程实、徐婕：在全球经济复杂的“热启动”背景下，政策与实践的紧密结合，将助力中国经济实现新突破，展现强劲发展活力与无限潜力。
发布日期：2024-11-22 07:25
■全球半导体产能吃紧早已不是新闻，但鲜为人知的是，一股新的趋势正在发生─第三代半导体越来越重要了。
当电动车成为主流，需要频繁转换动辄上千伏特的高电压，而当太空卫星需要高频率的传输、数据中心需要更稳定高效运行时，就需要比起前两代半导体更耐高温、更耐高压的材料。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体，让能源在转换过程中的耗损更小、转换效率更佳，未来在太空探索、太阳能、风电、新能源汽车等产业将被大量使用。
以数据中心为例，互联网公司需要储存和使用大量数据，通常都会建设大体量的数字中心。因为能源损耗更小，在设备的器件里采用碳化硅技术，有机会为数据中心节省千万甚至上亿元的电费。
新的创业故事正在发生。2018年，黄兴回国创业，没有拿到任何融资。在美国北卡州立大学留学时，他看着自己研究的碳化硅技术从实验室一步步走到了商业化，市场从零起步，渐成规模。
2014年，博士毕业后，他先后在半导体上市公司和创业公司工作过。2015年至2017年，在一家美国碳化硅创业公司工作期间，他发现公司收入主要来自中国。如同在黑暗里看到太阳一点点升起，他知道属于碳化硅的机会到了。
“半导体市场大、碳化硅技术自主可控、中国的本地公司少，一定有市场空间在。”他告诉记者。和许多海归创业者已在国际大公司爬到高层、且获相当业界知名度和影响力不同，他的资历尚浅、勇敢无畏，完全是因为看好碳化硅市场的发展而回国。他选择在杭州创业，成立了派恩杰半导体(以下简称“派恩杰”)，专注碳化硅芯片设计业务。
然而，一瓢冷水很快淋了下来，公司的发展完全不在他的预期之内，两年里没有投资人看好这家公司。当时是2018年，中兴通讯刚被美国制裁、华为尚安然无恙，芯片业不属热门行业，科技界的聚光灯打在退休的马云、从百度离职的陆奇等人身上。创业前期，黄兴几乎每天都在见投资人，他还参加创业大赛，试图获得关注，而那时的投资风向尚集中在P2P金融等虚拟经济领域，大部分投资人对碳化硅技术和市场非常陌生。虽然特斯拉在2017就已经在汽车上使用碳化硅技术，但是业界是目睹特斯拉采用这个技术稳定生产3年以后，才慢慢被其远见所震动。
弹尽粮绝之际，黄兴把房子抵押，以延续公司生命。2019年，账上只剩两千多块钱，公司马上面临解散。和团队一起开会时，员工们说，“既然投资人们看不懂，不如我们的团队自己投。”最后团队筹钱九百多万，公司得以继续运转。
黄兴蓄着胡子，说话条理分明，崇拜的企业家是特斯拉CEO马斯克。他出生于1986年，重庆人，大学时就读于电子科技大学，主修的微电子与固体电子专业是陈星弼院士所创办。在北卡州立大学攻读博士期间，师从美国科学院院士Jayant B.Baliga和IEEE Fellow黄勤教授。满怀希望和执着地面对挑战，他在2020年12月最终迎来了第一笔天使投资：一个有着芯片行业多年采购经验的投资人，在对公司详细考察之后，决定投资这家公司。黄兴见投资人时，总是很自信地说：“你不要问我技术怎么样，你自己拿去测。”这名投资人果真拿去测试，发现产品表现已经和国际龙头企业不相上下，于是第一笔融资进入。
在半导体行业，黄兴创立的公司并不是一家知名公司。不过，他的公司已是欧洲碳化硅代工企业里最大的亚洲客户。派恩杰也是碳化硅行业第一家成功把产品卖进多家整车厂的国产机构，2022年营收增长预计将是去年十倍以上。《商业周刊/中文版》和黄兴的采访时间几经变动，最后在一个周六的下午进行，这家公司正在进行融资，黄兴的时间安排比平日更紧张。
派恩杰的寂寞之路，也正如碳化硅技术的寂寞之路。这一技术过去不被理解和重视，但随着第三代半导体技术(以下简称“三代半技术”)的火热和被追捧，碳化硅作为其中最重要的技术方向，也成为了市场热点话题，任何技术动向都引起业界广泛关注。
过去数十年，半导体行业在摩尔定律下迅猛发展，英特尔、台积电等芯片巨头不断升级制程。按照摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。然而，随着芯片尺寸接近物理极限，对摩尔定律还能维持多久的质疑甚嚣尘上。人们开始寻找后摩尔时代的半导体芯片发展路径，其中就包括在材料环节上创新的第三代半导体。
以碳化硅、氮化镓为代表的三代半技术代表着全新的未来。第一代半导体材料主要包括硅(Si)、锗(Ge)为主的元素半导体，目前是CPU处理器等的主要原材料；第二代、第三代半导体，都是化合物半导体的一种，使用不只一种化学元素，第二代半导体材料包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等，主要运用于大功率发光电子器件和射频器件。
与第一、二代半导体材料相比，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为主的第三代半导体材料，拥有更宽的禁带宽度(衡量器件耐压性能、高温工作和光学性能)、更高的击穿电场、更高的热导率等物理性能优势。
换言之，在高温、高压、高电流时，第三代半导体不会轻易从绝缘体变成导体，适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从手机快充、笔记本电脑到电动汽车、5G基站，再到风力发电、机车牵引、特高压输送、太空探索等领域，无不存在第三代半导体的身影。天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代看好第三代半导体。碳化硅相较于传统硅材料，具有高系统稳定度、系统及装置小型化、缩短充电时间、延长电动车续航力等，将渐取代硅基功率器件于车载端的应用。
其更广阔的应用场景在太空探索。“目前的硅基系统在金星环境下坚持不了一天，”IEEE成员Alan Mantooth教授指出，“要造出可以在如此恶劣的环境中度过几个月甚至几年而非几个小时的机器，解决方案就是碳化硅技术。”Alan Mantooth建立了阿肯色大学-NSF和美国能源部的多个联合研究中心，在电气电子领域荣获享誉世界的声誉。
“三代半导体材料并不是谁完全替代谁，而是一个并存互补的关系。”华芯全通（北京）投资基金创始合伙人吴全在接受《商业周刊/中文版》采访时表示，随着材料科学的进步，新一代半导体材料适应了某些场景需求。“从供给和需求的角度来讲，第三代半导体是产业迭代互动的结果。”
这个行业深具成长潜力。中国第三代半导体布局企业已超百家，行业整体处于产业化起步阶段。法国半导体咨询机构Yole预计全球碳化硅器件空间将从2019年4.8亿美元成长到2025年30亿美元，而到了2030年则是高达100亿美元，即10年20倍增长。
第三代半导体更重要的意义在于，面临技术封锁风险的中国芯片业正寄希望于这一技术实现国产化突破。中芯国际创始人张汝京曾表示，投资相对小，对设备的依赖度比较低（不需要高端光刻机），市场比较广阔，是第三代半导体被看好的主要原因。“摩尔定律正面临极限挑战，这既是一个转折点，也是一个机遇。”
中国科学院院士毛军发在2021年6月举行的世界半导体大会上表示，芯片产业目前有两条主要发展路线：一是延续摩尔定律；二是绕开摩尔定律。在毛军发看来，第三代芯片可能为中国提供战胜竞争对手的最佳机会，化合物芯片技术可以帮助中国在后摩尔时代超车。以碳化硅技术为首的第三代半导体正在牵引芯片市场的变局，一场残酷的全球竞争游戏已经打响。
中国政策就很看重。第三代半导体是国家2030规划和十四五国家研发计划确定的重要发展方向，被视作中国半导体产业弯道超车的机会。去年两会期间，全国政协委员王文银在采访中称，伴随着第三代半导体行业的触角向5G基站、特高压、城际高铁交通、新能源充电桩等关键领域延伸，“我国半导体行业发展风口已至。”
近期，江苏省和湖南省也相继发布了第三代半导体的相关利好政策。例如，长沙高新区就首次针对第三代半导体等集成电路公司推出了新政，以总额5000万的扶持资金吸引公司落地长沙。在这里，湖南三安建设了全球第3条、全国第1条第三代半导体全产业链。
从产业链来看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位。
在国家竞争上，美国全球独大，拥有Cree、II-VI等顶尖企业，占有全球碳化硅70%-80%产量。欧洲拥有完整的衬底、外延、器件、应用的碳化硅产业链，而且独有高端光刻机制造技术，拥有英飞凌、意法半导体等优势制造商。韩国、日本在原材料、设备、模块等开发上，各有优势。
全球半导体巨头，纷纷抢滩第三代半导体市场。美国半导体巨头科锐(Cree)在剥离掉原先占比2/3的业务之后，2021年10月正式更名为Wolfspeed，发力碳化硅技术和制造；英飞凌、意法半导体将在全球不同国家建设碳化硅和氮化镓工厂；全球半导体老玩家罗姆集团更是放出豪言，要在2025年占据30%全球碳化硅芯片市场份额；安森美以4.15亿美元收购碳化硅厂商GTAT；联电、鸿海则分别通过携手封测厂、收购晶圆厂，切入第三代半导体。根据公开消息，晶圆代工龙头台积电也积极布局第三代半导体，已小批量提供6英寸GaN晶圆代工服务。
Cree首席执行官GreggLowe这样看待这一技术所处的大环境：“我们不断地看到在汽车和通讯设施领域采用SiC碳化硅的优势来驱动创新所产生的巨大效益。Cree的技术处于汽车行业向零排放电动汽车过渡、电信行业转向更快的5G网络以及LED特种应用持续增长趋势的最前沿。”
中国企业正在急起直追。2022年开年以来，碳化硅大单爆发，赛米控获得德国车企72亿元碳化硅订单；爱仕特用碳化硅为国内多家新能源车企批量供货；中科汉韵的碳化硅线已启动，月产5000片。
国内汽车品牌也在考虑碳化硅产能问题。2021年6月30日，比亚迪半导体上市申请获得受理，计划投资7.3亿元建设碳化硅晶圆生产线，年产能达24万片。据公开资料，理想、蔚来等车企也早已在考察碳化硅产能，而广汽、上汽、小鹏等车企甚至已经介入碳化硅产业。
据长江证券在3月的一份研报中指出，国内从事第三代半导体电力电子和微波射频的企业已从2018年不足100家发展到2020年170余家，2020年的扩产金额接近700亿元，较2019年同比增长161%。
在二级市场，第三代半导体概念也备受关注。从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现亮眼。Wind编制的第三代半导体指数在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中，士兰微是目前中国最大的IDM(Integrated Device Manufacture；垂直整合制造模式)企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
“碳化硅电力电子是一个全新的领域，全球在这个领域布局和发展，大家起跑线和时间点都差不多，”三安光电总经理林科闯接受媒体采访时这样表示，三安是从材料就开始有的，在这个领域经过几年的发展不会输于国际上其他对手，“我们也一定有办法在这一领域具有全球影响力。”
不过，第三代半导体概念在2022年的走势颇不顺畅。直到5月开始，板块触底反弹，其中第三代半导体概念涨幅接近10%。但截至2022年5月30日，跟踪16只股票的Wind第三代半导体概念指数今年已回撤近30%，在这些成分股当中，上涨的只有扬杰科技，涨幅为5.87%，下跌的则有15只，跌幅最高的是闻泰科技(-52.85%)。
吴全表示，第三代半导体在二级市场的热度不减，仍是螺旋上升的状态，“短期回调并不可怕，未来前景依然可期。”据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，回报潜力分别为19%和65.3%。
显然，大部分第三代半导体股票的市值还有一定增长空间。在半导体产业从业十多年的吴全看来，投资半导体公司首先要看它的技术水平，其次是产品化能力，最后是运营能力。
新创公司也动作频频，瑶芯微的发展正是中国芯片国产化的大背景下的一个缩影。我国芯片自给率目前仍然较低，核心芯片缺乏，高端技术长期被海外厂商控制，芯片超过石油是中国第一大进口商品。中国的芯片行业长期处于落后状况，并在高端光科技等核心设备上受到封锁或封锁风险，三代半技术由于有更强的自主可控性，因此被寄予弯道超车之厚望。
和派恩杰一样，瑶芯微经历过低谷时刻。“瑶”是北斗七星里最明亮的一颗星，2019年在上海浦东张江科学城注册成立的时候，却是卑微而不起眼的。公司常常遇到合心意的候选人，对方在简陋的办公室里转悠一圈，然后拒绝。为了在三代半领域里立足，公司先从硅基产品入手，先行占据稳定市场和渠道以获得收入、维持发展。
这家公司由西安电子科技大学的四名同学创立，创始人是程青松和郭亮良。它依托的是西安电子科技大学在第三代化合物半导体里面的深厚积累，吸收了一系列的对口研究和知识成果转化。瑶芯微的发展策略以硅基产品打下的基础投入碳化硅高端芯片的研发。“我们当然是一家三代半公司，”该公司董秘李鑫表示，“我们致力于与国内碳化硅器件产业链上下游的伙伴们共同合作，从原材料、器件设计、晶圆制造到封装模组，打造一条优质、可靠、具备竞争力的碳化硅功率器件供应链。”瑶芯微预计今年营收能达到三亿元，正在进行第四轮融资。它的投资方包括张江集团、中科创新等。
瑶芯微副总经理Gary Chen曾经在台积电等多家知名半导体机构工作，他是程青松和郭亮良的大学同学，2021年接受邀请加入这家公司。“现在确实是最好的时候，我们生产的传感器芯片和硅基功率器件等已经在大量终端产品里存在了，这是一种成就感。”
他在接受《商业周刊/中文版》采访时说，“大学的时候就看到电脑里有intelinside，那时我就梦想有一天我所生产的芯片，也跟普通人的衣食住行有密切连接。”第三代半导体的兴起背后是碳基材料和硅基材料之间持续多年的博弈。信息产业的发展实际上可以归纳成是芯片发展史。芯片业是现代工业的皇冠，最先进的2纳米技术，约等于一根头发丝直径的三万分之一。它的工艺涉及到1000至5000个步骤的把控，它让整个世界变得智能化，从电脑、手机到智能门锁、电饭煲，无一不仰赖芯片业的发展。它是世界上最复杂、体量最大的制造业。没有芯片业的发展，就没有如今的高科技。
台湾学者施敏称，1968年以后到今天的时代为硅器时代。有别于以往的石器时代、青铜时代、铜器时代和铁器时代，硅器时代就是半导体集成电路的时代，因为硅是制备集成电路的主要原材料，所代表的正是半导体，包括存储器件，微处理器，逻辑器件与探测器等在内的各类芯片。自1947年发明晶体管，1957年发明集成电路以来，器件集成度(单位面积硅片上的晶体管数量)的极速发展造就了如今的高科技时代。
硅是一种太特殊的材料，在技术进步过程中不断演进，生命力顽强，创造了一个极其奇妙的世界。自1960年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。随着碳基材料的发展，更多想象空间开始出现。市场对碳基和硅基产品的态度也出现了明显变化，在今年召开的APEC2022会议上，英飞凌SiC业务副总裁Peter Friedrichs表示，“有些客户根本不想谈论硅。”
三代半技术落地的一个里程碑是特斯拉。它的Model3车型采用了以碳化硅技术为基础的逆变器，是第一家在主逆变器中集成全碳化硅功率器件的汽车厂商，意法半导体为特斯拉提供了产品。在它运用这一技术以前，碳化硅技术是一个小众且少有人关注的技术。
在特斯拉之后，全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件。下游的终端应用需求不断扩张，也让上游快速扩张。不过，由于碳化硅的生产瓶颈尚未解决，以及原料晶柱的质量不稳定、碳化硅器件的成本过高等因素，整体市场无法大规模普及，仍然面临巨大的产能缺口。
据公开报道，平均每2辆特斯拉纯电动车就需要一片6英寸碳化硅晶圆。特斯拉一年大约需要50万片6英寸碳化硅。而目前全球碳化硅晶圆总年产能在40万至60万片，特斯拉一家企业就能消耗掉当下全球碳化硅总产能。
汽车的新能源化和智能化需要更多的芯片，但芯片业并没有做好准备。“芯片业的扩张需要从原材料、设备到晶圆厂、封装厂的产业链扩张，也需要资金、人才的匹配，这是一个周期。”芯片业内人士Jason Pan表示。
一代材料决定一代元器件。机会在于当前的终端应用需求大量来自中国，不管是光伏发电，还是新能源汽车，这让中国公司直接获得机会。Jason Pan表示，要理解第三代半导体的爆发，最重要的是要看到中国的国产替代需求，这是过去两三年里最关键的变量，“过去，不管是晶圆代工厂还是下游客户，良率是第一考量，但随着国产替代的浪潮，下游客户把国产替代，也就是产业链的安全放在了第一位。”
半导体行业的魅力是一旦技术取得突破，就可占领全球市场。这是一个技术压力大、风险高的行业。和互联网等科技行业相比，启动半导体领域的创业需要更高的资金、更多人才储备，也面临着强劲国际巨头的竞争。
黄兴是碳化硅从实验室走向商业运用的第一线参与者和见证人。在一项科技成果从实验室到产业化的过程中，包括了小试、中试等多个环节，每个环节都需要克服不同的技术难题。其中，小试指的是在实验室结果的基础上，将实验规模扩大，如5到10倍，进行验证。只有迈过这一步，科研成果才算是有了产业化的前提。
黄兴最近在思考的问题是，如何建设自主可控的工厂？这将是一个对派恩杰的发展意义重大的抉择。这也将意味着派恩杰从轻资产芯片设计公司到重资产的IDM或者泛IDM公司的转型。
在半导体行业，有两种发展路径。一类是IDM，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身，早期多数集成电路企业采用的模式，而目前仅有极少数企业能够维持。另一类是Fabless(无工厂芯片商)，主要的特点是只负责芯片的电路设计与销售，而将生产、测试、封装等环节外包，其中台积电就是全球最大的芯片生产制造商。
集成电路行业的IDM与Fabless模式之争由来已久，但在国内芯片行业蓬勃发展与国家大力扶持的条件下，不少Fabless开始向前突破，逐渐模糊了IDM与Fabless的边界。在行业旺季来临时，晶圆厂和封测厂的产能保障任务成为每一家Fabless公司运营的噩梦，IDM模式则能更好解决这个问题。
不过，IDM并不是一件容易的事。台积电创始人张忠谋曾经在接受采访时说，台湾没有真正的IDM企业。总之，中国在三代半领域缺乏龙头企业，现状被形容为“存在感弱”、“大而不强、多而不专”，既没有形成健康的生态圈，更没有全球化布局。
国内企业尽管整体实力较弱，但也已经有三安光电等上市公司正在整合产业链资源。2021年6月，该公司宣布将投资160亿元打造国内首条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，该产线可月产3万片6英寸碳化硅晶圆。三安光电股份有限公司副董事长、总经理林科闯公开表示，国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，能为客户提供高品质准时交付产品的同时，兼具大规模生产的成本优势。
和国外企业相比，中国公司的优势是贴近客户，能快速决策，更快响应客户需求。派恩杰曾经有客户提出定制规格的产品，派恩杰在半年内就进行了选样、测试。黄兴预计，如果是国外竞争对手满足这一需求需要至少1至2年。
对于国内公司而言，一个迫切的任务是培养国产产业链。目前，国产碳化硅从原材料到制作工艺、封装均不成熟，加工难度大，需要与晶圆厂配合，国内并没有成熟的晶圆技术可以达到代工要求。只是，中国要想弯道超车并不容易。“很多东西不是光靠投钱就能投出来的，都需要大量的技术投入跟不断的试错。这个真的是需要很长很长的时间。”氮化镓功率芯片公司纳微半导体中国区总经理查莹杰在接受采访时这样表示。
有业内人士认为，不可太过高估第三代半导体的影响。“即使中国的第三代半导体做得非常好，比国际上都好，也代表不了中国在集成电路和半导体的领域就能够全面领先。”半导体业内人士Jason Pan指出，第三代半导体背后是碳基和硅基产品的竞争，现阶段还只是竞争序曲的开篇，更多波澜壮阔的技术变革将绵延数十年而不绝。
黄兴感叹，当他在读MBA时学习到，绝大部分成功的半导体商业案例都是从Fabless轻资产运营开始的。Fabless之所以是一个创业公司展开生意的绝佳方式，因其资产较轻，初始投资规模小，企业运行费用较低，技术研发迭代快，转型相对灵活，可以盘活整合产业链的资源。但回国后，他却发现，一些公司用夸张的商业计划书，在没有产品没有实际客户的情况下，拉巨额投资建厂的大项目，一地鸡毛后走人。
这个行业的风险之一就在于无效的招商引资。伴随第三代半导体产业站上风口，从一二线城市到三四线城市，相互竞争企业落地，给土地、资源、配套，导致很多企业被盲目追捧，无序发展，乏利可图。集微咨询统计显示，近5年来，在第三代半导体项目迅速落地的同时，实现通线与投产的第三代半导体项目不到30%项目签约，开工后鲜有项目进展披露，或存在搁置、烂尾等情况。
第三代半导体产品成本为第一代硅基半导体产品的5至8倍，且短期内市场对于价格相对敏感，加上国内晶圆厂生产良率有待提升，因此需要长期面对替代第一代半导体产品的市场定位问题。
光大证券分析师刘凯认为，第三代半导体存在两大风险，其一，由于长晶技术难度较高，碳化硅良率提升不及预期；其二，疫情缓和不及预期。碳化硅的重要下游是新能源汽车领域，如果疫情反复，新能源汽车难以放量，碳化硅的应用面临不及预期的风险。同时，全球产业链上的众多工厂，在发生疫情时都会面临封锁、停工等情况，这导致了产能爬坡缓慢。
技术突破需要人才，偏偏这个行业又很缺乏。由于芯片产业是典型的周期性行业，美国GE公司前董事长杰克·韦尔奇把GE公司的半导体业务抛弃，正是这个原因之一。“旺季的时候，客户的钱全部都打到账上，但你就是交不了货；淡季的时候，拼命想要填满产线，但费劲心力还是没有需求，积了大量的呆账坏账，最后只能裁员。”Jason Pan这样说。
这个行业特性，让一些年轻学生离开了这个行业。Jason Pan建议，中国的芯片业应该做更多削峰填谷的工作。Gary Chen回忆，自己大学毕业时，遇到半导体行业的大裁员，很多同学离开了这个行业，他们成了软件工程师、通讯工程师甚至进入金融行业，后来，再也没法回到这个技术飞速进步的行业。
根据公开资料，2019年国内集成电路相关专业毕业生总数在20万人左右，只有2.58万人进入本行业就业，对填补岗位缺口带来更大的挑战。雪上加霜的是，行业高速飞转，进入需要争抢人才的阶段。根据台湾媒体报道，在三代半领域，连台积电和联发科都招不满人才，人才再次成为瓶颈。
碳化硅单晶制造一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。之前，这项技术只掌握在美国人手里，而且长期对中国进行技术封锁。我国半导体材料长期依赖进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道不稳，随时都可能面对断供的风险，而且产品的质量也难以得到有效保证。
“没有金刚钻，难揽瓷器活。”吴全表示，当前产能不足是半导体行业的主要矛盾，在正常的市场情况下，解决这些问题都会依赖相关的技术设备，在全球产业分工的当下，对于半导体材料的海外依赖值得关注。“中国还有很多功课要补，还有很长的路要走。缺乏支撑产业任何一个环节，都是做不起来的。”国内某半导体重点实验室核心人士王仲曾在接受采访时这样表示。
当地缘政治剧烈变化，技术铁幕似乎正徐徐落下。黄兴知道，这一切完全不在他的掌管里。“看上去国产化是很合理的，但其实行业的发展不该是这样的。真正的进步不是中国公司赶上了别的国家。”他相信，技术没有国界，中国企业在技术上的突破不只是中国受益，而是奉献给全人类，“技术进步从来不能依赖一个国家的能力，而是全人类的智慧。”
半导体行业是一个依赖全球化合作的行业。虽然，黄兴依靠国产化而获得商业上的机会，他的公司还远称不上成功，他盼望的是有一天，不管是在中国还是其他国家，和所有竞争对手的产品是在平等的环境里竞争，“我希望厂家选择我，是因为产品的竞争力，而不是因为这是国产的。”他说。撰文/李好、马杰 编辑/范荣靖
第三代半导体概念在二级市场备受关注
从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现依然亮眼。Wind编制的“第三代半导体指数”在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中士兰微是目前中国最大的IDM企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
尽管在2022年前4个月有所回撤，但第三代半导体概念股在5月开始触底反弹，跟踪16只成分股的Wind第三代半导体概念指数上涨近10%。在16只成分股中，共有15只股票上涨，涨幅最高的为露笑科技(16.04%)，北方华创、三安光电、聚灿光电、斯达半岛涨幅均超10%。下跌的只有闻泰科技，今年以来跌幅已超50%。
据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，其回报潜力分别为19%和65.3%。
第三代半导体材料是信息产业、5G通讯、国防军工等国家重点战略领域的核心材料，近年来，国家出台一系列半导体产业鼓励政策，以推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料发展。
天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代，看好第三代半导体。华安证券分析师胡杨则表示，碳化硅和氮化镓产业链会有一些优质的新公司进入，但原来的传统功率器件、射频器件、LED芯片公司也都会是三代半导体产业链的重要玩家，并充分受益于这一波十年以上的产业趋势。■
当电动车成为主流，需要频繁转换动辄上千伏特的高电压，而当太空卫星需要高频率的传输、数据中心需要更稳定高效运行时，就需要比起前两代半导体更耐高温、更耐高压的材料。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体，让能源在转换过程中的耗损更小、转换效率更佳，未来在太空探索、太阳能、风电、新能源汽车等产业将被大量使用。
以数据中心为例，互联网公司需要储存和使用大量数据，通常都会建设大体量的数字中心。因为能源损耗更小，在设备的器件里采用碳化硅技术，有机会为数据中心节省千万甚至上亿元的电费。
新的创业故事正在发生。2018年，黄兴回国创业，没有拿到任何融资。在美国北卡州立大学留学时，他看着自己研究的碳化硅技术从实验室一步步走到了商业化，市场从零起步，渐成规模。
2014年，博士毕业后，他先后在半导体上市公司和创业公司工作过。2015年至2017年，在一家美国碳化硅创业公司工作期间，他发现公司收入主要来自中国。如同在黑暗里看到太阳一点点升起，他知道属于碳化硅的机会到了。
“半导体市场大、碳化硅技术自主可控、中国的本地公司少，一定有市场空间在。”他告诉记者。和许多海归创业者已在国际大公司爬到高层、且获相当业界知名度和影响力不同，他的资历尚浅、勇敢无畏，完全是因为看好碳化硅市场的发展而回国。他选择在杭州创业，成立了派恩杰半导体(以下简称“派恩杰”)，专注碳化硅芯片设计业务。
然而，一瓢冷水很快淋了下来，公司的发展完全不在他的预期之内，两年里没有投资人看好这家公司。当时是2018年，中兴通讯刚被美国制裁、华为尚安然无恙，芯片业不属热门行业，科技界的聚光灯打在退休的马云、从百度离职的陆奇等人身上。创业前期，黄兴几乎每天都在见投资人，他还参加创业大赛，试图获得关注，而那时的投资风向尚集中在P2P金融等虚拟经济领域，大部分投资人对碳化硅技术和市场非常陌生。虽然特斯拉在2017就已经在汽车上使用碳化硅技术，但是业界是目睹特斯拉采用这个技术稳定生产3年以后，才慢慢被其远见所震动。
弹尽粮绝之际，黄兴把房子抵押，以延续公司生命。2019年，账上只剩两千多块钱，公司马上面临解散。和团队一起开会时，员工们说，“既然投资人们看不懂，不如我们的团队自己投。”最后团队筹钱九百多万，公司得以继续运转。
黄兴蓄着胡子，说话条理分明，崇拜的企业家是特斯拉CEO马斯克。他出生于1986年，重庆人，大学时就读于电子科技大学，主修的微电子与固体电子专业是陈星弼院士所创办。在北卡州立大学攻读博士期间，师从美国科学院院士Jayant B.Baliga和IEEE Fellow黄勤教授。满怀希望和执着地面对挑战，他在2020年12月最终迎来了第一笔天使投资：一个有着芯片行业多年采购经验的投资人，在对公司详细考察之后，决定投资这家公司。黄兴见投资人时，总是很自信地说：“你不要问我技术怎么样，你自己拿去测。”这名投资人果真拿去测试，发现产品表现已经和国际龙头企业不相上下，于是第一笔融资进入。
在半导体行业，黄兴创立的公司并不是一家知名公司。不过，他的公司已是欧洲碳化硅代工企业里最大的亚洲客户。派恩杰也是碳化硅行业第一家成功把产品卖进多家整车厂的国产机构，2022年营收增长预计将是去年十倍以上。《商业周刊/中文版》和黄兴的采访时间几经变动，最后在一个周六的下午进行，这家公司正在进行融资，黄兴的时间安排比平日更紧张。
派恩杰的寂寞之路，也正如碳化硅技术的寂寞之路。这一技术过去不被理解和重视，但随着第三代半导体技术(以下简称“三代半技术”)的火热和被追捧，碳化硅作为其中最重要的技术方向，也成为了市场热点话题，任何技术动向都引起业界广泛关注。
过去数十年，半导体行业在摩尔定律下迅猛发展，英特尔、台积电等芯片巨头不断升级制程。按照摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。然而，随着芯片尺寸接近物理极限，对摩尔定律还能维持多久的质疑甚嚣尘上。人们开始寻找后摩尔时代的半导体芯片发展路径，其中就包括在材料环节上创新的第三代半导体。
以碳化硅、氮化镓为代表的三代半技术代表着全新的未来。第一代半导体材料主要包括硅(Si)、锗(Ge)为主的元素半导体，目前是CPU处理器等的主要原材料；第二代、第三代半导体，都是化合物半导体的一种，使用不只一种化学元素，第二代半导体材料包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等，主要运用于大功率发光电子器件和射频器件。
与第一、二代半导体材料相比，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为主的第三代半导体材料，拥有更宽的禁带宽度(衡量器件耐压性能、高温工作和光学性能)、更高的击穿电场、更高的热导率等物理性能优势。
换言之，在高温、高压、高电流时，第三代半导体不会轻易从绝缘体变成导体，适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从手机快充、笔记本电脑到电动汽车、5G基站，再到风力发电、机车牵引、特高压输送、太空探索等领域，无不存在第三代半导体的身影。天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代看好第三代半导体。碳化硅相较于传统硅材料，具有高系统稳定度、系统及装置小型化、缩短充电时间、延长电动车续航力等，将渐取代硅基功率器件于车载端的应用。
其更广阔的应用场景在太空探索。“目前的硅基系统在金星环境下坚持不了一天，”IEEE成员Alan Mantooth教授指出，“要造出可以在如此恶劣的环境中度过几个月甚至几年而非几个小时的机器，解决方案就是碳化硅技术。”Alan Mantooth建立了阿肯色大学-NSF和美国能源部的多个联合研究中心，在电气电子领域荣获享誉世界的声誉。
“三代半导体材料并不是谁完全替代谁，而是一个并存互补的关系。”华芯全通（北京）投资基金创始合伙人吴全在接受《商业周刊/中文版》采访时表示，随着材料科学的进步，新一代半导体材料适应了某些场景需求。“从供给和需求的角度来讲，第三代半导体是产业迭代互动的结果。”
这个行业深具成长潜力。中国第三代半导体布局企业已超百家，行业整体处于产业化起步阶段。法国半导体咨询机构Yole预计全球碳化硅器件空间将从2019年4.8亿美元成长到2025年30亿美元，而到了2030年则是高达100亿美元，即10年20倍增长。
第三代半导体更重要的意义在于，面临技术封锁风险的中国芯片业正寄希望于这一技术实现国产化突破。中芯国际创始人张汝京曾表示，投资相对小，对设备的依赖度比较低（不需要高端光刻机），市场比较广阔，是第三代半导体被看好的主要原因。“摩尔定律正面临极限挑战，这既是一个转折点，也是一个机遇。”
中国科学院院士毛军发在2021年6月举行的世界半导体大会上表示，芯片产业目前有两条主要发展路线：一是延续摩尔定律；二是绕开摩尔定律。在毛军发看来，第三代芯片可能为中国提供战胜竞争对手的最佳机会，化合物芯片技术可以帮助中国在后摩尔时代超车。以碳化硅技术为首的第三代半导体正在牵引芯片市场的变局，一场残酷的全球竞争游戏已经打响。
中国政策就很看重。第三代半导体是国家2030规划和十四五国家研发计划确定的重要发展方向，被视作中国半导体产业弯道超车的机会。去年两会期间，全国政协委员王文银在采访中称，伴随着第三代半导体行业的触角向5G基站、特高压、城际高铁交通、新能源充电桩等关键领域延伸，“我国半导体行业发展风口已至。”
近期，江苏省和湖南省也相继发布了第三代半导体的相关利好政策。例如，长沙高新区就首次针对第三代半导体等集成电路公司推出了新政，以总额5000万的扶持资金吸引公司落地长沙。在这里，湖南三安建设了全球第3条、全国第1条第三代半导体全产业链。
从产业链来看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位。
在国家竞争上，美国全球独大，拥有Cree、II-VI等顶尖企业，占有全球碳化硅70%-80%产量。欧洲拥有完整的衬底、外延、器件、应用的碳化硅产业链，而且独有高端光刻机制造技术，拥有英飞凌、意法半导体等优势制造商。韩国、日本在原材料、设备、模块等开发上，各有优势。
全球半导体巨头，纷纷抢滩第三代半导体市场。美国半导体巨头科锐(Cree)在剥离掉原先占比2/3的业务之后，2021年10月正式更名为Wolfspeed，发力碳化硅技术和制造；英飞凌、意法半导体将在全球不同国家建设碳化硅和氮化镓工厂；全球半导体老玩家罗姆集团更是放出豪言，要在2025年占据30%全球碳化硅芯片市场份额；安森美以4.15亿美元收购碳化硅厂商GTAT；联电、鸿海则分别通过携手封测厂、收购晶圆厂，切入第三代半导体。根据公开消息，晶圆代工龙头台积电也积极布局第三代半导体，已小批量提供6英寸GaN晶圆代工服务。
Cree首席执行官GreggLowe这样看待这一技术所处的大环境：“我们不断地看到在汽车和通讯设施领域采用SiC碳化硅的优势来驱动创新所产生的巨大效益。Cree的技术处于汽车行业向零排放电动汽车过渡、电信行业转向更快的5G网络以及LED特种应用持续增长趋势的最前沿。”
中国企业正在急起直追。2022年开年以来，碳化硅大单爆发，赛米控获得德国车企72亿元碳化硅订单；爱仕特用碳化硅为国内多家新能源车企批量供货；中科汉韵的碳化硅线已启动，月产5000片。
国内汽车品牌也在考虑碳化硅产能问题。2021年6月30日，比亚迪半导体上市申请获得受理，计划投资7.3亿元建设碳化硅晶圆生产线，年产能达24万片。据公开资料，理想、蔚来等车企也早已在考察碳化硅产能，而广汽、上汽、小鹏等车企甚至已经介入碳化硅产业。
据长江证券在3月的一份研报中指出，国内从事第三代半导体电力电子和微波射频的企业已从2018年不足100家发展到2020年170余家，2020年的扩产金额接近700亿元，较2019年同比增长161%。
在二级市场，第三代半导体概念也备受关注。从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现亮眼。Wind编制的第三代半导体指数在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中，士兰微是目前中国最大的IDM(Integrated Device Manufacture；垂直整合制造模式)企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
“碳化硅电力电子是一个全新的领域，全球在这个领域布局和发展，大家起跑线和时间点都差不多，”三安光电总经理林科闯接受媒体采访时这样表示，三安是从材料就开始有的，在这个领域经过几年的发展不会输于国际上其他对手，“我们也一定有办法在这一领域具有全球影响力。”
不过，第三代半导体概念在2022年的走势颇不顺畅。直到5月开始，板块触底反弹，其中第三代半导体概念涨幅接近10%。但截至2022年5月30日，跟踪16只股票的Wind第三代半导体概念指数今年已回撤近30%，在这些成分股当中，上涨的只有扬杰科技，涨幅为5.87%，下跌的则有15只，跌幅最高的是闻泰科技(-52.85%)。
吴全表示，第三代半导体在二级市场的热度不减，仍是螺旋上升的状态，“短期回调并不可怕，未来前景依然可期。”据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，回报潜力分别为19%和65.3%。
显然，大部分第三代半导体股票的市值还有一定增长空间。在半导体产业从业十多年的吴全看来，投资半导体公司首先要看它的技术水平，其次是产品化能力，最后是运营能力。
新创公司也动作频频，瑶芯微的发展正是中国芯片国产化的大背景下的一个缩影。我国芯片自给率目前仍然较低，核心芯片缺乏，高端技术长期被海外厂商控制，芯片超过石油是中国第一大进口商品。中国的芯片行业长期处于落后状况，并在高端光科技等核心设备上受到封锁或封锁风险，三代半技术由于有更强的自主可控性，因此被寄予弯道超车之厚望。
和派恩杰一样，瑶芯微经历过低谷时刻。“瑶”是北斗七星里最明亮的一颗星，2019年在上海浦东张江科学城注册成立的时候，却是卑微而不起眼的。公司常常遇到合心意的候选人，对方在简陋的办公室里转悠一圈，然后拒绝。为了在三代半领域里立足，公司先从硅基产品入手，先行占据稳定市场和渠道以获得收入、维持发展。
这家公司由西安电子科技大学的四名同学创立，创始人是程青松和郭亮良。它依托的是西安电子科技大学在第三代化合物半导体里面的深厚积累，吸收了一系列的对口研究和知识成果转化。瑶芯微的发展策略以硅基产品打下的基础投入碳化硅高端芯片的研发。“我们当然是一家三代半公司，”该公司董秘李鑫表示，“我们致力于与国内碳化硅器件产业链上下游的伙伴们共同合作，从原材料、器件设计、晶圆制造到封装模组，打造一条优质、可靠、具备竞争力的碳化硅功率器件供应链。”瑶芯微预计今年营收能达到三亿元，正在进行第四轮融资。它的投资方包括张江集团、中科创新等。
瑶芯微副总经理Gary Chen曾经在台积电等多家知名半导体机构工作，他是程青松和郭亮良的大学同学，2021年接受邀请加入这家公司。“现在确实是最好的时候，我们生产的传感器芯片和硅基功率器件等已经在大量终端产品里存在了，这是一种成就感。”
他在接受《商业周刊/中文版》采访时说，“大学的时候就看到电脑里有intelinside，那时我就梦想有一天我所生产的芯片，也跟普通人的衣食住行有密切连接。”第三代半导体的兴起背后是碳基材料和硅基材料之间持续多年的博弈。信息产业的发展实际上可以归纳成是芯片发展史。芯片业是现代工业的皇冠，最先进的2纳米技术，约等于一根头发丝直径的三万分之一。它的工艺涉及到1000至5000个步骤的把控，它让整个世界变得智能化，从电脑、手机到智能门锁、电饭煲，无一不仰赖芯片业的发展。它是世界上最复杂、体量最大的制造业。没有芯片业的发展，就没有如今的高科技。
台湾学者施敏称，1968年以后到今天的时代为硅器时代。有别于以往的石器时代、青铜时代、铜器时代和铁器时代，硅器时代就是半导体集成电路的时代，因为硅是制备集成电路的主要原材料，所代表的正是半导体，包括存储器件，微处理器，逻辑器件与探测器等在内的各类芯片。自1947年发明晶体管，1957年发明集成电路以来，器件集成度(单位面积硅片上的晶体管数量)的极速发展造就了如今的高科技时代。
硅是一种太特殊的材料，在技术进步过程中不断演进，生命力顽强，创造了一个极其奇妙的世界。自1960年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。随着碳基材料的发展，更多想象空间开始出现。市场对碳基和硅基产品的态度也出现了明显变化，在今年召开的APEC2022会议上，英飞凌SiC业务副总裁Peter Friedrichs表示，“有些客户根本不想谈论硅。”
三代半技术落地的一个里程碑是特斯拉。它的Model3车型采用了以碳化硅技术为基础的逆变器，是第一家在主逆变器中集成全碳化硅功率器件的汽车厂商，意法半导体为特斯拉提供了产品。在它运用这一技术以前，碳化硅技术是一个小众且少有人关注的技术。
在特斯拉之后，全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件。下游的终端应用需求不断扩张，也让上游快速扩张。不过，由于碳化硅的生产瓶颈尚未解决，以及原料晶柱的质量不稳定、碳化硅器件的成本过高等因素，整体市场无法大规模普及，仍然面临巨大的产能缺口。
据公开报道，平均每2辆特斯拉纯电动车就需要一片6英寸碳化硅晶圆。特斯拉一年大约需要50万片6英寸碳化硅。而目前全球碳化硅晶圆总年产能在40万至60万片，特斯拉一家企业就能消耗掉当下全球碳化硅总产能。
汽车的新能源化和智能化需要更多的芯片，但芯片业并没有做好准备。“芯片业的扩张需要从原材料、设备到晶圆厂、封装厂的产业链扩张，也需要资金、人才的匹配，这是一个周期。”芯片业内人士Jason Pan表示。
一代材料决定一代元器件。机会在于当前的终端应用需求大量来自中国，不管是光伏发电，还是新能源汽车，这让中国公司直接获得机会。Jason Pan表示，要理解第三代半导体的爆发，最重要的是要看到中国的国产替代需求，这是过去两三年里最关键的变量，“过去，不管是晶圆代工厂还是下游客户，良率是第一考量，但随着国产替代的浪潮，下游客户把国产替代，也就是产业链的安全放在了第一位。”
半导体行业的魅力是一旦技术取得突破，就可占领全球市场。这是一个技术压力大、风险高的行业。和互联网等科技行业相比，启动半导体领域的创业需要更高的资金、更多人才储备，也面临着强劲国际巨头的竞争。
黄兴是碳化硅从实验室走向商业运用的第一线参与者和见证人。在一项科技成果从实验室到产业化的过程中，包括了小试、中试等多个环节，每个环节都需要克服不同的技术难题。其中，小试指的是在实验室结果的基础上，将实验规模扩大，如5到10倍，进行验证。只有迈过这一步，科研成果才算是有了产业化的前提。
黄兴最近在思考的问题是，如何建设自主可控的工厂？这将是一个对派恩杰的发展意义重大的抉择。这也将意味着派恩杰从轻资产芯片设计公司到重资产的IDM或者泛IDM公司的转型。
在半导体行业，有两种发展路径。一类是IDM，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身，早期多数集成电路企业采用的模式，而目前仅有极少数企业能够维持。另一类是Fabless(无工厂芯片商)，主要的特点是只负责芯片的电路设计与销售，而将生产、测试、封装等环节外包，其中台积电就是全球最大的芯片生产制造商。
集成电路行业的IDM与Fabless模式之争由来已久，但在国内芯片行业蓬勃发展与国家大力扶持的条件下，不少Fabless开始向前突破，逐渐模糊了IDM与Fabless的边界。在行业旺季来临时，晶圆厂和封测厂的产能保障任务成为每一家Fabless公司运营的噩梦，IDM模式则能更好解决这个问题。
不过，IDM并不是一件容易的事。台积电创始人张忠谋曾经在接受采访时说，台湾没有真正的IDM企业。总之，中国在三代半领域缺乏龙头企业，现状被形容为“存在感弱”、“大而不强、多而不专”，既没有形成健康的生态圈，更没有全球化布局。
国内企业尽管整体实力较弱，但也已经有三安光电等上市公司正在整合产业链资源。2021年6月，该公司宣布将投资160亿元打造国内首条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，该产线可月产3万片6英寸碳化硅晶圆。三安光电股份有限公司副董事长、总经理林科闯公开表示，国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，能为客户提供高品质准时交付产品的同时，兼具大规模生产的成本优势。
和国外企业相比，中国公司的优势是贴近客户，能快速决策，更快响应客户需求。派恩杰曾经有客户提出定制规格的产品，派恩杰在半年内就进行了选样、测试。黄兴预计，如果是国外竞争对手满足这一需求需要至少1至2年。
对于国内公司而言，一个迫切的任务是培养国产产业链。目前，国产碳化硅从原材料到制作工艺、封装均不成熟，加工难度大，需要与晶圆厂配合，国内并没有成熟的晶圆技术可以达到代工要求。只是，中国要想弯道超车并不容易。“很多东西不是光靠投钱就能投出来的，都需要大量的技术投入跟不断的试错。这个真的是需要很长很长的时间。”氮化镓功率芯片公司纳微半导体中国区总经理查莹杰在接受采访时这样表示。
有业内人士认为，不可太过高估第三代半导体的影响。“即使中国的第三代半导体做得非常好，比国际上都好，也代表不了中国在集成电路和半导体的领域就能够全面领先。”半导体业内人士Jason Pan指出，第三代半导体背后是碳基和硅基产品的竞争，现阶段还只是竞争序曲的开篇，更多波澜壮阔的技术变革将绵延数十年而不绝。
黄兴感叹，当他在读MBA时学习到，绝大部分成功的半导体商业案例都是从Fabless轻资产运营开始的。Fabless之所以是一个创业公司展开生意的绝佳方式，因其资产较轻，初始投资规模小，企业运行费用较低，技术研发迭代快，转型相对灵活，可以盘活整合产业链的资源。但回国后，他却发现，一些公司用夸张的商业计划书，在没有产品没有实际客户的情况下，拉巨额投资建厂的大项目，一地鸡毛后走人。
这个行业的风险之一就在于无效的招商引资。伴随第三代半导体产业站上风口，从一二线城市到三四线城市，相互竞争企业落地，给土地、资源、配套，导致很多企业被盲目追捧，无序发展，乏利可图。集微咨询统计显示，近5年来，在第三代半导体项目迅速落地的同时，实现通线与投产的第三代半导体项目不到30%项目签约，开工后鲜有项目进展披露，或存在搁置、烂尾等情况。
第三代半导体产品成本为第一代硅基半导体产品的5至8倍，且短期内市场对于价格相对敏感，加上国内晶圆厂生产良率有待提升，因此需要长期面对替代第一代半导体产品的市场定位问题。
光大证券分析师刘凯认为，第三代半导体存在两大风险，其一，由于长晶技术难度较高，碳化硅良率提升不及预期；其二，疫情缓和不及预期。碳化硅的重要下游是新能源汽车领域，如果疫情反复，新能源汽车难以放量，碳化硅的应用面临不及预期的风险。同时，全球产业链上的众多工厂，在发生疫情时都会面临封锁、停工等情况，这导致了产能爬坡缓慢。
技术突破需要人才，偏偏这个行业又很缺乏。由于芯片产业是典型的周期性行业，美国GE公司前董事长杰克·韦尔奇把GE公司的半导体业务抛弃，正是这个原因之一。“旺季的时候，客户的钱全部都打到账上，但你就是交不了货；淡季的时候，拼命想要填满产线，但费劲心力还是没有需求，积了大量的呆账坏账，最后只能裁员。”Jason Pan这样说。
这个行业特性，让一些年轻学生离开了这个行业。Jason Pan建议，中国的芯片业应该做更多削峰填谷的工作。Gary Chen回忆，自己大学毕业时，遇到半导体行业的大裁员，很多同学离开了这个行业，他们成了软件工程师、通讯工程师甚至进入金融行业，后来，再也没法回到这个技术飞速进步的行业。
根据公开资料，2019年国内集成电路相关专业毕业生总数在20万人左右，只有2.58万人进入本行业就业，对填补岗位缺口带来更大的挑战。雪上加霜的是，行业高速飞转，进入需要争抢人才的阶段。根据台湾媒体报道，在三代半领域，连台积电和联发科都招不满人才，人才再次成为瓶颈。
碳化硅单晶制造一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。之前，这项技术只掌握在美国人手里，而且长期对中国进行技术封锁。我国半导体材料长期依赖进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道不稳，随时都可能面对断供的风险，而且产品的质量也难以得到有效保证。
“没有金刚钻，难揽瓷器活。”吴全表示，当前产能不足是半导体行业的主要矛盾，在正常的市场情况下，解决这些问题都会依赖相关的技术设备，在全球产业分工的当下，对于半导体材料的海外依赖值得关注。“中国还有很多功课要补，还有很长的路要走。缺乏支撑产业任何一个环节，都是做不起来的。”国内某半导体重点实验室核心人士王仲曾在接受采访时这样表示。
当地缘政治剧烈变化，技术铁幕似乎正徐徐落下。黄兴知道，这一切完全不在他的掌管里。“看上去国产化是很合理的，但其实行业的发展不该是这样的。真正的进步不是中国公司赶上了别的国家。”他相信，技术没有国界，中国企业在技术上的突破不只是中国受益，而是奉献给全人类，“技术进步从来不能依赖一个国家的能力，而是全人类的智慧。”
半导体行业是一个依赖全球化合作的行业。虽然，黄兴依靠国产化而获得商业上的机会，他的公司还远称不上成功，他盼望的是有一天，不管是在中国还是其他国家，和所有竞争对手的产品是在平等的环境里竞争，“我希望厂家选择我，是因为产品的竞争力，而不是因为这是国产的。”他说。撰文/李好、马杰 编辑/范荣靖
第三代半导体概念在二级市场备受关注
从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现依然亮眼。Wind编制的“第三代半导体指数”在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中士兰微是目前中国最大的IDM企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
尽管在2022年前4个月有所回撤，但第三代半导体概念股在5月开始触底反弹，跟踪16只成分股的Wind第三代半导体概念指数上涨近10%。在16只成分股中，共有15只股票上涨，涨幅最高的为露笑科技(16.04%)，北方华创、三安光电、聚灿光电、斯达半岛涨幅均超10%。下跌的只有闻泰科技，今年以来跌幅已超50%。
据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，其回报潜力分别为19%和65.3%。
第三代半导体材料是信息产业、5G通讯、国防军工等国家重点战略领域的核心材料，近年来，国家出台一系列半导体产业鼓励政策，以推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料发展。
天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代，看好第三代半导体。华安证券分析师胡杨则表示，碳化硅和氮化镓产业链会有一些优质的新公司进入，但原来的传统功率器件、射频器件、LED芯片公司也都会是三代半导体产业链的重要玩家，并充分受益于这一波十年以上的产业趋势。■
相关内容
OR
读者评论
热门排行榜
OR
2022-06-06 12:23
商业与经济
解密第三代半导体
解密第三代半导体
“半导体市场大、碳化硅技术自主可控、中国的本地公司少，一定有市场空间在”；中国企业正在急起直追。
■全球半导体产能吃紧早已不是新闻，但鲜为人知的是，一股新的趋势正在发生─第三代半导体越来越重要了。
当电动车成为主流，需要频繁转换动辄上千伏特的高电压，而当太空卫星需要高频率的传输、数据中心需要更稳定高效运行时，就需要比起前两代半导体更耐高温、更耐高压的材料。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体，让能源在转换过程中的耗损更小、转换效率更佳，未来在太空探索、太阳能、风电、新能源汽车等产业将被大量使用。
以数据中心为例，互联网公司需要储存和使用大量数据，通常都会建设大体量的数字中心。因为能源损耗更小，在设备的器件里采用碳化硅技术，有机会为数据中心节省千万甚至上亿元的电费。
新的创业故事正在发生。2018年，黄兴回国创业，没有拿到任何融资。在美国北卡州立大学留学时，他看着自己研究的碳化硅技术从实验室一步步走到了商业化，市场从零起步，渐成规模。
2014年，博士毕业后，他先后在半导体上市公司和创业公司工作过。2015年至2017年，在一家美国碳化硅创业公司工作期间，他发现公司收入主要来自中国。如同在黑暗里看到太阳一点点升起，他知道属于碳化硅的机会到了。
“半导体市场大、碳化硅技术自主可控、中国的本地公司少，一定有市场空间在。”他告诉记者。和许多海归创业者已在国际大公司爬到高层、且获相当业界知名度和影响力不同，他的资历尚浅、勇敢无畏，完全是因为看好碳化硅市场的发展而回国。他选择在杭州创业，成立了派恩杰半导体(以下简称“派恩杰”)，专注碳化硅芯片设计业务。
然而，一瓢冷水很快淋了下来，公司的发展完全不在他的预期之内，两年里没有投资人看好这家公司。当时是2018年，中兴通讯刚被美国制裁、华为尚安然无恙，芯片业不属热门行业，科技界的聚光灯打在退休的马云、从百度离职的陆奇等人身上。创业前期，黄兴几乎每天都在见投资人，他还参加创业大赛，试图获得关注，而那时的投资风向尚集中在P2P金融等虚拟经济领域，大部分投资人对碳化硅技术和市场非常陌生。虽然特斯拉在2017就已经在汽车上使用碳化硅技术，但是业界是目睹特斯拉采用这个技术稳定生产3年以后，才慢慢被其远见所震动。
弹尽粮绝之际，黄兴把房子抵押，以延续公司生命。2019年，账上只剩两千多块钱，公司马上面临解散。和团队一起开会时，员工们说，“既然投资人们看不懂，不如我们的团队自己投。”最后团队筹钱九百多万，公司得以继续运转。
黄兴蓄着胡子，说话条理分明，崇拜的企业家是特斯拉CEO马斯克。他出生于1986年，重庆人，大学时就读于电子科技大学，主修的微电子与固体电子专业是陈星弼院士所创办。在北卡州立大学攻读博士期间，师从美国科学院院士Jayant B.Baliga和IEEE Fellow黄勤教授。满怀希望和执着地面对挑战，他在2020年12月最终迎来了第一笔天使投资：一个有着芯片行业多年采购经验的投资人，在对公司详细考察之后，决定投资这家公司。黄兴见投资人时，总是很自信地说：“你不要问我技术怎么样，你自己拿去测。”这名投资人果真拿去测试，发现产品表现已经和国际龙头企业不相上下，于是第一笔融资进入。
在半导体行业，黄兴创立的公司并不是一家知名公司。不过，他的公司已是欧洲碳化硅代工企业里最大的亚洲客户。派恩杰也是碳化硅行业第一家成功把产品卖进多家整车厂的国产机构，2022年营收增长预计将是去年十倍以上。《商业周刊/中文版》和黄兴的采访时间几经变动，最后在一个周六的下午进行，这家公司正在进行融资，黄兴的时间安排比平日更紧张。
派恩杰的寂寞之路，也正如碳化硅技术的寂寞之路。这一技术过去不被理解和重视，但随着第三代半导体技术(以下简称“三代半技术”)的火热和被追捧，碳化硅作为其中最重要的技术方向，也成为了市场热点话题，任何技术动向都引起业界广泛关注。
过去数十年，半导体行业在摩尔定律下迅猛发展，英特尔、台积电等芯片巨头不断升级制程。按照摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。然而，随着芯片尺寸接近物理极限，对摩尔定律还能维持多久的质疑甚嚣尘上。人们开始寻找后摩尔时代的半导体芯片发展路径，其中就包括在材料环节上创新的第三代半导体。
以碳化硅、氮化镓为代表的三代半技术代表着全新的未来。第一代半导体材料主要包括硅(Si)、锗(Ge)为主的元素半导体，目前是CPU处理器等的主要原材料；第二代、第三代半导体，都是化合物半导体的一种，使用不只一种化学元素，第二代半导体材料包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等，主要运用于大功率发光电子器件和射频器件。
与第一、二代半导体材料相比，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为主的第三代半导体材料，拥有更宽的禁带宽度(衡量器件耐压性能、高温工作和光学性能)、更高的击穿电场、更高的热导率等物理性能优势。
换言之，在高温、高压、高电流时，第三代半导体不会轻易从绝缘体变成导体，适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从手机快充、笔记本电脑到电动汽车、5G基站，再到风力发电、机车牵引、特高压输送、太空探索等领域，无不存在第三代半导体的身影。天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代看好第三代半导体。碳化硅相较于传统硅材料，具有高系统稳定度、系统及装置小型化、缩短充电时间、延长电动车续航力等，将渐取代硅基功率器件于车载端的应用。
其更广阔的应用场景在太空探索。“目前的硅基系统在金星环境下坚持不了一天，”IEEE成员Alan Mantooth教授指出，“要造出可以在如此恶劣的环境中度过几个月甚至几年而非几个小时的机器，解决方案就是碳化硅技术。”Alan Mantooth建立了阿肯色大学-NSF和美国能源部的多个联合研究中心，在电气电子领域荣获享誉世界的声誉。
“三代半导体材料并不是谁完全替代谁，而是一个并存互补的关系。”华芯全通（北京）投资基金创始合伙人吴全在接受《商业周刊/中文版》采访时表示，随着材料科学的进步，新一代半导体材料适应了某些场景需求。“从供给和需求的角度来讲，第三代半导体是产业迭代互动的结果。”
这个行业深具成长潜力。中国第三代半导体布局企业已超百家，行业整体处于产业化起步阶段。法国半导体咨询机构Yole预计全球碳化硅器件空间将从2019年4.8亿美元成长到2025年30亿美元，而到了2030年则是高达100亿美元，即10年20倍增长。
第三代半导体更重要的意义在于，面临技术封锁风险的中国芯片业正寄希望于这一技术实现国产化突破。中芯国际创始人张汝京曾表示，投资相对小，对设备的依赖度比较低（不需要高端光刻机），市场比较广阔，是第三代半导体被看好的主要原因。“摩尔定律正面临极限挑战，这既是一个转折点，也是一个机遇。”
中国科学院院士毛军发在2021年6月举行的世界半导体大会上表示，芯片产业目前有两条主要发展路线：一是延续摩尔定律；二是绕开摩尔定律。在毛军发看来，第三代芯片可能为中国提供战胜竞争对手的最佳机会，化合物芯片技术可以帮助中国在后摩尔时代超车。以碳化硅技术为首的第三代半导体正在牵引芯片市场的变局，一场残酷的全球竞争游戏已经打响。
中国政策就很看重。第三代半导体是国家2030规划和十四五国家研发计划确定的重要发展方向，被视作中国半导体产业弯道超车的机会。去年两会期间，全国政协委员王文银在采访中称，伴随着第三代半导体行业的触角向5G基站、特高压、城际高铁交通、新能源充电桩等关键领域延伸，“我国半导体行业发展风口已至。”
近期，江苏省和湖南省也相继发布了第三代半导体的相关利好政策。例如，长沙高新区就首次针对第三代半导体等集成电路公司推出了新政，以总额5000万的扶持资金吸引公司落地长沙。在这里，湖南三安建设了全球第3条、全国第1条第三代半导体全产业链。
从产业链来看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位。
在国家竞争上，美国全球独大，拥有Cree、II-VI等顶尖企业，占有全球碳化硅70%-80%产量。欧洲拥有完整的衬底、外延、器件、应用的碳化硅产业链，而且独有高端光刻机制造技术，拥有英飞凌、意法半导体等优势制造商。韩国、日本在原材料、设备、模块等开发上，各有优势。
全球半导体巨头，纷纷抢滩第三代半导体市场。美国半导体巨头科锐(Cree)在剥离掉原先占比2/3的业务之后，2021年10月正式更名为Wolfspeed，发力碳化硅技术和制造；英飞凌、意法半导体将在全球不同国家建设碳化硅和氮化镓工厂；全球半导体老玩家罗姆集团更是放出豪言，要在2025年占据30%全球碳化硅芯片市场份额；安森美以4.15亿美元收购碳化硅厂商GTAT；联电、鸿海则分别通过携手封测厂、收购晶圆厂，切入第三代半导体。根据公开消息，晶圆代工龙头台积电也积极布局第三代半导体，已小批量提供6英寸GaN晶圆代工服务。
Cree首席执行官GreggLowe这样看待这一技术所处的大环境：“我们不断地看到在汽车和通讯设施领域采用SiC碳化硅的优势来驱动创新所产生的巨大效益。Cree的技术处于汽车行业向零排放电动汽车过渡、电信行业转向更快的5G网络以及LED特种应用持续增长趋势的最前沿。”
中国企业正在急起直追。2022年开年以来，碳化硅大单爆发，赛米控获得德国车企72亿元碳化硅订单；爱仕特用碳化硅为国内多家新能源车企批量供货；中科汉韵的碳化硅线已启动，月产5000片。
国内汽车品牌也在考虑碳化硅产能问题。2021年6月30日，比亚迪半导体上市申请获得受理，计划投资7.3亿元建设碳化硅晶圆生产线，年产能达24万片。据公开资料，理想、蔚来等车企也早已在考察碳化硅产能，而广汽、上汽、小鹏等车企甚至已经介入碳化硅产业。
据长江证券在3月的一份研报中指出，国内从事第三代半导体电力电子和微波射频的企业已从2018年不足100家发展到2020年170余家，2020年的扩产金额接近700亿元，较2019年同比增长161%。
在二级市场，第三代半导体概念也备受关注。从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现亮眼。Wind编制的第三代半导体指数在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中，士兰微是目前中国最大的IDM(Integrated Device Manufacture；垂直整合制造模式)企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
“碳化硅电力电子是一个全新的领域，全球在这个领域布局和发展，大家起跑线和时间点都差不多，”三安光电总经理林科闯接受媒体采访时这样表示，三安是从材料就开始有的，在这个领域经过几年的发展不会输于国际上其他对手，“我们也一定有办法在这一领域具有全球影响力。”
不过，第三代半导体概念在2022年的走势颇不顺畅。直到5月开始，板块触底反弹，其中第三代半导体概念涨幅接近10%。但截至2022年5月30日，跟踪16只股票的Wind第三代半导体概念指数今年已回撤近30%，在这些成分股当中，上涨的只有扬杰科技，涨幅为5.87%，下跌的则有15只，跌幅最高的是闻泰科技(-52.85%)。
吴全表示，第三代半导体在二级市场的热度不减，仍是螺旋上升的状态，“短期回调并不可怕，未来前景依然可期。”据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，回报潜力分别为19%和65.3%。
显然，大部分第三代半导体股票的市值还有一定增长空间。在半导体产业从业十多年的吴全看来，投资半导体公司首先要看它的技术水平，其次是产品化能力，最后是运营能力。
新创公司也动作频频，瑶芯微的发展正是中国芯片国产化的大背景下的一个缩影。我国芯片自给率目前仍然较低，核心芯片缺乏，高端技术长期被海外厂商控制，芯片超过石油是中国第一大进口商品。中国的芯片行业长期处于落后状况，并在高端光科技等核心设备上受到封锁或封锁风险，三代半技术由于有更强的自主可控性，因此被寄予弯道超车之厚望。
和派恩杰一样，瑶芯微经历过低谷时刻。“瑶”是北斗七星里最明亮的一颗星，2019年在上海浦东张江科学城注册成立的时候，却是卑微而不起眼的。公司常常遇到合心意的候选人，对方在简陋的办公室里转悠一圈，然后拒绝。为了在三代半领域里立足，公司先从硅基产品入手，先行占据稳定市场和渠道以获得收入、维持发展。
这家公司由西安电子科技大学的四名同学创立，创始人是程青松和郭亮良。它依托的是西安电子科技大学在第三代化合物半导体里面的深厚积累，吸收了一系列的对口研究和知识成果转化。瑶芯微的发展策略以硅基产品打下的基础投入碳化硅高端芯片的研发。“我们当然是一家三代半公司，”该公司董秘李鑫表示，“我们致力于与国内碳化硅器件产业链上下游的伙伴们共同合作，从原材料、器件设计、晶圆制造到封装模组，打造一条优质、可靠、具备竞争力的碳化硅功率器件供应链。”瑶芯微预计今年营收能达到三亿元，正在进行第四轮融资。它的投资方包括张江集团、中科创新等。
瑶芯微副总经理Gary Chen曾经在台积电等多家知名半导体机构工作，他是程青松和郭亮良的大学同学，2021年接受邀请加入这家公司。“现在确实是最好的时候，我们生产的传感器芯片和硅基功率器件等已经在大量终端产品里存在了，这是一种成就感。”
他在接受《商业周刊/中文版》采访时说，“大学的时候就看到电脑里有intelinside，那时我就梦想有一天我所生产的芯片，也跟普通人的衣食住行有密切连接。”第三代半导体的兴起背后是碳基材料和硅基材料之间持续多年的博弈。信息产业的发展实际上可以归纳成是芯片发展史。芯片业是现代工业的皇冠，最先进的2纳米技术，约等于一根头发丝直径的三万分之一。它的工艺涉及到1000至5000个步骤的把控，它让整个世界变得智能化，从电脑、手机到智能门锁、电饭煲，无一不仰赖芯片业的发展。它是世界上最复杂、体量最大的制造业。没有芯片业的发展，就没有如今的高科技。
台湾学者施敏称，1968年以后到今天的时代为硅器时代。有别于以往的石器时代、青铜时代、铜器时代和铁器时代，硅器时代就是半导体集成电路的时代，因为硅是制备集成电路的主要原材料，所代表的正是半导体，包括存储器件，微处理器，逻辑器件与探测器等在内的各类芯片。自1947年发明晶体管，1957年发明集成电路以来，器件集成度(单位面积硅片上的晶体管数量)的极速发展造就了如今的高科技时代。
硅是一种太特殊的材料，在技术进步过程中不断演进，生命力顽强，创造了一个极其奇妙的世界。自1960年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。随着碳基材料的发展，更多想象空间开始出现。市场对碳基和硅基产品的态度也出现了明显变化，在今年召开的APEC2022会议上，英飞凌SiC业务副总裁Peter Friedrichs表示，“有些客户根本不想谈论硅。”
三代半技术落地的一个里程碑是特斯拉。它的Model3车型采用了以碳化硅技术为基础的逆变器，是第一家在主逆变器中集成全碳化硅功率器件的汽车厂商，意法半导体为特斯拉提供了产品。在它运用这一技术以前，碳化硅技术是一个小众且少有人关注的技术。
在特斯拉之后，全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件。下游的终端应用需求不断扩张，也让上游快速扩张。不过，由于碳化硅的生产瓶颈尚未解决，以及原料晶柱的质量不稳定、碳化硅器件的成本过高等因素，整体市场无法大规模普及，仍然面临巨大的产能缺口。
据公开报道，平均每2辆特斯拉纯电动车就需要一片6英寸碳化硅晶圆。特斯拉一年大约需要50万片6英寸碳化硅。而目前全球碳化硅晶圆总年产能在40万至60万片，特斯拉一家企业就能消耗掉当下全球碳化硅总产能。
汽车的新能源化和智能化需要更多的芯片，但芯片业并没有做好准备。“芯片业的扩张需要从原材料、设备到晶圆厂、封装厂的产业链扩张，也需要资金、人才的匹配，这是一个周期。”芯片业内人士Jason Pan表示。
一代材料决定一代元器件。机会在于当前的终端应用需求大量来自中国，不管是光伏发电，还是新能源汽车，这让中国公司直接获得机会。Jason Pan表示，要理解第三代半导体的爆发，最重要的是要看到中国的国产替代需求，这是过去两三年里最关键的变量，“过去，不管是晶圆代工厂还是下游客户，良率是第一考量，但随着国产替代的浪潮，下游客户把国产替代，也就是产业链的安全放在了第一位。”
半导体行业的魅力是一旦技术取得突破，就可占领全球市场。这是一个技术压力大、风险高的行业。和互联网等科技行业相比，启动半导体领域的创业需要更高的资金、更多人才储备，也面临着强劲国际巨头的竞争。
黄兴是碳化硅从实验室走向商业运用的第一线参与者和见证人。在一项科技成果从实验室到产业化的过程中，包括了小试、中试等多个环节，每个环节都需要克服不同的技术难题。其中，小试指的是在实验室结果的基础上，将实验规模扩大，如5到10倍，进行验证。只有迈过这一步，科研成果才算是有了产业化的前提。
黄兴最近在思考的问题是，如何建设自主可控的工厂？这将是一个对派恩杰的发展意义重大的抉择。这也将意味着派恩杰从轻资产芯片设计公司到重资产的IDM或者泛IDM公司的转型。
在半导体行业，有两种发展路径。一类是IDM，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身，早期多数集成电路企业采用的模式，而目前仅有极少数企业能够维持。另一类是Fabless(无工厂芯片商)，主要的特点是只负责芯片的电路设计与销售，而将生产、测试、封装等环节外包，其中台积电就是全球最大的芯片生产制造商。
集成电路行业的IDM与Fabless模式之争由来已久，但在国内芯片行业蓬勃发展与国家大力扶持的条件下，不少Fabless开始向前突破，逐渐模糊了IDM与Fabless的边界。在行业旺季来临时，晶圆厂和封测厂的产能保障任务成为每一家Fabless公司运营的噩梦，IDM模式则能更好解决这个问题。
不过，IDM并不是一件容易的事。台积电创始人张忠谋曾经在接受采访时说，台湾没有真正的IDM企业。总之，中国在三代半领域缺乏龙头企业，现状被形容为“存在感弱”、“大而不强、多而不专”，既没有形成健康的生态圈，更没有全球化布局。
国内企业尽管整体实力较弱，但也已经有三安光电等上市公司正在整合产业链资源。2021年6月，该公司宣布将投资160亿元打造国内首条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，该产线可月产3万片6英寸碳化硅晶圆。三安光电股份有限公司副董事长、总经理林科闯公开表示，国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，能为客户提供高品质准时交付产品的同时，兼具大规模生产的成本优势。
和国外企业相比，中国公司的优势是贴近客户，能快速决策，更快响应客户需求。派恩杰曾经有客户提出定制规格的产品，派恩杰在半年内就进行了选样、测试。黄兴预计，如果是国外竞争对手满足这一需求需要至少1至2年。
对于国内公司而言，一个迫切的任务是培养国产产业链。目前，国产碳化硅从原材料到制作工艺、封装均不成熟，加工难度大，需要与晶圆厂配合，国内并没有成熟的晶圆技术可以达到代工要求。只是，中国要想弯道超车并不容易。“很多东西不是光靠投钱就能投出来的，都需要大量的技术投入跟不断的试错。这个真的是需要很长很长的时间。”氮化镓功率芯片公司纳微半导体中国区总经理查莹杰在接受采访时这样表示。
有业内人士认为，不可太过高估第三代半导体的影响。“即使中国的第三代半导体做得非常好，比国际上都好，也代表不了中国在集成电路和半导体的领域就能够全面领先。”半导体业内人士Jason Pan指出，第三代半导体背后是碳基和硅基产品的竞争，现阶段还只是竞争序曲的开篇，更多波澜壮阔的技术变革将绵延数十年而不绝。
黄兴感叹，当他在读MBA时学习到，绝大部分成功的半导体商业案例都是从Fabless轻资产运营开始的。Fabless之所以是一个创业公司展开生意的绝佳方式，因其资产较轻，初始投资规模小，企业运行费用较低，技术研发迭代快，转型相对灵活，可以盘活整合产业链的资源。但回国后，他却发现，一些公司用夸张的商业计划书，在没有产品没有实际客户的情况下，拉巨额投资建厂的大项目，一地鸡毛后走人。
这个行业的风险之一就在于无效的招商引资。伴随第三代半导体产业站上风口，从一二线城市到三四线城市，相互竞争企业落地，给土地、资源、配套，导致很多企业被盲目追捧，无序发展，乏利可图。集微咨询统计显示，近5年来，在第三代半导体项目迅速落地的同时，实现通线与投产的第三代半导体项目不到30%项目签约，开工后鲜有项目进展披露，或存在搁置、烂尾等情况。
第三代半导体产品成本为第一代硅基半导体产品的5至8倍，且短期内市场对于价格相对敏感，加上国内晶圆厂生产良率有待提升，因此需要长期面对替代第一代半导体产品的市场定位问题。
光大证券分析师刘凯认为，第三代半导体存在两大风险，其一，由于长晶技术难度较高，碳化硅良率提升不及预期；其二，疫情缓和不及预期。碳化硅的重要下游是新能源汽车领域，如果疫情反复，新能源汽车难以放量，碳化硅的应用面临不及预期的风险。同时，全球产业链上的众多工厂，在发生疫情时都会面临封锁、停工等情况，这导致了产能爬坡缓慢。
技术突破需要人才，偏偏这个行业又很缺乏。由于芯片产业是典型的周期性行业，美国GE公司前董事长杰克·韦尔奇把GE公司的半导体业务抛弃，正是这个原因之一。“旺季的时候，客户的钱全部都打到账上，但你就是交不了货；淡季的时候，拼命想要填满产线，但费劲心力还是没有需求，积了大量的呆账坏账，最后只能裁员。”Jason Pan这样说。
这个行业特性，让一些年轻学生离开了这个行业。Jason Pan建议，中国的芯片业应该做更多削峰填谷的工作。Gary Chen回忆，自己大学毕业时，遇到半导体行业的大裁员，很多同学离开了这个行业，他们成了软件工程师、通讯工程师甚至进入金融行业，后来，再也没法回到这个技术飞速进步的行业。
根据公开资料，2019年国内集成电路相关专业毕业生总数在20万人左右，只有2.58万人进入本行业就业，对填补岗位缺口带来更大的挑战。雪上加霜的是，行业高速飞转，进入需要争抢人才的阶段。根据台湾媒体报道，在三代半领域，连台积电和联发科都招不满人才，人才再次成为瓶颈。
碳化硅单晶制造一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。之前，这项技术只掌握在美国人手里，而且长期对中国进行技术封锁。我国半导体材料长期依赖进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道不稳，随时都可能面对断供的风险，而且产品的质量也难以得到有效保证。
“没有金刚钻，难揽瓷器活。”吴全表示，当前产能不足是半导体行业的主要矛盾，在正常的市场情况下，解决这些问题都会依赖相关的技术设备，在全球产业分工的当下，对于半导体材料的海外依赖值得关注。“中国还有很多功课要补，还有很长的路要走。缺乏支撑产业任何一个环节，都是做不起来的。”国内某半导体重点实验室核心人士王仲曾在接受采访时这样表示。
当地缘政治剧烈变化，技术铁幕似乎正徐徐落下。黄兴知道，这一切完全不在他的掌管里。“看上去国产化是很合理的，但其实行业的发展不该是这样的。真正的进步不是中国公司赶上了别的国家。”他相信，技术没有国界，中国企业在技术上的突破不只是中国受益，而是奉献给全人类，“技术进步从来不能依赖一个国家的能力，而是全人类的智慧。”
半导体行业是一个依赖全球化合作的行业。虽然，黄兴依靠国产化而获得商业上的机会，他的公司还远称不上成功，他盼望的是有一天，不管是在中国还是其他国家，和所有竞争对手的产品是在平等的环境里竞争，“我希望厂家选择我，是因为产品的竞争力，而不是因为这是国产的。”他说。撰文/李好、马杰 编辑/范荣靖
第三代半导体概念在二级市场备受关注
从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现依然亮眼。Wind编制的“第三代半导体指数”在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中士兰微是目前中国最大的IDM企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
尽管在2022年前4个月有所回撤，但第三代半导体概念股在5月开始触底反弹，跟踪16只成分股的Wind第三代半导体概念指数上涨近10%。在16只成分股中，共有15只股票上涨，涨幅最高的为露笑科技(16.04%)，北方华创、三安光电、聚灿光电、斯达半岛涨幅均超10%。下跌的只有闻泰科技，今年以来跌幅已超50%。
据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，其回报潜力分别为19%和65.3%。
第三代半导体材料是信息产业、5G通讯、国防军工等国家重点战略领域的核心材料，近年来，国家出台一系列半导体产业鼓励政策，以推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料发展。
天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代，看好第三代半导体。华安证券分析师胡杨则表示，碳化硅和氮化镓产业链会有一些优质的新公司进入，但原来的传统功率器件、射频器件、LED芯片公司也都会是三代半导体产业链的重要玩家，并充分受益于这一波十年以上的产业趋势。■
当电动车成为主流，需要频繁转换动辄上千伏特的高电压，而当太空卫星需要高频率的传输、数据中心需要更稳定高效运行时，就需要比起前两代半导体更耐高温、更耐高压的材料。以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体，让能源在转换过程中的耗损更小、转换效率更佳，未来在太空探索、太阳能、风电、新能源汽车等产业将被大量使用。
以数据中心为例，互联网公司需要储存和使用大量数据，通常都会建设大体量的数字中心。因为能源损耗更小，在设备的器件里采用碳化硅技术，有机会为数据中心节省千万甚至上亿元的电费。
新的创业故事正在发生。2018年，黄兴回国创业，没有拿到任何融资。在美国北卡州立大学留学时，他看着自己研究的碳化硅技术从实验室一步步走到了商业化，市场从零起步，渐成规模。
2014年，博士毕业后，他先后在半导体上市公司和创业公司工作过。2015年至2017年，在一家美国碳化硅创业公司工作期间，他发现公司收入主要来自中国。如同在黑暗里看到太阳一点点升起，他知道属于碳化硅的机会到了。
“半导体市场大、碳化硅技术自主可控、中国的本地公司少，一定有市场空间在。”他告诉记者。和许多海归创业者已在国际大公司爬到高层、且获相当业界知名度和影响力不同，他的资历尚浅、勇敢无畏，完全是因为看好碳化硅市场的发展而回国。他选择在杭州创业，成立了派恩杰半导体(以下简称“派恩杰”)，专注碳化硅芯片设计业务。
然而，一瓢冷水很快淋了下来，公司的发展完全不在他的预期之内，两年里没有投资人看好这家公司。当时是2018年，中兴通讯刚被美国制裁、华为尚安然无恙，芯片业不属热门行业，科技界的聚光灯打在退休的马云、从百度离职的陆奇等人身上。创业前期，黄兴几乎每天都在见投资人，他还参加创业大赛，试图获得关注，而那时的投资风向尚集中在P2P金融等虚拟经济领域，大部分投资人对碳化硅技术和市场非常陌生。虽然特斯拉在2017就已经在汽车上使用碳化硅技术，但是业界是目睹特斯拉采用这个技术稳定生产3年以后，才慢慢被其远见所震动。
弹尽粮绝之际，黄兴把房子抵押，以延续公司生命。2019年，账上只剩两千多块钱，公司马上面临解散。和团队一起开会时，员工们说，“既然投资人们看不懂，不如我们的团队自己投。”最后团队筹钱九百多万，公司得以继续运转。
黄兴蓄着胡子，说话条理分明，崇拜的企业家是特斯拉CEO马斯克。他出生于1986年，重庆人，大学时就读于电子科技大学，主修的微电子与固体电子专业是陈星弼院士所创办。在北卡州立大学攻读博士期间，师从美国科学院院士Jayant B.Baliga和IEEE Fellow黄勤教授。满怀希望和执着地面对挑战，他在2020年12月最终迎来了第一笔天使投资：一个有着芯片行业多年采购经验的投资人，在对公司详细考察之后，决定投资这家公司。黄兴见投资人时，总是很自信地说：“你不要问我技术怎么样，你自己拿去测。”这名投资人果真拿去测试，发现产品表现已经和国际龙头企业不相上下，于是第一笔融资进入。
在半导体行业，黄兴创立的公司并不是一家知名公司。不过，他的公司已是欧洲碳化硅代工企业里最大的亚洲客户。派恩杰也是碳化硅行业第一家成功把产品卖进多家整车厂的国产机构，2022年营收增长预计将是去年十倍以上。《商业周刊/中文版》和黄兴的采访时间几经变动，最后在一个周六的下午进行，这家公司正在进行融资，黄兴的时间安排比平日更紧张。
派恩杰的寂寞之路，也正如碳化硅技术的寂寞之路。这一技术过去不被理解和重视，但随着第三代半导体技术(以下简称“三代半技术”)的火热和被追捧，碳化硅作为其中最重要的技术方向，也成为了市场热点话题，任何技术动向都引起业界广泛关注。
过去数十年，半导体行业在摩尔定律下迅猛发展，英特尔、台积电等芯片巨头不断升级制程。按照摩尔定律，当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。然而，随着芯片尺寸接近物理极限，对摩尔定律还能维持多久的质疑甚嚣尘上。人们开始寻找后摩尔时代的半导体芯片发展路径，其中就包括在材料环节上创新的第三代半导体。
以碳化硅、氮化镓为代表的三代半技术代表着全新的未来。第一代半导体材料主要包括硅(Si)、锗(Ge)为主的元素半导体，目前是CPU处理器等的主要原材料；第二代、第三代半导体，都是化合物半导体的一种，使用不只一种化学元素，第二代半导体材料包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)等，主要运用于大功率发光电子器件和射频器件。
与第一、二代半导体材料相比，以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为主的第三代半导体材料，拥有更宽的禁带宽度(衡量器件耐压性能、高温工作和光学性能)、更高的击穿电场、更高的热导率等物理性能优势。
换言之，在高温、高压、高电流时，第三代半导体不会轻易从绝缘体变成导体，适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。从手机快充、笔记本电脑到电动汽车、5G基站，再到风力发电、机车牵引、特高压输送、太空探索等领域，无不存在第三代半导体的身影。天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代看好第三代半导体。碳化硅相较于传统硅材料，具有高系统稳定度、系统及装置小型化、缩短充电时间、延长电动车续航力等，将渐取代硅基功率器件于车载端的应用。
其更广阔的应用场景在太空探索。“目前的硅基系统在金星环境下坚持不了一天，”IEEE成员Alan Mantooth教授指出，“要造出可以在如此恶劣的环境中度过几个月甚至几年而非几个小时的机器，解决方案就是碳化硅技术。”Alan Mantooth建立了阿肯色大学-NSF和美国能源部的多个联合研究中心，在电气电子领域荣获享誉世界的声誉。
“三代半导体材料并不是谁完全替代谁，而是一个并存互补的关系。”华芯全通（北京）投资基金创始合伙人吴全在接受《商业周刊/中文版》采访时表示，随着材料科学的进步，新一代半导体材料适应了某些场景需求。“从供给和需求的角度来讲，第三代半导体是产业迭代互动的结果。”
这个行业深具成长潜力。中国第三代半导体布局企业已超百家，行业整体处于产业化起步阶段。法国半导体咨询机构Yole预计全球碳化硅器件空间将从2019年4.8亿美元成长到2025年30亿美元，而到了2030年则是高达100亿美元，即10年20倍增长。
第三代半导体更重要的意义在于，面临技术封锁风险的中国芯片业正寄希望于这一技术实现国产化突破。中芯国际创始人张汝京曾表示，投资相对小，对设备的依赖度比较低（不需要高端光刻机），市场比较广阔，是第三代半导体被看好的主要原因。“摩尔定律正面临极限挑战，这既是一个转折点，也是一个机遇。”
中国科学院院士毛军发在2021年6月举行的世界半导体大会上表示，芯片产业目前有两条主要发展路线：一是延续摩尔定律；二是绕开摩尔定律。在毛军发看来，第三代芯片可能为中国提供战胜竞争对手的最佳机会，化合物芯片技术可以帮助中国在后摩尔时代超车。以碳化硅技术为首的第三代半导体正在牵引芯片市场的变局，一场残酷的全球竞争游戏已经打响。
中国政策就很看重。第三代半导体是国家2030规划和十四五国家研发计划确定的重要发展方向，被视作中国半导体产业弯道超车的机会。去年两会期间，全国政协委员王文银在采访中称，伴随着第三代半导体行业的触角向5G基站、特高压、城际高铁交通、新能源充电桩等关键领域延伸，“我国半导体行业发展风口已至。”
近期，江苏省和湖南省也相继发布了第三代半导体的相关利好政策。例如，长沙高新区就首次针对第三代半导体等集成电路公司推出了新政，以总额5000万的扶持资金吸引公司落地长沙。在这里，湖南三安建设了全球第3条、全国第1条第三代半导体全产业链。
从产业链来看，第三代半导体主要有衬底、外延、设计、制造、封测、应用等环节，目前国外的半导体公司仍占据核心地位。
在国家竞争上，美国全球独大，拥有Cree、II-VI等顶尖企业，占有全球碳化硅70%-80%产量。欧洲拥有完整的衬底、外延、器件、应用的碳化硅产业链，而且独有高端光刻机制造技术，拥有英飞凌、意法半导体等优势制造商。韩国、日本在原材料、设备、模块等开发上，各有优势。
全球半导体巨头，纷纷抢滩第三代半导体市场。美国半导体巨头科锐(Cree)在剥离掉原先占比2/3的业务之后，2021年10月正式更名为Wolfspeed，发力碳化硅技术和制造；英飞凌、意法半导体将在全球不同国家建设碳化硅和氮化镓工厂；全球半导体老玩家罗姆集团更是放出豪言，要在2025年占据30%全球碳化硅芯片市场份额；安森美以4.15亿美元收购碳化硅厂商GTAT；联电、鸿海则分别通过携手封测厂、收购晶圆厂，切入第三代半导体。根据公开消息，晶圆代工龙头台积电也积极布局第三代半导体，已小批量提供6英寸GaN晶圆代工服务。
Cree首席执行官GreggLowe这样看待这一技术所处的大环境：“我们不断地看到在汽车和通讯设施领域采用SiC碳化硅的优势来驱动创新所产生的巨大效益。Cree的技术处于汽车行业向零排放电动汽车过渡、电信行业转向更快的5G网络以及LED特种应用持续增长趋势的最前沿。”
中国企业正在急起直追。2022年开年以来，碳化硅大单爆发，赛米控获得德国车企72亿元碳化硅订单；爱仕特用碳化硅为国内多家新能源车企批量供货；中科汉韵的碳化硅线已启动，月产5000片。
国内汽车品牌也在考虑碳化硅产能问题。2021年6月30日，比亚迪半导体上市申请获得受理，计划投资7.3亿元建设碳化硅晶圆生产线，年产能达24万片。据公开资料，理想、蔚来等车企也早已在考察碳化硅产能，而广汽、上汽、小鹏等车企甚至已经介入碳化硅产业。
据长江证券在3月的一份研报中指出，国内从事第三代半导体电力电子和微波射频的企业已从2018年不足100家发展到2020年170余家，2020年的扩产金额接近700亿元，较2019年同比增长161%。
在二级市场，第三代半导体概念也备受关注。从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现亮眼。Wind编制的第三代半导体指数在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中，士兰微是目前中国最大的IDM(Integrated Device Manufacture；垂直整合制造模式)企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
“碳化硅电力电子是一个全新的领域，全球在这个领域布局和发展，大家起跑线和时间点都差不多，”三安光电总经理林科闯接受媒体采访时这样表示，三安是从材料就开始有的，在这个领域经过几年的发展不会输于国际上其他对手，“我们也一定有办法在这一领域具有全球影响力。”
不过，第三代半导体概念在2022年的走势颇不顺畅。直到5月开始，板块触底反弹，其中第三代半导体概念涨幅接近10%。但截至2022年5月30日，跟踪16只股票的Wind第三代半导体概念指数今年已回撤近30%，在这些成分股当中，上涨的只有扬杰科技，涨幅为5.87%，下跌的则有15只，跌幅最高的是闻泰科技(-52.85%)。
吴全表示，第三代半导体在二级市场的热度不减，仍是螺旋上升的状态，“短期回调并不可怕，未来前景依然可期。”据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，回报潜力分别为19%和65.3%。
显然，大部分第三代半导体股票的市值还有一定增长空间。在半导体产业从业十多年的吴全看来，投资半导体公司首先要看它的技术水平，其次是产品化能力，最后是运营能力。
新创公司也动作频频，瑶芯微的发展正是中国芯片国产化的大背景下的一个缩影。我国芯片自给率目前仍然较低，核心芯片缺乏，高端技术长期被海外厂商控制，芯片超过石油是中国第一大进口商品。中国的芯片行业长期处于落后状况，并在高端光科技等核心设备上受到封锁或封锁风险，三代半技术由于有更强的自主可控性，因此被寄予弯道超车之厚望。
和派恩杰一样，瑶芯微经历过低谷时刻。“瑶”是北斗七星里最明亮的一颗星，2019年在上海浦东张江科学城注册成立的时候，却是卑微而不起眼的。公司常常遇到合心意的候选人，对方在简陋的办公室里转悠一圈，然后拒绝。为了在三代半领域里立足，公司先从硅基产品入手，先行占据稳定市场和渠道以获得收入、维持发展。
这家公司由西安电子科技大学的四名同学创立，创始人是程青松和郭亮良。它依托的是西安电子科技大学在第三代化合物半导体里面的深厚积累，吸收了一系列的对口研究和知识成果转化。瑶芯微的发展策略以硅基产品打下的基础投入碳化硅高端芯片的研发。“我们当然是一家三代半公司，”该公司董秘李鑫表示，“我们致力于与国内碳化硅器件产业链上下游的伙伴们共同合作，从原材料、器件设计、晶圆制造到封装模组，打造一条优质、可靠、具备竞争力的碳化硅功率器件供应链。”瑶芯微预计今年营收能达到三亿元，正在进行第四轮融资。它的投资方包括张江集团、中科创新等。
瑶芯微副总经理Gary Chen曾经在台积电等多家知名半导体机构工作，他是程青松和郭亮良的大学同学，2021年接受邀请加入这家公司。“现在确实是最好的时候，我们生产的传感器芯片和硅基功率器件等已经在大量终端产品里存在了，这是一种成就感。”
他在接受《商业周刊/中文版》采访时说，“大学的时候就看到电脑里有intelinside，那时我就梦想有一天我所生产的芯片，也跟普通人的衣食住行有密切连接。”第三代半导体的兴起背后是碳基材料和硅基材料之间持续多年的博弈。信息产业的发展实际上可以归纳成是芯片发展史。芯片业是现代工业的皇冠，最先进的2纳米技术，约等于一根头发丝直径的三万分之一。它的工艺涉及到1000至5000个步骤的把控，它让整个世界变得智能化，从电脑、手机到智能门锁、电饭煲，无一不仰赖芯片业的发展。它是世界上最复杂、体量最大的制造业。没有芯片业的发展，就没有如今的高科技。
台湾学者施敏称，1968年以后到今天的时代为硅器时代。有别于以往的石器时代、青铜时代、铜器时代和铁器时代，硅器时代就是半导体集成电路的时代，因为硅是制备集成电路的主要原材料，所代表的正是半导体，包括存储器件，微处理器，逻辑器件与探测器等在内的各类芯片。自1947年发明晶体管，1957年发明集成电路以来，器件集成度(单位面积硅片上的晶体管数量)的极速发展造就了如今的高科技时代。
硅是一种太特殊的材料，在技术进步过程中不断演进，生命力顽强，创造了一个极其奇妙的世界。自1960年代取代锗晶体以来，硅有效地迎来了半导体的黄金时代。但今天，碳化硅等其他材料已经出现，挑战硅的宝座。随着碳基材料的发展，更多想象空间开始出现。市场对碳基和硅基产品的态度也出现了明显变化，在今年召开的APEC2022会议上，英飞凌SiC业务副总裁Peter Friedrichs表示，“有些客户根本不想谈论硅。”
三代半技术落地的一个里程碑是特斯拉。它的Model3车型采用了以碳化硅技术为基础的逆变器，是第一家在主逆变器中集成全碳化硅功率器件的汽车厂商，意法半导体为特斯拉提供了产品。在它运用这一技术以前，碳化硅技术是一个小众且少有人关注的技术。
在特斯拉之后，全球已有超过20家汽车厂商在车载充电系统中使用碳化硅功率器件。下游的终端应用需求不断扩张，也让上游快速扩张。不过，由于碳化硅的生产瓶颈尚未解决，以及原料晶柱的质量不稳定、碳化硅器件的成本过高等因素，整体市场无法大规模普及，仍然面临巨大的产能缺口。
据公开报道，平均每2辆特斯拉纯电动车就需要一片6英寸碳化硅晶圆。特斯拉一年大约需要50万片6英寸碳化硅。而目前全球碳化硅晶圆总年产能在40万至60万片，特斯拉一家企业就能消耗掉当下全球碳化硅总产能。
汽车的新能源化和智能化需要更多的芯片，但芯片业并没有做好准备。“芯片业的扩张需要从原材料、设备到晶圆厂、封装厂的产业链扩张，也需要资金、人才的匹配，这是一个周期。”芯片业内人士Jason Pan表示。
一代材料决定一代元器件。机会在于当前的终端应用需求大量来自中国，不管是光伏发电，还是新能源汽车，这让中国公司直接获得机会。Jason Pan表示，要理解第三代半导体的爆发，最重要的是要看到中国的国产替代需求，这是过去两三年里最关键的变量，“过去，不管是晶圆代工厂还是下游客户，良率是第一考量，但随着国产替代的浪潮，下游客户把国产替代，也就是产业链的安全放在了第一位。”
半导体行业的魅力是一旦技术取得突破，就可占领全球市场。这是一个技术压力大、风险高的行业。和互联网等科技行业相比，启动半导体领域的创业需要更高的资金、更多人才储备，也面临着强劲国际巨头的竞争。
黄兴是碳化硅从实验室走向商业运用的第一线参与者和见证人。在一项科技成果从实验室到产业化的过程中，包括了小试、中试等多个环节，每个环节都需要克服不同的技术难题。其中，小试指的是在实验室结果的基础上，将实验规模扩大，如5到10倍，进行验证。只有迈过这一步，科研成果才算是有了产业化的前提。
黄兴最近在思考的问题是，如何建设自主可控的工厂？这将是一个对派恩杰的发展意义重大的抉择。这也将意味着派恩杰从轻资产芯片设计公司到重资产的IDM或者泛IDM公司的转型。
在半导体行业，有两种发展路径。一类是IDM，集芯片设计、芯片制造、芯片封装和测试等多个产业链环节于一身，早期多数集成电路企业采用的模式，而目前仅有极少数企业能够维持。另一类是Fabless(无工厂芯片商)，主要的特点是只负责芯片的电路设计与销售，而将生产、测试、封装等环节外包，其中台积电就是全球最大的芯片生产制造商。
集成电路行业的IDM与Fabless模式之争由来已久，但在国内芯片行业蓬勃发展与国家大力扶持的条件下，不少Fabless开始向前突破，逐渐模糊了IDM与Fabless的边界。在行业旺季来临时，晶圆厂和封测厂的产能保障任务成为每一家Fabless公司运营的噩梦，IDM模式则能更好解决这个问题。
不过，IDM并不是一件容易的事。台积电创始人张忠谋曾经在接受采访时说，台湾没有真正的IDM企业。总之，中国在三代半领域缺乏龙头企业，现状被形容为“存在感弱”、“大而不强、多而不专”，既没有形成健康的生态圈，更没有全球化布局。
国内企业尽管整体实力较弱，但也已经有三安光电等上市公司正在整合产业链资源。2021年6月，该公司宣布将投资160亿元打造国内首条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，该产线可月产3万片6英寸碳化硅晶圆。三安光电股份有限公司副董事长、总经理林科闯公开表示，国内第一条、全球第三条碳化硅垂直整合产业链，能为客户提供高品质准时交付产品的同时，兼具大规模生产的成本优势。
和国外企业相比，中国公司的优势是贴近客户，能快速决策，更快响应客户需求。派恩杰曾经有客户提出定制规格的产品，派恩杰在半年内就进行了选样、测试。黄兴预计，如果是国外竞争对手满足这一需求需要至少1至2年。
对于国内公司而言，一个迫切的任务是培养国产产业链。目前，国产碳化硅从原材料到制作工艺、封装均不成熟，加工难度大，需要与晶圆厂配合，国内并没有成熟的晶圆技术可以达到代工要求。只是，中国要想弯道超车并不容易。“很多东西不是光靠投钱就能投出来的，都需要大量的技术投入跟不断的试错。这个真的是需要很长很长的时间。”氮化镓功率芯片公司纳微半导体中国区总经理查莹杰在接受采访时这样表示。
有业内人士认为，不可太过高估第三代半导体的影响。“即使中国的第三代半导体做得非常好，比国际上都好，也代表不了中国在集成电路和半导体的领域就能够全面领先。”半导体业内人士Jason Pan指出，第三代半导体背后是碳基和硅基产品的竞争，现阶段还只是竞争序曲的开篇，更多波澜壮阔的技术变革将绵延数十年而不绝。
黄兴感叹，当他在读MBA时学习到，绝大部分成功的半导体商业案例都是从Fabless轻资产运营开始的。Fabless之所以是一个创业公司展开生意的绝佳方式，因其资产较轻，初始投资规模小，企业运行费用较低，技术研发迭代快，转型相对灵活，可以盘活整合产业链的资源。但回国后，他却发现，一些公司用夸张的商业计划书，在没有产品没有实际客户的情况下，拉巨额投资建厂的大项目，一地鸡毛后走人。
这个行业的风险之一就在于无效的招商引资。伴随第三代半导体产业站上风口，从一二线城市到三四线城市，相互竞争企业落地，给土地、资源、配套，导致很多企业被盲目追捧，无序发展，乏利可图。集微咨询统计显示，近5年来，在第三代半导体项目迅速落地的同时，实现通线与投产的第三代半导体项目不到30%项目签约，开工后鲜有项目进展披露，或存在搁置、烂尾等情况。
第三代半导体产品成本为第一代硅基半导体产品的5至8倍，且短期内市场对于价格相对敏感，加上国内晶圆厂生产良率有待提升，因此需要长期面对替代第一代半导体产品的市场定位问题。
光大证券分析师刘凯认为，第三代半导体存在两大风险，其一，由于长晶技术难度较高，碳化硅良率提升不及预期；其二，疫情缓和不及预期。碳化硅的重要下游是新能源汽车领域，如果疫情反复，新能源汽车难以放量，碳化硅的应用面临不及预期的风险。同时，全球产业链上的众多工厂，在发生疫情时都会面临封锁、停工等情况，这导致了产能爬坡缓慢。
技术突破需要人才，偏偏这个行业又很缺乏。由于芯片产业是典型的周期性行业，美国GE公司前董事长杰克·韦尔奇把GE公司的半导体业务抛弃，正是这个原因之一。“旺季的时候，客户的钱全部都打到账上，但你就是交不了货；淡季的时候，拼命想要填满产线，但费劲心力还是没有需求，积了大量的呆账坏账，最后只能裁员。”Jason Pan这样说。
这个行业特性，让一些年轻学生离开了这个行业。Jason Pan建议，中国的芯片业应该做更多削峰填谷的工作。Gary Chen回忆，自己大学毕业时，遇到半导体行业的大裁员，很多同学离开了这个行业，他们成了软件工程师、通讯工程师甚至进入金融行业，后来，再也没法回到这个技术飞速进步的行业。
根据公开资料，2019年国内集成电路相关专业毕业生总数在20万人左右，只有2.58万人进入本行业就业，对填补岗位缺口带来更大的挑战。雪上加霜的是，行业高速飞转，进入需要争抢人才的阶段。根据台湾媒体报道，在三代半领域，连台积电和联发科都招不满人才，人才再次成为瓶颈。
碳化硅单晶制造一直是全球性难题，而高稳定性的晶体生长工艺则是其中最核心的技术。之前，这项技术只掌握在美国人手里，而且长期对中国进行技术封锁。我国半导体材料长期依赖进口，由此带来的问题就是半导体材料价格昂贵、渠道不稳，随时都可能面对断供的风险，而且产品的质量也难以得到有效保证。
“没有金刚钻，难揽瓷器活。”吴全表示，当前产能不足是半导体行业的主要矛盾，在正常的市场情况下，解决这些问题都会依赖相关的技术设备，在全球产业分工的当下，对于半导体材料的海外依赖值得关注。“中国还有很多功课要补，还有很长的路要走。缺乏支撑产业任何一个环节，都是做不起来的。”国内某半导体重点实验室核心人士王仲曾在接受采访时这样表示。
当地缘政治剧烈变化，技术铁幕似乎正徐徐落下。黄兴知道，这一切完全不在他的掌管里。“看上去国产化是很合理的，但其实行业的发展不该是这样的。真正的进步不是中国公司赶上了别的国家。”他相信，技术没有国界，中国企业在技术上的突破不只是中国受益，而是奉献给全人类，“技术进步从来不能依赖一个国家的能力，而是全人类的智慧。”
半导体行业是一个依赖全球化合作的行业。虽然，黄兴依靠国产化而获得商业上的机会，他的公司还远称不上成功，他盼望的是有一天，不管是在中国还是其他国家，和所有竞争对手的产品是在平等的环境里竞争，“我希望厂家选择我，是因为产品的竞争力，而不是因为这是国产的。”他说。撰文/李好、马杰 编辑/范荣靖
第三代半导体概念在二级市场备受关注
从2021年的回报来看，第三代半导体概念表现依然亮眼。Wind编制的“第三代半导体指数”在2021年涨幅超50%。在16只成分股中，上涨股数12只，只有4只下跌，涨幅最高的是富满微，跌幅最高的是亚光科技。2021年该指数成分股市值前五的分别是北方华创、三安光电、闻泰科技、华润微、士兰微，其中士兰微是目前中国最大的IDM企业，技术与产品涵盖了消费、工业、汽车等众多领域。
尽管在2022年前4个月有所回撤，但第三代半导体概念股在5月开始触底反弹，跟踪16只成分股的Wind第三代半导体概念指数上涨近10%。在16只成分股中，共有15只股票上涨，涨幅最高的为露笑科技(16.04%)，北方华创、三安光电、聚灿光电、斯达半岛涨幅均超10%。下跌的只有闻泰科技，今年以来跌幅已超50%。
据彭博终端预测数据，在这16只成分股当中，除去6只无数据股票，有10只回报潜力为正，回报潜力最高的是聚灿光电(71.3%)，给予“买入”评级最多的分别是斯达半岛、闻泰科技，其回报潜力分别为19%和65.3%。
第三代半导体材料是信息产业、5G通讯、国防军工等国家重点战略领域的核心材料，近年来，国家出台一系列半导体产业鼓励政策，以推动以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体材料发展。
天风证券分析师潘暕报告指出，新材料是芯片制造工艺中的核心挑战，是芯片性能提升的基石，后摩尔时代，看好第三代半导体。华安证券分析师胡杨则表示，碳化硅和氮化镓产业链会有一些优质的新公司进入，但原来的传统功率器件、射频器件、LED芯片公司也都会是三代半导体产业链的重要玩家，并充分受益于这一波十年以上的产业趋势。■
相关内容
OR
读者评论OR
读者评论
OR
1条评论，1人参与。
分享：
每日头条
OR
最新资讯
OR
热门排行榜
OR
OR品牌理念
■ 或者, 留一段影像，回一曲挂牵。丝丝入扣、暖暖心灵 ，需飘过的醇厚与共。
■ 或者，热烈空雨伴芬芳泥土；绿绿生命缠锐意骄阳。
回望，回望，一马平川红酒飘散断归途。
■ 或者，灰蒙蒙空气重回道指一万四千点。滚动时光，照进现实，流逝过往，回归未来。
■ 或者，热烈空雨伴芬芳泥土；绿绿生命缠锐意骄阳。
回望，回望，一马平川红酒飘散断归途。
■ 或者，灰蒙蒙空气重回道指一万四千点。滚动时光，照进现实，流逝过往，回归未来。
■ OR 新媒体是一个提供时政、经济、文化、科技等多领域资讯的平台，旨在为用户提供优质的阅读体验。网站的网址是oror.vip，用户可以通过浏览器在台式电脑 、笔记本电脑 、平板电脑 、手机访问。.......
1条评论，1人参与。