光源资本许银川：半导体设备材料如何加速完成从1到100的突破

公众号新闻

2023-06-15 02:06

半导体国产替代进入深水区，核心技术创新助力突围。

来源 | 光源资本

出品 | 投资人说（touzirenshuo）

从产业端、政策端与资金端来看

半导体行业面临多重挑战

今天中国半导体的市场环境在产业端、政策端、资金端都面临着多重挑战。

一、产业端多重承压

首先，我们观察到需求端动力转向。

消费电子需求疲软持续，PC 出货量2021年4季度至2023年1季度同比增速连续5个季度为负，且跌幅不断扩大，至今年 Q1 同比下跌已近30%，尚未见拐点；

而得益于大模型的推动，数据中心算力网络和存储等芯片需求持续增长，服务器即将超越手机成为 DRAM 第一大需求市场。

从供给侧来看，我国先进制程对海外的依赖依然突出。

2022年大陆 20nm 以下产能占全球比例不到2.5%，配套核心设备、材料的国产化率仍有待提升，鸿沟短期无法跨越。

上游情况同样复杂。

针对中国的供应链限制步步升级，美国联合众多盟友国家，通过设备、材料和制造工艺的限制，企图封锁中国的高端芯片制造能力。

而 IP 市场格局也在发生变数，龙头 ARM 计划将收费模式由基于芯片价值转为基于终端设备价值，使得同样的 IP 最终收费上涨几倍。

与此同时，RISC-V 凭借更开放的指令集和生态系统正在快速崛起。

而随着Chiplet、2nm 工艺、第三/四代半导体及 FD-SOI 材料等新技术涌现，技术发展日新月异，也在不断推动后摩尔时代半导体产业发展。

二、海外政策施压

在政策端，我们也看到海外政策不断施压。

美国从国家层面全力扶持半导体产业振兴，以对抗中国的科技产业崛起。

其中《芯片法案》划定的527亿美元财政资金补贴，已于2月底发布细则，3-6月逐步开放前沿设施至成熟制程的补贴申请。

日、韩、荷兰等国受美国施压和带动，也逐步落实对中国半导体产业链的全方位打击。

以上种种外部压力倒逼下，我国国产化供应链正在迅速补齐。

政策全面落实各项优惠，集成电路自主可控进入《中国制造2025》、十四五等国家战略规划。

同时，技术创新和自主研发配合，助力产业链策略性绕过封锁。

三、资金供给小幅回落

从资金端来看，半导体一二级市场均发生着重大行业变革，二级市场已探底回升，一级市场资金供给减少，企业融资承压明显。

二级市场国内外半导体板块均触底反弹，美股涨势更为强劲。

由于消费电子终端需求疲软，国内半导体行业2021年下半年步入下行周期，整体估值回落，去年10月 BIS 禁令公布前后跌至历史低位；

此后估值修复，行业震荡上行。

美股市场受 ChatGPT 爆火影响，带动美国半导体板块持续上涨。

与此同时，随着英伟达今年一季报业绩显著超预期并大幅上调二季度业绩指引，费城半导体指数更是两天暴涨超13%，逼近历史新高。

截至5月29日，英伟达成为首家市值破万亿的芯片公司。

再来看国内一级市场，近年来融资规模虽小幅回落，但仍处于高位，细分赛道的吸金能力明显发生变化。

从融资数量和融资规模上看，2021年均创下历史记录，2022年整体规模虽小幅回落，但仍处于高位，可见资本对半导体行业的关注热度仍在。

从融资热门赛道上看，去年半导体材料和制造领域频繁出现高额投资，国产替代逻辑已经步入“深水区”，投资热点逐渐从设计转向上游材料、设备、零部件等 “卡脖子”领域。

从今年前5个月的融资 Top10 项目来看，市场也在持续加码制造和材料热门赛道。

RISC-V、三代半、Chiplet及先进封装

产业创新的四把利剑

基于目前纷繁复杂的国内外局势，我们认为，国内大部分中低端半导体产品已经实现了国产替代，未来中国半导体产业要取得进一步的突破，就要做全方位的核心技术创新，从而确保在产业链中拿到具竞争壁垒的产业份额。

当前复杂局势下，我们认为，架构端、材料端、IP&设计端、制造端全方位核心技术创新是产业破局的四把利剑：

架构端，RISC-V 可以凭借开源和灵活的特性，逐步完善芯片生态；

材料端，第三代半导体将受益于国内的全产业链优势，打破受制于人局面；

IP 与设计端，Chiplet 技术将绕过先进制程封锁，实现算力升级，也为国产大芯片布局打好基础；

制造端，先进封装作为超越摩尔定律的重要路径，还将强化中国半导体在后道环节的优势壁垒。

1、架构端，RISC-V 以开源架构打造下一代主流指令集，成就自主可控的芯片生态闭环

从 PC 互联网到智能物联网，接入的设备数量指数级增长，架构和系统的开放是大势所趋。

未来 RISC-V 凭借开源和简洁两大优势，将成为下一代主流指令集。

RISC-V 的开源特性有几大优势：

第一，可以突破传统封闭架构，有效降低成本。

x86和 ARM 的封闭生态和昂贵的授权费给全球用户带来了很大负担，免费开源、PPA 综合表现优秀的 RISC-V，成为企业降低成本的重要手段。

第二，RISC-V 基于 BSD 协议开源，这种相对宽松的协议对芯片公司做商业化变现的约束更少。

第三，依托繁荣的开源社区环境，可以汇聚全球开发者的贡献，共同加速技术完善。

另一方面，RISC-V 简单灵活，基础指令集数目非常精简，大大降低了开发难度。

其他扩展指令可以模块化地按需定制和剪裁，大大增加了企业研发的灵活度和效率。

目前的市场对于 RISC-V 还存在顾虑，比如在服务器等通用计算场景的性能不够、生态不够完善等。

事实上，服务器端国内外近期已经实现相当大的进展，拓展到了64核、128核。

生态方面，RISC-V 正在从弱生态领域开始渗透。

行业内也已经有数千家企业在围绕 RISC-V 指令集做开发，芯片、软件及终端厂商也在积极构建生态圈，共同完善自主可控的生态体系。

2、材料端，第三代半导体可依托终端产业链优势，实现中国半导体弯道超车

中国终端市场比如新能源车需求量巨大，为补足供需缺口，具备更高功率、更耐压耐热的碳化硅器件已经上车，三代半材料的下游应用已经相当明确。

我们认为，三代半材料将充分受益于中国广阔的下游市场、成熟的产业集群、旺盛的出口需求、愈加丰富的人才供给，成为中国半导体产业崛起的强势契机。

三代半在全球都还处于发展初期，各国差距还较小，中国生产能力基本完备。

一方面，从设备来看，薄膜沉积、高温退火炉等关键设备已经在加快国产供给进程，以微创新和定制化能力适应材料客户的精细化需求。

另一方面，从制造来看，成熟制程工艺已可以满足应用需求，国产供应链支持完备。

三代半产能已初具规模，衬底、外延、器件产能已经初步实现国产的供需内循环。

IDM 的扩产计划已经加速，fabless 开始向 IDM 转型布局。

尽管目前衬底良率还有待提升，但依靠材料公司的工艺提升，以及国内特色的设备公司对衬底的改良优化，衬底良率和产能水平将持续向好。

当然，三代半的发展还离不开持续的资金投入。

2023年以来中国碳化硅领域已发生约22起融资事件，公开金额总计超40亿元，资金多来源于国家队和地方政府，充足的资金供给将助推三代半的快速发展。

3、IP&设计端，Chiplet 技术可帮助中国绕过先进制程封锁，实现算力突破，为国产大芯片突围铺平道路

首先，Chiplet 模式可通过小芯粒的堆叠互联实现算力提升，绕过先进制程封锁。

一方面，小面积设计可使整体良率得到提升；

另一方面，工艺解耦使得一颗芯片内可封装多种制程的小芯粒，规避统一制程的高昂费用，降低芯片制造成本。模块化设计，也加速了产品的迭代上市。

其次，Chiplet 的应用，将有效助力国产大芯片的开发和迭代，打破现有体系下的 IP 垄断。

大芯片是亟待实现国产化突破的竞争深水区，行业也普遍认为，大芯片是 Chiplet 技术的最佳应用场景。

Chiplet 将为国产高端 GPU、CPU、交换机芯片铺好前路。

不仅如此，我们已经看到国内新势力公司不断探索 Chiplet 的新技术新架构，例如与 SiP、与 RISC-V 结合等，正逐步打破 SoC 体系下的 IP 垄断，为中国公司带来更多机会。

目前，中国也在积极参与 Chiplet 国际标准建设。

例如，国内许多企业也参与了国际联盟 UCIe 的贡献和实践，这些都有助于中国芯片产业“卡脖子”的突破。

同时，中国 Chiplet 联盟也刚于23年初发布了全自主可控的芯粒互联接口标准，有利于本土半导体企业建立自己的生态圈，这也将极大提升中国芯片产业在国际上的话语权。

4、制造端，先进封装作为实现超越摩尔路线的重要路径，将进一步强化中国半导体在后道环节的优势壁垒

不断革新的先进封装工艺，支撑着芯片高算力、小型化、轻薄化的演进趋势。

后摩尔时代从系统应用为出发点，不再执着于晶体管的制程缩小，而更应该将各种技术进行异质整合的先进封装技术作为超越摩尔的重要路径。

先进封装工艺不断革新，利用高 I/O 数优势，2.5D/3D 封装等新架构，以可控成本，助力系统性能持续提升。

其次，先进封装可以与 Chiplet 协同创新，实现商业闭环。

Chiplet 对封装环节提出更高要求，先进封装技术可以做到百倍封装效率、降低单位封装成本、提高制造良品率等，具有极大优势。

同时，先进封装可以降低对国外先进制程的依赖，利用现有国产设备支撑快速发展。

我们可以针对性选取成熟制程和先进工艺，跨过技术瓶颈。

而且先进封装设备类似前道晶圆制造设备，先进封装机器设备已经可以做到部分国产替代，包括刻蚀机、光刻机、PVD/CVD 等，并有望以此为前站演练场，突破前道工艺。

最后，通过先进封装，中国可巩固在封测环节的全球竞争力，夯实后道工艺基本盘。

大陆封测产业已经在全球竞争中占有不俗的位置，也是我国半导体产业链中与国际领先水平差距最小的细分板块。

发展先进封装，可以借力并巩固封测领域的已有优势。

同时，先进封装技术持续迭代，有望带领中国半导体产业在后摩尔时代实现质的突破。

当前中国发展先进制程的外部条件受限，发展先进封装、部分替代并追赶先进制程，应该成为中国芯片产业发展逻辑之一。

给半导体创业者的建议

我们建议半导体创业者抓住时代赋予的四大红利，快速发展。

第一是政策红利。

2000年以来，国家通过财税优惠、重大专项、融资支持等政策大力扶持国内半导体产业的发展。

今年3月，领导层在北京调研指出“政府要制定符合国情和新形势的集成电路产业政策”，未来会强化顶层设计、制定统一目标，从上到下系统性地支持产业发展。

第二是产业集聚红利。

目前，国内半导体产业链集聚效应初步显现，以长三角为核心，各地区因地制宜，发展重点产业链环节。

具体来说，长三角是半导体产业链最完整、技术最先进的区域，产业规模占比超全国50%，发挥引领示范作用。

其他地区例如川渝、武汉等均形成差异化优势。

强化区域联动，鼓励上下游企业围绕关键环节，联合攻关技术研发，有助于提升产业整体竞争力。

第三是国产自主可控红利。

在当前国际形势下，建立半导体产业链自主可控的紧迫性日益凸显。

设备和材料是影响最大的环节，限制我国高端芯片的生产能力。

目前本土晶圆厂对国产设备、材料扶持意愿大大增强，验证速度明显加快。

国内设计厂商也在积极寻找不依赖于最先进工艺的高性能芯片的设计方法，强化设计与工艺的协同，推动 Chiplet 等技术的发展。

第四是基金红利。

纵观中国2022年股权投资市场，外币投资金额下降67%，是2020年来下降幅度最大的一年。

国资和地方政府基金开始占据主导地位，相比财务投资人，其投资回报周期敏感度相对较低，更看重产业链稀缺性、技术壁垒、核心人才资源等。

结合目前的宏观环境和资金端供给情况，我们对于半导体赛道的创业者，有以下四点建议：

首先，在早期争取引入产业投资人。

产业投资人的价值不仅体现在资金支持，更重要的是产业赋能，帮助企业在研发阶段，快速理解市场需求，加速产品研发周期；

在商业化阶段，提供可靠的上下游资源支持。

同时，现在产业投资人具有明显的吸引后续投资的品牌效应。

第二，我们建议创业者聚焦产品差异化，尽快实现小的商业闭环。

在国产化初期，半导体创业是解决从无到有的问题，资本对企业的发展速度相对宽容；

而当前半导体创业已经走入下半场竞赛，在每一个细分行业上已经有很多创业公司，那么“产品差异化”和“快速商业化”就成为了核心竞争力。

因此，建议企业在研发阶段就和客户进行深度交互，捕捉产品功能设计的差异化需求，尽快完成初代产品的 demo 验证到量产。

同时，创业者也应尽早关注核心财务指标，让真实的数字说话。

第三，初步商业化验证之后，可快速引入国家队投资人。

大部分的半导体公司，前期投入大、产出周期长，到初步商业化阶段，估值已有一定体量，但收入还没法支撑，市场化机构有投资难度。

目前政府带头参与半导体投资，相比财务回报，其更关注成果转化、战略价值、地方产业赋能等，引入国家队投资人有助于吸引社会资本，扩大融资效应。

第四，适时进行产业整合。

对比欧美日韩等成熟半导体市场，细分赛道一般竞争收敛到1-2家巨头公司。

目前中国整个半导体产业链已经发展到相对完整的阶段，有些细分赛道已经相对拥挤，即将进入整合期。

对创业者来说，抓住这个宝贵的时间窗口期，整合关键的技术、人才、业务资源，是巩固竞争优势的绝佳方式。

光源资本从2018年开始布局半导体产业，至今已经完成了从硅片制造、芯片设计、芯片制造、封装测试、半导体核心设备与材料、EDA 软件等全产业链覆盖；

实现了从汽车电子、消费电子、数据中心到物联网的全场景布局；

服务的客户奕斯伟计算、沐曦集成电路、奕斯伟材料、黑芝麻智能等已经成长为独角兽公司。

光源资本将持续践行产业投行使命，和各位创业者共同秉承长期主义，为半导体的崛起贡献力量。

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