDM龍頭企業(yè)。在智能手機(jī)等消費(fèi)市場(chǎng)，建議推動(dòng)國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)企業(yè)和制造企業(yè)深度合作，探索虛擬IDM發(fā)展模式。