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    補“芯”強電 德力西的“閑棋”有深意 時間: 2021-08-05 10:12:50  點擊: 作者:

    自2020年以來,受疫情、新能源汽車產能井噴等多重因素影響,缺“芯”潮席卷全球,國內半導體產業乘勢而上,加速國產化替代。以德力西參股的鍇威特半導體為例,因為訂單爆棚,不得不婉拒80%的客戶,即便如此,今年上半年的出貨量也接近4億顆,銷售額較去年同期相比增長130%。


    在德力西集團以電氣業務為主軸構建的產業版圖里,半導體業務目前還只能算一塊很小的拼圖,但正如集團董事局主席胡成中所說,高端制造離不開芯片,產業升級需要國產芯片作為“硬支撐”。


    屬于德力西的“詩與遠方”,必定有半導體的關鍵一席之地。

     

    先合作,后相識

    2020年兩會前夕,德力西集團行政中心按往年慣例將十三屆全國人大代表胡成中的5份建議文稿提供給各大媒體。敏銳的記者很快注意到其中一份《關于打造芯片強國 引領經濟高質量發展的建議》,紛紛詢問:“胡代表‘跨界’談芯片,是德力西有意進入半導體領域嗎……”


      (全國人大代表、德力西集團董事局主席 胡成中

     

    謎底在4個多月后揭曉,德力西集團旗下上市公司甘化科工當年9月宣布斥資6000多萬元,收購蘇州鍇威特半導體股份有限公司約13.4%的股份,一個月后又再次增資4700多萬元,持有鍇威特股份超過20%。



    鍇威特是一家2015年成立于張家港的高新技術企業、小巨人企業、瞪羚企業,創始人系業內專家丁國華(現任總裁),主營業務是功率半導體器件和功率集成芯片,與大眾熟知的電腦芯片、手機芯片似乎離得很遠。實際上,半導體是一個龐大的產業領域,既包括集成電路芯片、存儲器),也包括分立器件;就芯片而言,又分為數字芯片(IC)、模擬芯片(IC。鍇威特的術業專攻,就是下圖紅圈中這部分。


    “鍇威特”是英文convert(轉換)的音譯,這個名字事實上也高度概括了功率半導體器件和功率集成芯片的作用——簡單說來就是把高壓電轉換為低壓電(或相反)、直流電轉換為交流電(或相反)、把電路從閉合轉換為斷開或相反、把不穩定的電流轉換為穩定的電流……在應用半導體之前,人們往往需要通過復雜的線圈、磁鐵等部件的組合才能實現這些目的。


    鍇威特總經理羅寅打了一個形象的比方:如果拿人體來參照的話,數字芯片(如電腦或手機的CPU就相當于大腦,負責思考、判斷和發號施令;但光有大腦是無法讓身體動起來的,大腦所發出的微弱電信號要經過神經系統的分配和放大,才能驅動目標肌肉的收縮或舒張。同樣,當我們用手機向家里的LED燈發出“開燈”的指令時,其實是功率半導體執行了給燈珠通電的任務。而當我們在手機上調節燈光亮度時,實際上也是功率半導體在控制燈珠通電/斷電的切換頻率,切換得越快燈光就越亮,反之就越暗。


    據羅寅介紹,雖然人們對功率器件和功率芯片比較陌生,但生活中早已被它們環繞,小到充電器和電腦、手機,中到家用電器,大到電動汽車乃至高鐵,沒有功率半導體部件的支持都玩不轉。


    以新能源汽車為例,與燃油汽車相比,純電汽車本身及充電樁對功率半導體芯片和器件的需求增長了4倍以上。正是看好國內功率半導體市場,鍇威特才在近年啟動轉型,從一開始只管設計、制造的“理工男”路線,開始向下游的封裝、銷售延伸,更貼近終端客戶,意在國內功率半導體市場打響鍇威特品牌,也由此進入德力西的視線。


    事實上,在和德力西就參股事宜接觸之前,鍇威特與德力西的電源業務早有合作。只不過那時的鍇威特還只做到晶圓為止,供應給德力西的半導體產品都經過了別的企業封裝,打著別人的品牌。


    據羅寅透露,德力西的參股讓鍇威特的員工持股平臺得以順利搭建,同時在發展關鍵期為鍇威特提供了強有力的資金支持,今年由于產品供不應求,鍇威特剛剛投資近8000萬元購置設備,供晶圓代工廠為其擴大專屬產能。



    與數字集成電路不同的是,模擬集成電路的設計企業對晶圓生產的介入程度更深,對IDM(設計-生產-封測一體化的意愿更強烈,未來隨著規模的擴大,鍇威特也有意打造功率半導體的IDM經營模式。

     

    大企業的大擔當

    今年全國兩會期間,當媒體再次詢問胡成中涉足半導體產業的初衷時,他表示,大企業要有大擔當,德力西想為中國芯片解決“卡脖子”問題出一份力。


    7月底,原定于今年春季發布的華為P50手機姍姍來遲,由于眾所周知的原因,這款5G時代的新款手機所用的芯片是4G版本。2017年,由于德國賽米控斷供IGBT(一種半導體功率器件,用于控制交直流轉換、功率調整等,是電動車上除電池外第二貴的部件,東風汽車近萬臺風神電動車被迫中斷生產。東風為此臥薪嘗膽三四年,到今年7月初才量產了自己的IGBT模塊產品。


    華為需要的手機芯片,東風需要的IGBT器件,都是全球半導體產業鏈的重要組成部分。自上世紀90年代以來,隨著全球社會信息化、電氣化、智能化程度的不斷加深,半導體市場規模呈現明顯的增長態勢。


     

    世界半導體貿易統計協會(WSTS)發布的1996-2021年全球半導體總營收及增速變化(藍線為營收,紅線為年增長率)

     

    近年來,中國已成為世界最大的半導體消費國。海關數據顯示,2019年我國芯片(包括數字芯片、模擬芯片)進口總額為3040億美元;2020年受禁令備貨因素影響攀升至3800億美元,占國內進口總額的近五分之一,是原油進口額的兩倍以上。但根據中國半導體協會的統計,2020年國內模擬集成電路企業總體營收僅163億元人民幣,自給率約12%左右。


    巨大的差距,也意味著巨大的市場機遇。隨著國家連續出臺扶持政策,并制定了將國產集成電路自給率提高到70%以上的目標,大批國內企業正在自己的領域奮起直追。羅寅表示,與納米級的數字集成電路相比,微米級的模擬集成電路在設備、工藝等方面受制國外的程度更小,實現國產化替代的速度會更快。


     硅晶圓及器件

     

    以鍇威特生產的硅基中高壓平面MOSFET系列(40V-1500V,電壓控制型器件,廣泛應用于開關電源、汽車電子、工業控制等領域)為例,其150℃高溫下的漏電指標為小于10微安,達到國外同類產品水平,而國內同類產品大多為小于100微安。


    就材料而言,半導體有所謂“三代”之分。第一代半導體興起于上世紀50年代,材料是硅和鍺(以硅為主,主要用于電腦、通訊設備、互聯網等領域,開啟了我們所熟知的“信息時代”,直到目前仍是市場主流。第二代半導體興起于20世紀90年代,材料以砷化鎵、磷化銦為代表,主要用于制造高性能微波、毫米波器件和發光器件等,開啟了“信息高速公路”時代。第三代半導體則以碳化硅以及氮化鎵為代表,起步于世紀之交,商用于2010年以后,應用于更高階的高壓功率元件以及高頻通訊元件等領域,是5G時代的王者。


     碳化硅晶圓及器件

     

    與傳統的硅基器件相比,碳化硅基器件具有耐高壓、低導通電阻、高速開關、高溫工作等諸多優點,體積更小而功能更強。

    特斯拉今年6月發布的Model S Plaid,百公里加速僅需2.1秒,其重要改進就是大量采用碳化硅器件,使得逆變器減重57%,電池續航提升6%以上。


    早在2018年,鍇威特就開始布局碳化硅功率器件的研發,于2019年成功研發了四個系列20多款碳化硅產品,其中1200Ⅴ碳化硅平面功率 MOSFET/C2M120N160獲第十四屆(2019年度)“中國半導體創新產品和技術”獎,1700V碳化硅平面功率MOSFET/C2M170W400更摘得2020年第十五屆“中國芯”優秀技術創新產品。


    目前,鍇威特的碳化硅系列已實現量產,但從市場銷量來看,仍屬于“小眾”產品。究其原因,羅寅也直言不諱地指出,主要是價格因素,由于碳化硅材料大部分依賴進口,國產材料的產能和質量還沒有跟上,導致同樣大小的6英寸碳化硅晶圓要比硅晶圓貴60倍以上。由此可見,“中國芯”的崛起絕非一兩家企業能夠扛起的重任,有賴于從材料端到消費端的全產業鏈共同努力,就如胡成中在人大建議中所說的那樣,“要發揚‘兩彈一星’那樣的奮斗精神,克服一切困難和阻力,咬緊牙關補齊短板”。

     

    旗蓋相望,偏師作援

    西晉文學家潘安,在寫詩歌頌趙王司馬倫平定羌族叛亂時,用了一句“旗蓋相望,偏師作援”,來形容主力部隊與側翼部隊的配合。對德力西來說,電氣是毋庸置疑的中軍主力,而旗下兩家上市公司就如同偏師虎翼。德力西集團總裁胡煜鐄在年初所作的集團2020年度工作報告中,明確指出:“電氣產業是德力西的老本行,也是我們當仁不讓的主業,必須聚焦、做強”。


    俯瞰德力西近年來的“行軍圖”,最明顯的特征就是電氣“中軍”愈發兵強馬壯,突如其來的新冠疫情未能遲滯其步伐,反而由于“馬太效應”迸發出更強勁的發展動能,上半年把產能潛力挖掘到極致,仍難以短時間內消化猛增的訂單。而作為“偏師”的麾下兩家上市公司——甘化科工、德新交運,也紛紛升起高端制造的旗幟,一個構筑了穩定的軍工電子、智能彈藥產業格局;另一個則斜刺里殺入新能源行業,通過收購東莞致宏精密,成為寧德時代、比亞迪等鋰電巨頭的長期合作伙伴。在“電”的共同主題下,德力西的三支勁旅承擔了不同的聲部,唱和的是同一樂章。


    直流無刷風扇主板上的三顆功率驅動芯片(紅框內)

     

    在此背景下,德力西涉足半導體產業看似一招“閑”棋,但具體到鍇威特所擅長的功率半導體業務,則與德力西的當下與未來有著千絲萬縷的聯系。德力西旗下的工業控制、智能家居、充電樁等諸多業務均與功率半導體密不可分,更為重要的是,隨著低壓電器未來全面向小型化、智能化發展,半導體器件特別是碳化硅器件的資源掌控必將影響新的競爭格局。


    據羅寅介紹,目前國內電氣市場上以最常見的斷路器為例,由于成本和技術的問題,包括德力西在內的絕大多數廠商的絕大多數產品都是機械式的,這種結構自發明以來幾乎沒有大的變化,近年來僅有個別廠家推出過少量的半導體結構的“固態”產品。未來,隨著技術和成本問題的解決,特別是碳化硅器件的成熟,電氣產品幾十、上百倍的響應速度、使用壽命等關鍵指標的提升不是夢想,電氣行業的電子化浪潮將勢不可擋。

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