歷史進(jìn)程中的功率半導體

2001年，中國頭號芯片自主化工程的執行者，華虹半導體，撞上了一堵高墻。

在1990年代末期，摩爾定律加速，全球范圍內的芯片產(chǎn)業(yè)角逐激烈，韓國的三星與海力士后來(lái)居上，擊敗日本和美國，在DRAM存儲芯片的競爭中拔得頭籌，成為半導體牌桌上的重磅玩家。

受到韓國超車(chē)成功的啟發(fā)，中央也投數十億元成立華虹，試圖用一個(gè)國家工程加上和日本的合作，一起打一個(gè)漂亮仗讓中國回到半導體的主牌桌。

不趕巧的是，等到華虹投產(chǎn)兩年后，DRAM存儲芯片忽然行情急轉直下，單價(jià)跌了足足九成，本來(lái)包銷(xiāo)相當產(chǎn)能的日本合資方自顧不暇，剛投好的產(chǎn)線(xiàn)，立刻就產(chǎn)生了了十四億元的巨額虧損。

出師不利，該怎么辦？

華虹的核心問(wèn)題，在于追趕力有不逮，需求青黃不接。華虹與日方在1997年簽訂合同，引進(jìn)的是130nm工藝制程的芯片產(chǎn)線(xiàn)，放到四五年后，已經(jīng)嚴重落后于主流。在日方DRAM訂單萎靡之際，為填滿(mǎn)產(chǎn)能的巨大鴻溝，官方先后安排了關(guān)涉國計民生的身份證與SIM卡芯片?？沙苏巹澣Χǖ漠a(chǎn)品，要真正提振華虹的競爭力，還需要一些高度市場(chǎng)化的產(chǎn)品。

此時(shí)，功率半導體進(jìn)入了華虹的視線(xiàn)。

功率半導體，又稱(chēng)為電力電子器件，泛指處理電力的芯片。其主要功能，是將繁雜不一的電力，處理為終端產(chǎn)品所需的規格，比如電流從電動(dòng)車(chē)的電池輸出后，通過(guò)不同的功率芯片處理，既可以驅動(dòng)電機，又可以驅動(dòng)空調和音響。

正如一位廚藝得當的師傅，將食材呈現為不同地域風(fēng)味，以迎合不同食客的需求。

自從1956年貝爾實(shí)驗室發(fā)明晶閘管，功率半導體沿著(zhù)一條清晰的脈絡(luò )往下發(fā)展，格局較為穩固。

常見(jiàn)功率半導體，來(lái)源：東興證券

在技術(shù)趨勢上，能夠承受和控制的電力逐級復雜，品類(lèi)從BJT、GTO發(fā)展到MOSFET、IGBT，電路結構的連續性強。

在工藝制程上，發(fā)展沒(méi)有數字芯片那樣的跳躍性，進(jìn)步較為緩慢，微米級別的設備也可勝任。

在市場(chǎng)結構上，競爭的著(zhù)力點(diǎn)主要在人的工藝經(jīng)驗（know-how）與設備的有機結合，也就是“人機結合”。因此，德、日、美等老牌廠(chǎng)商牢固的占據著(zhù)市場(chǎng)的大部分份額。

總而言之，這是一個(gè)能夠“滾雪球”的賽道，只要持續精進(jìn)，便可占據一席之地。

對華虹來(lái)說(shuō)，功率半導體是擺脫指數級投入和虧損的一個(gè)絕佳選擇：只需維持當前的工藝制程，先期引入日美合資方的經(jīng)驗，即可沿著(zhù)階梯狀的技術(shù)路線(xiàn)漸進(jìn)發(fā)展。

于是，在2002年，華虹做出了進(jìn)軍功率半導體的決定。

這個(gè)選擇是正確的。過(guò)去的二十年，受華虹轉型的影響，功率半導體產(chǎn)業(yè)在長(cháng)三角生根發(fā)芽，從上游到下游無(wú)不受益：

首先是代工廠(chǎng)華虹，連續四十個(gè)季度盈利，在無(wú)錫新建的12英寸晶圓廠(chǎng)產(chǎn)能加速爬升，加緊對于國際大廠(chǎng)的追逐。

其次是那些背靠華虹發(fā)展起來(lái)的設計廠(chǎng)商，自科創(chuàng )板設立以來(lái)，主營(yíng)IGBT的斯達半導、主營(yíng)MOSFET的新潔能，在功率半導體品類(lèi)上擴張兇猛。

最后是下游的工控與新能源廠(chǎng)商，在各類(lèi)芯片短缺的當下，華虹和國內設計廠(chǎng)商合力推進(jìn)國產(chǎn)化替代，提供了更為經(jīng)濟實(shí)用的選擇。

更為重要的是，功率半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為中國芯片在當下直道加速，提供了一個(gè)選擇：第三代半導體。有關(guān)媒體報道的那則辦公室主任領(lǐng)銜“芯片對抗”計劃的新聞，道出了國家工程之間的歷史巧合與命運相連。

那么，長(cháng)三角的功率半導體是如何發(fā)展起來(lái)的？本文嘗試將其拆分為三個(gè)階段：

2002～2011年，地利：功率半導體的市場(chǎng)與技術(shù)雙循環(huán)；

2011～2019年，人和：“908派”、海歸派與華虹的分工搭檔；

2019年～，天時(shí)：資本、市場(chǎng)與分工的連鎖反應。

華虹在2002年選擇功率半導體賽道，恰巧站在了一個(gè)歷史性的轉折點(diǎn)：

需求猛增：中國加入世貿組織，導致江浙滬對于功率半導體的需求大為增加。作為改革開(kāi)放后最先發(fā)展起來(lái)的工業(yè)化地區，江浙滬最先享受了出口迅猛增加的貿易紅利。只要有工廠(chǎng)的地方，就存在對于電機的需求，也就存在對于功率半導體的需求。

產(chǎn)業(yè)集聚：來(lái)自美、日、歐的電機與功率半導體企業(yè)，受各地工業(yè)園區的政策吸引紛紛落地，由此在長(cháng)三角形成一個(gè)聯(lián)絡(luò )緊密的產(chǎn)業(yè)集群。英飛凌、仙童等外商紛紛在上海、無(wú)錫等地設立研發(fā)中心，功率半導體的下游應用和研發(fā)環(huán)節緊密結合，行業(yè)know-how在區域間加速流轉。

人才基礎：908、909前后兩大國家工程，為長(cháng)三角的芯片產(chǎn)業(yè)培養了大量人才，其中很多人被派遣或主動(dòng)出國學(xué)習，在學(xué)習了先進(jìn)的技術(shù)理論經(jīng)驗后又回到長(cháng)三角。世紀之交的新加坡特許半導體，是當時(shí)中國芯片人才的培訓地和聚集地。新加坡政府為吸引優(yōu)秀的青年，專(zhuān)門(mén)在蘇州工業(yè)園等地設點(diǎn)招聘，并給予人均1500～2000美元左右的安家費。

三個(gè)條件作用之下，華虹成為全球第一個(gè)8英寸功率半導體代工廠(chǎng)，并在十年間逐漸建立起了工藝平臺。沿著(zhù)功率半導體的產(chǎn)品路線(xiàn)圖，先是推出中低壓MOSFET，然后是中高壓IGBT，芯片耐壓升高，電路結構復雜化，良率也逐漸增加，日臻成熟。

2011年，華虹基本奠定了功率半導體代工的優(yōu)勢地位。當年，功率半導體中的分立器件出貨累計超過(guò)200萬(wàn)片8英寸晶圓，居全球首位。同時(shí)，華虹的1200V高壓IGBT產(chǎn)品成功量產(chǎn)。在兩類(lèi)應用范圍最廣的功率半導體，華虹建立起完整、成熟、優(yōu)質(zhì)的代工產(chǎn)能。

2011年是華虹發(fā)展歷史上的一個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)

接下來(lái)，圍繞功率半導體的國產(chǎn)化替代，兩派人馬先后與華虹的產(chǎn)能結合，形成了今天長(cháng)三角的產(chǎn)業(yè)格局。

長(cháng)三角的功率半導體人才，基本可分為兩派：

一派是以華潤微為代表的“908派”。早在1989年，中央設立華晶公司承擔芯片攻關(guān)任務(wù)，當時(shí)專(zhuān)門(mén)從永川24所引進(jìn)人才，開(kāi)始著(zhù)手研究功率半導體中的MOSFET[1]。后來(lái)華晶因承接“908”工程背上沉重的負債，繼而轉為華潤微。不同于專(zhuān)注于功率半導體代工的華虹，華潤微主營(yíng)設計制造封測一體的IDM。

長(cháng)時(shí)間的經(jīng)營(yíng)中，華潤微培養了大量人才。承接國家工程是一個(gè)高強度技術(shù)學(xué)習的過(guò)程，眾多年輕的工程師被派到國外學(xué)習功率半導體的設計和制造。受民間經(jīng)濟的吸引，許多人才下海創(chuàng )業(yè)。

新潔能的創(chuàng )始人朱袁正，便是其中的一個(gè)典型。他早在1988年進(jìn)入華晶，然后被分配到新成立的MOS廠(chǎng)，其后留學(xué)新加坡、在外商工作、又回到華潤微研發(fā)IGBT，在吸收了國外和本土的充足經(jīng)驗后，于2009年下海創(chuàng )業(yè)，在江蘇封測巨頭長(cháng)電的支持下成立了新潔能。

另一派是海歸派。這一派大多為曾在海外功率半導體大廠(chǎng)工作的人才，如德國的英飛凌、美國的國際整流器公司、日本的瑞薩等。他們在國外工作多年后，掌握了功率半導體的核心知識和經(jīng)驗，回到長(cháng)三角創(chuàng )業(yè)。

斯達半導的創(chuàng )始人沈華是這一派的典型。他博士畢業(yè)后，先后工作于英飛凌和國際整流器公司，2005年回國創(chuàng )立斯達，瞄準彼時(shí)尚屬空白的IGBT功率半導體市場(chǎng)。

無(wú)論是本土的“908派”，還是海歸派，當他們積累了充足的技術(shù)經(jīng)驗下海創(chuàng )業(yè)，在功率半導體產(chǎn)業(yè)的首選，都是先做一個(gè)純設計廠(chǎng)商。功率半導體的設計對于先進(jìn)的EDA工具和IP依賴(lài)沒(méi)有數字芯片那樣嚴重，主要依靠“老師傅”的經(jīng)驗，因而純設計正好可充分發(fā)揮創(chuàng )業(yè)者的優(yōu)勢。

在沒(méi)有功率半導體代工廠(chǎng)之前，擁有設計能力的人只能依附于IDM。華虹形成的代工能力，恰當其時(shí)為這些創(chuàng )業(yè)者提供了一個(gè)很好的選擇。因其有三點(diǎn)優(yōu)勢：

分工深化：華虹形成了數個(gè)通用的工藝平臺，如此，設計廠(chǎng)得以在設計環(huán)節精進(jìn)，專(zhuān)注于對于下游市場(chǎng)的研究，而華虹的工藝平臺經(jīng)過(guò)多個(gè)設計廠(chǎng)的歷練，可靠性也逐漸增強。

供應鏈配合緊密：華虹四個(gè)廠(chǎng)分處于上海和無(wú)錫，與江浙滬的設計廠(chǎng)空間距離很近，供應鏈協(xié)調便利，出了什么問(wèn)題，可以很快處理，地處無(wú)錫的新潔能，與華虹12英寸廠(chǎng)只有三個(gè)紅綠燈的距離。

長(cháng)三角成為中國芯片熱土，來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

聯(lián)合研發(fā)：也因為距離很近，設計廠(chǎng)與代工廠(chǎng)之間聯(lián)合研發(fā)，較容易同步思路。

2010年后，在制造業(yè)經(jīng)營(yíng)困難，力求降低成本的大背景下，關(guān)鍵元件的國產(chǎn)化替代悄然展開(kāi)。憑借上述的三個(gè)優(yōu)勢，華虹與“908派”和海歸派合兵一處，功率半導體領(lǐng)域的國產(chǎn)化率逐漸提高。同時(shí)，華虹從中賺取到足夠的利潤，得以有能力在2018年開(kāi)建12英寸晶圓制造廠(chǎng)，在完成功率半導體的品類(lèi)覆蓋后，開(kāi)始了工藝制程的追逐。

到2019年科創(chuàng )板設立，長(cháng)三角的功率半導體產(chǎn)業(yè)又迎來(lái)一輪新的發(fā)展機遇。資本開(kāi)始大規模涌入芯片產(chǎn)業(yè)，為那些實(shí)力較弱的功率半導體設計廠(chǎng)進(jìn)入新市場(chǎng)提供了充足的彈****。

同一時(shí)間，中國迅猛發(fā)展的新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，也為本土的功率半導體廠(chǎng)商提供了充足的下游需求：

認證時(shí)間縮短：汽車(chē)芯片大短缺，讓本土車(chē)商意識到了供應鏈安全的問(wèn)題，以往的認證流程大幅縮短了不必要的等待時(shí)間，國產(chǎn)功率半導體廠(chǎng)商獲得了更多更快的認證機會(huì )。

單車(chē)功率半導體品類(lèi)增加：汽車(chē)由內燃機驅動(dòng)轉為電驅動(dòng)，裝載的功率半導體數量、品類(lèi)和價(jià)值大幅增加，占總的半導體成本比例由20%升至超過(guò)一半，車(chē)載充電器、車(chē)載空調、充電樁和電機控制器對于功率密度和產(chǎn)品規格的要求逐漸提升，為廠(chǎng)商提供不同層次的機會(huì )。

功率半導體在新能源汽車(chē)中的應用，來(lái)源：國金證券

車(chē)型升級帶動(dòng)價(jià)值上升：隨著(zhù)中國的造車(chē)新勢力在高檔位電動(dòng)車(chē)據有一席之地，車(chē)型升級帶來(lái)了車(chē)內功率半導體的“消費升級”，比亞迪的漢EV和蔚來(lái)的ET 7都用上了性能強勁的碳化硅功率模塊，為的是追平、甚至趕上特斯拉的百公里加速體驗，本土車(chē)商在產(chǎn)品規格上的積極嘗試，將為廠(chǎng)商提供提供更多想象空間。

毫不夸張的說(shuō)，功率半導體對于新能源汽車(chē)的意義，不亞于電池，也正是因為其重要性，在全球晶圓制造產(chǎn)能緊缺的市況下，功率半導體的供應鏈安全，正在成為設計廠(chǎng)嚴肅思考的問(wèn)題。

為保證產(chǎn)能供應，設計廠(chǎng)采取了三個(gè)措施：

一是加強與華虹的合作，斯達與華虹在12英寸上的IGBT達成了戰略合作；

二是在華虹之外再找供應商，新潔能對于華虹的代工采購比例逐年降低，增加海外廠(chǎng)商作為二供，以減少供應鏈風(fēng)險；

三是直接建工廠(chǎng)，斯達是設計廠(chǎng)中轉型最為激進(jìn)的，于今年初募資20億元購買(mǎi)光刻、顯影、蝕刻等設備蓋廠(chǎng)，設計產(chǎn)能36萬(wàn)片功率半導體，用于高壓特色工藝和碳化硅。

這標志著(zhù)，長(cháng)三角功率半導體的新生代羽翼漸豐，開(kāi)始運用資本市場(chǎng)的力量，從純設計廠(chǎng)變?yōu)镮DM，以打群架的方式向全球功率半導體巨頭發(fā)起沖擊。同時(shí)，提攜了眾多設計廠(chǎng)的華虹面臨挑戰，被逼著(zhù)往上提升，做更多的差異化布局。

當下，芯片產(chǎn)業(yè)的國產(chǎn)化替代早已是深植在人們心中的一個(gè)信念，也是一個(gè)不爭的正在發(fā)生的事實(shí)。

可以說(shuō)，發(fā)展到今天，中國芯片產(chǎn)業(yè)中的“投降派”，或者說(shuō)“造不如買(mǎi)”的拿來(lái)主義，已經(jīng)失去了根據地。分布在電子產(chǎn)業(yè)上中下游的群眾力量，在中美摩擦下早已認清了殘酷的現實(shí)，認清了方向。

但是，現在又有一派很危險的論調，主張“速勝論”，國產(chǎn)化替代似乎指日可待，到處放衛星，這是極不可取的。

從華虹的案例，我們可以總結出一個(gè)規律，中國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，搞依靠式的發(fā)展是沒(méi)有自主性的，也自然沒(méi)有希望。但要自主發(fā)展起來(lái)，就必然是一場(chǎng)“持久戰”。要搞贏(yíng)持久戰，就要根植于中國的市場(chǎng)土壤，把朋友搞得多多的，最終以群眾路線(xiàn)取得戰略性?xún)?yōu)勢，也就有能力與海外廠(chǎng)商分庭抗禮。

同時(shí)，華虹的案例也告訴我們，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展節奏與人才的成長(cháng)周期是相互配合的，不管產(chǎn)業(yè)發(fā)展的怎么樣，人才不能斷檔。雖然“908”、“909”國家工程一度經(jīng)營(yíng)慘淡，先后從先進(jìn)制程的追逐賽中退下，但兩者為長(cháng)三角地區培育了功率半導體的人才和舞臺，在大國角逐的當下，為中國芯片產(chǎn)業(yè)的直道加速提供了又一個(gè)選項。

因此，國產(chǎn)化的進(jìn)程，更多的在于觀(guān)察人才和平臺的培育和發(fā)展，而不是工藝的日程表。

畢竟，存地失人，人地皆失，存人失地，人地皆存。