汽車芯片需求仍然強勁，碳化硅“助陣”快充賽道，國產自主指日可待
應用材料預計，盡管芯片行業(yè)整體仍然低迷，但汽車芯片和其他中低端芯片的設備銷量仍將增長，而中國將成為其最大動力。
汽車芯片需求仍然強勁
財報顯示，在截至今年1月底的第一財季內，應用材料凈銷售額67.39億美元，同比增長7%；凈利潤17.17億美元，同比下降4%，稀釋后每股收益2.02美元。
該公司預計，第二財季其銷售額將約為64億美元。這超出了分析師63億美元的平均預期，并推動應用材料公司股價在盤后交易中上漲1.53%。
事實上，由于芯片行業(yè)仍處于普遍供過于求的狀態(tài)，許多芯片巨頭今年都削減了新工廠和設備的預算。但應用材料的最新展望卻樂觀地認為，包括汽車芯片在內的一些細分芯片行業(yè)仍有亮點。
該公司CEO迪克森（Gary Dickerson）表示，雖然這類產品（汽車芯片等）通常是在使用成熟工藝的機器上生產的，但客戶正在增加產能以滿足需求。
“人們低估了這個行業(yè)對芯片的實際需求，”他說，“我們的定位是在2023年更有韌性地跑贏市場。”
除了應用材料，亞諾德半導體（Analog）和格芯（GlobalFoundries）等芯片制造商也表示，某些類型的半導體仍存在短缺，尤其是用于汽車、工廠設備和智能聯(lián)網電器的半導體。
臺積電也已經表示，該公司將不得不擴大生產這類零部件的能力。
碳化硅進入快車道 有望改變芯片格局
盡管國產芯片在制程上落后，但智能汽車所用的車規(guī)級芯片對納米工藝的要求并不像智能手機那樣高，反而對材料有更高要求。因此，碳化硅等新材料和新技術的發(fā)展，為汽車芯片產業(yè)的發(fā)展帶來新的可能。
德州儀器（TI）中國區(qū)汽車事業(yè)部總經理蔡征對記者介紹稱，硅是應用最廣泛的半導體材料，但無法突破高溫、高功率和高頻的瓶頸。以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體，由于其材料本身的寬禁帶特征，可在更高的電壓、溫度下工作，提升功率密度。
其中，碳化硅主要用于襯底晶片和外延片。據介紹，由于碳化硅具有優(yōu)越的物理性能：高禁帶寬度、高電導率、高熱導率、低通損耗等，特別適合于制造電力電子領域的高功率半導體元器件。諸多優(yōu)勢在身，碳化硅搭上了新能源汽車推廣的快車道。蔡征表示，隨著電動汽車800V系統(tǒng)的普及，以及市場對更高電驅動轉換效率的需求，碳化硅器件在牽引逆變器和電動壓縮機上會有越來越廣泛的應用。
不過，業(yè)內人士指出，碳化硅不可能全部替代絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），未來更多是二者之間的互補。原誠寅告訴記者，碳化硅最大的問題在于基礎材料的成本偏高、效率偏低。“現在碳化硅還是在6英寸的晶圓上做，而IGBT已做到8英寸，同時也在向12英寸發(fā)起沖擊。相比之下，碳化硅的生產效率偏低，而且降低成本也是短期內無法解決的難題。所以保守估計，短時間內碳化硅的應用占比會逐漸升高，但無法完全替代IGBT。”他稱。
在蔡征看來，“互補共生”可以用來描述車規(guī)級功率半導體器件未來的競爭情況。受限于碳化硅器件較高的制造成本和有限的生產能力，傳統(tǒng)IGBT仍將占據主要市場份額，而要充分釋放碳化硅和IGBT的性能，有賴于功能強大的驅動器相配合。
與現有的硅或碳化硅解決方案相比，氮化鎵能夠實現更好的開關性能和對更高工作頻率的支持，以及更低的輸入和輸出電容和零反向恢復電荷，可顯著降低約25％的功率轉換損耗，從而降低成本并提升功率密度，因此適用于中等功率的交流／直流車載充電器和高壓直流／直流轉換器。
蔡征指出，氮化鎵的優(yōu)勢可在需要更高效率和更小尺寸的設計中得到最大程度的發(fā)揮。隨著電動汽車的進一步推廣，德州儀器將氮化鎵視為車載充電器和直流／直流轉換器的理想解決方案。
聚焦國產替代主線，擁抱自主可控
美國推出《芯片與科學法案》，向半導體行業(yè)提供約527億美元的資金支持及240億美元的投資稅抵免，鼓勵企業(yè)在美國研發(fā)和制造芯片。歐盟推出《歐洲芯片法案》計劃提供配套的430億歐元振興歐洲半導體制造業(yè)，目標到2030年將歐盟半導體產量在全球的份額提升到20%左右。
受國際貿易環(huán)境影響，以及各國出臺的產業(yè)鼓勵扶持政策，半導體的在地化生產成為趨勢，全球各地出現晶圓廠擴建潮。
根據SEMI數據，2014年全球半導體設備銷售規(guī)模僅為375億美元，2021年在全球晶圓廠擴建潮拉動下，半導體制造設備銷售額激增，較2020年的712億美元增長44%，達到1026億美元的歷史新高；預計2022年全球半導體設備市場規(guī)模將達到1140億美元。
2020年開始，中國大陸市場半導體銷售規(guī)模居全球第一，達到187億美元，占比26.3%，2021年銷售規(guī)模296億美元，占比28.86%，2022年前三季度219億美元，占比27.44%，仍然位居全球第一。
2021年，全球前十大半導體設備供應商分別為應用材料、ASML、東京電子、Lam、KLA、SEMES、Screen Semicondutor、Kokusal Electric、 ASM International、Murata Machinery，合計占據全球半導體市場83%份額。
主要的已上市半導體設備企業(yè)的收入數據顯示，近年來，半導體設備企業(yè)總營收呈現持續(xù)高增長，2021年收入合計達到195億元，同比增長64%，2022年前三季度收入合計209億元，同比增長約64%。
根據集微數據，中國大陸未來5年（2022年-2026年）將新增25座12英寸晶圓廠，總規(guī)劃新增月產能將超過160萬片。
90nm制程每5萬片晶圓產能對應的設備投資額為21億美元，28nm制程每5萬片晶圓產能對應的設備投資額約40億美元，而到3nm制程每5萬片晶圓產能對應的設備投資額將達到215億美元。以此估算，中國大陸未來5年新增產能對應的設備投資規(guī)模近千億美元。
根據Gartner數據，2021年全球半導體前道設備市場規(guī)模超900億美元，其中占比較高的設備為刻蝕設備、薄膜沉積設備和光刻設備。從各類型設備市場格局看，市場份額主要為美日歐等半導體設備廠占據，國內廠商市占率較低，有較大的提升空間。
半導體測試設備市場主要由美日設備企業(yè)占主導。Gartner數據顯示，2019年全球質量檢測設備市場規(guī)模為62.5億美元，主要供應商包括KLA、應用材料和日立高新，三家企業(yè)合計占74%市場份額；2019年全球電學測試設備市場規(guī)模約54億美元，主要供應商是泰瑞達、愛德萬、COHU和東京電子。
半導體設備零部件種類繁多，競爭格局分散。全球半導體設備市場規(guī)模超千億美元，而設備成本構成中90%以上為精密零部件產品，以此估算，全球半導體設備精密零部件市場規(guī)模約500億美金。
零部件的性能、質量和精度對于半導體設備的可靠性和穩(wěn)定性至關重要。伴隨著美國對中國半導體出口限制的不斷加強，半導體設備零部件的國產化日漸受到重視，核心零部件國產化已經成為半導體設備產業(yè)發(fā)展必不可少的環(huán)節(jié)。另外，近年來，本土半導體設備廠商快速發(fā)展，也推動著本土零部件企業(yè)的發(fā)展。
半導體材料方面，2022年全球半導體材料市場規(guī)模預計再創(chuàng)新高。根據SEMI數據，2021年全球半導體材料市場規(guī)模達到643億美元，同比增長16%，預計2022年將達到698億美元，同比增長8.6%，2023年預計超過700億美元。
中國大陸半導體材料市場規(guī)模全球第二，增速第一。分地區(qū)看，中國臺灣為全球半導體材料銷售規(guī)模最大的市場，2021年市場規(guī)模為147億美元，同比增長15.7%；中國大陸2021年半導體材料的市場約為119.3億美元，同比增長21.9%，增速在所有區(qū)域中排名第一。
半導體材料市場中，硅片占比超過30%，為市場規(guī)模最大的半導體材料類別；其次為特氣，占比14.1%；第三為光掩膜，占比12.6%；拋光材料、光刻膠配套試劑、光刻膠、濕電子化學品、靶材的占比分別為7.2%、6.9%、6.1%、4.0%、3.0%。
得益于下游客戶的供應鏈國產化需求，近年來，國內主要半導體材料企業(yè)收入快速增長。
展望2023，半導體板塊各環(huán)節(jié)、各企業(yè)、各產品將加速分化。從產業(yè)鏈來看，晶圓廠產能利用率回落、價格下滑，但成本仍然處于歷史高位，IC設計廠商則預計馬太效應加劇。另一方面，隨著國產替代持續(xù)推進，國內晶圓廠逆周期擴產，國內相關半導體設備、材料廠商有望長期受益。
