曾經(jīng)的led領(lǐng)頭羊cree剝離照明業(yè)務(wù)，對我國發(fā)展化合物半導(dǎo)體有何啟示？

2019年3月15日，美國cree公司宣布將旗下led照明部門（cree lighting）以3.1億美元出售給美國ideal industries公司。cree出售的業(yè)務(wù)包括用于商業(yè)的led照明燈具和企業(yè)照明解決方案。通過此次業(yè)務(wù)剝離，cree公司繼續(xù)專注化合物半導(dǎo)體射頻和功率應(yīng)用市場，滿足5g通信和新能源汽車的市場需求。分析cree在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的發(fā)展策略，對我國化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有啟示作用。

一、cree出售led照明業(yè)務(wù)的背景和原因

（一）led照明市場已成為競爭紅海

一方面，led照明不再是技術(shù)競爭高地。2014年的諾貝爾獎物理學(xué)獎頒給了赤崎勇、天野浩和中村修三位科學(xué)家，以表彰他們發(fā)明了用于照明的藍(lán)色發(fā)光二極管（led）。氮化鎵（gan）材料的突破使得led成為改變?nèi)祟愓彰鞣绞降囊淮胃锩Ｋ{(lán)光led發(fā)明后的20余年里，led燈的性價比不斷提高，甚至遵循著類似“摩爾定律”的“海茨法則”。當(dāng)前l(fā)ed照明的成本已下降了90%以上，發(fā)光效率提升了30倍，使得led的性能和成本已完全滿足照明需求，替代性光源市場滲透率接近50%。led燈已從技術(shù)競爭的高地轉(zhuǎn)為成熟的通用大宗商品。

另一方面，成本控制和市場開拓成為led照明企業(yè)發(fā)展的核心競爭力。led制造環(huán)節(jié)趨向標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，附加價值越來越低。通用電氣、歐司朗、飛利浦等國際傳統(tǒng)照明龍頭企業(yè)紛紛出售和剝離led照明業(yè)務(wù)。加之龍頭企業(yè)早期布局的核心發(fā)明專利逐漸脫離保護(hù)年限，掌握芯片制造產(chǎn)能和強(qiáng)大應(yīng)用市場的中國led企業(yè)成為行業(yè)的主力。三安光電、華燦光電、木林森、歐普照明等成為代表企業(yè)。根據(jù)csa的數(shù)據(jù)，2018年我國半導(dǎo)體照明總體產(chǎn)值超過7000億元，芯片產(chǎn)能超過1200萬片/月（折合4英寸）。

（二）cree在半導(dǎo)體照明市場風(fēng)光不再

cree公司曾是led技術(shù)進(jìn)步的領(lǐng)頭羊。依托sic材料領(lǐng)域的優(yōu)勢，cree以獨有的“sic襯底led”技術(shù)路線，屢屢打破led照明的發(fā)光效率紀(jì)錄。cree于2015年將led發(fā)光效率提升至303lm/w，打破了其在2013年創(chuàng)下的276lm/w的紀(jì)錄。然而，100-200lm/w的光效已能滿足大部分照明場景需求，高發(fā)光效率并不能繼續(xù)提升產(chǎn)品附加值。加之基于“藍(lán)寶石襯底led”技術(shù)路線的led制造成本持續(xù)下跌，cree在led市場的競爭優(yōu)勢日益弱化。公司照明業(yè)務(wù)收入近三年來下滑了近40%。2017年，cree選擇與國內(nèi)三安光電公司成立合資公司，變相讓出了中低功率led市場。

圖1 2016-2019財年cree公司營業(yè)收入（單位：百萬美元）

數(shù)據(jù)來源：公司財報，賽迪智庫整理和預(yù)測

（三）新興應(yīng)用市場驅(qū)動化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成長

除了具有出色的發(fā)光性能，化合物半導(dǎo)體相對si器件還具有開關(guān)速度快、耐電壓高、散熱好等特點，在射頻和功率器件領(lǐng)域擁有更優(yōu)異的性能。

在新能源汽車中，使用sic功率器件可以使充電裝置體積縮小80%、重量減輕60%、能量損耗降低25%。特斯拉的model 3車型中已采用sic mosfet作為逆變器的開關(guān)器件，替代igbt器件。在移動通信基站中，使用gan射頻器件可以滿足更高通信頻段下的通信效率，使每座基站可覆蓋的用戶提升2倍，單用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率提升10倍。華為公司在4g通信基站中已開始批量使用gan射頻器件，替代ldmos器件。此外在光伏、風(fēng)能、家電等應(yīng)用市場，sic和gan器件也有替代市場空間。

2018年，全球sic功率器件市場規(guī)模約為4.5億美元，全球gan射頻器件市場規(guī)模約為5億美元，5年后的市場規(guī)模有望分別達(dá)到20億美元和10億美元。

（四）cree計劃專注發(fā)展化合物半導(dǎo)體業(yè)務(wù)

cree公司成立于1987年，早期的技術(shù)來源自美國北卡州立大學(xué)。cree于1991年發(fā)布了第一片商用的sic襯底材料，于1998年推出了首個工業(yè)用的gan-on-sic射頻器件。cree于2002年發(fā)布全球首個商用的sic功率器件，于2011年發(fā)布全球首個sic mosfet功率器件。2000年，cree收購gan器件企業(yè)nitres，2004年收購atmi公司的gan襯底和外延業(yè)務(wù)部門，2006年收購sic襯底企業(yè)intrinsic semiconductor。

2015年9月，cree公司將旗下功率和射頻部門（power & rf）分拆為獨立的“wolfspeed”公司。新成立后的wolfspeed公司是全球最大的sic襯底材料供應(yīng)商，是美國軍用雷達(dá)可靠的gan射頻器件供應(yīng)商和全球前三大的sic功率器件企業(yè)。預(yù)計2019年，wolfspeed公司的銷售額將達(dá)到5.9億美元，是2015年分拆時的3.3倍。

圖2 2016-2019財年wolfspeed公司營業(yè)收入（單位：百萬美元）

數(shù)據(jù)來源：公司財報，賽迪智庫整理和預(yù)測

二、cree在化合物半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局策略

（一）以sic材料為核心延伸價值鏈

cree是全球最大的sic襯底材料供應(yīng)商，2018年，cree將sic材料產(chǎn)能增加了一倍，市場份額近60%，并與infineon和st兩大汽車電子半導(dǎo)體供應(yīng)商簽訂了多年供貨協(xié)議。在用于制造gan-on-sic射頻器件的高純半絕緣sic襯底市場，cree的市場份額可達(dá)90%。cree依托sic襯底材料領(lǐng)域的核心競爭力，向gan-on-sic射頻器件和sic功率器件領(lǐng)域延伸。2016-2019財年，gan射頻器件和sic功率器件的年均增速分別達(dá)到29%和51%。

（二）通過并購打通通信市場渠道

cree的gan射頻器件部門早期主要服務(wù)于美國軍工，產(chǎn)品曾裝載在“薩德”彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中。隨著移動通信基站對高頻率和高功效的要求進(jìn)一步提高，gan射頻器件成為基站功率放大器的優(yōu)選解決方案。cree公司主要通過為nxp/freescale、infineon、rfhic等基站射頻器件企業(yè)代工的途徑進(jìn)入gan射頻器件市場，在基站領(lǐng)域的市場份額不及華為的供應(yīng)商日本住友電工公司。為開拓通信基站市場，cree于2018年收購全球第四大基站射頻器件供應(yīng)商infineon公司的射頻器件部門，進(jìn)一步提升cree在移動通信用gan射頻器件領(lǐng)域的設(shè)計能力和封裝測試能力。

（三）通過合作開拓gan功率器件市場

基于si襯底的gan功率器件同樣是市場關(guān)注的熱門技術(shù)，相比sic功率器件具有成本低和易集成等特點，主要應(yīng)用于高端電源等產(chǎn)品，市場成長空間遠(yuǎn)大于gan射頻器件。cree的優(yōu)勢是sic材料及相關(guān)器件，并無si基gan功率器件的技術(shù)優(yōu)勢，難以與收購ir的infineon、在臺積電代工的navitas和epc、與松下合作的ti等競爭對手抗衡。2018年，cree通過專利授權(quán)的方式，將gan領(lǐng)域的基礎(chǔ)專利授權(quán)給安世半導(dǎo)體（nexperia）公司，共同合作開拓si基gan功率器件市場。

三、對我國化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示

（一）要耐住寂寞，錘煉內(nèi)功

cree從sic材料起家，歷經(jīng)30余年，不斷引領(lǐng)化合物半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步。一方面，說明半導(dǎo)體行業(yè)并不存在“風(fēng)口”，也不會有“紅利”，技術(shù)進(jìn)步必須依靠堅持不懈的基礎(chǔ)研究和原始創(chuàng)新。即便化合物半導(dǎo)體擁有非常廣闊的市場前景，依然需要幾十年的技術(shù)積累。另一方面，產(chǎn)業(yè)資本和地方政府資金在進(jìn)入化合物半導(dǎo)體行業(yè)時，需選擇具有技術(shù)積累的團(tuán)隊和企業(yè)，保持耐心和定力，加強(qiáng)團(tuán)隊建設(shè)和技術(shù)研發(fā)，積極開拓市場資源，避免在技術(shù)尚未成熟或尚無明確客戶時啟動投資建設(shè)大規(guī)模生產(chǎn)線。

（二）要發(fā)揮優(yōu)勢，把握機(jī)遇

我國發(fā)展化合物半導(dǎo)體最大的優(yōu)勢是全球最大的應(yīng)用市場和日益強(qiáng)大的整機(jī)企業(yè)。三安光電等在led照明領(lǐng)域的成功也說明市場的帶動作用舉足輕重。我國是全球最大的移動通信市場，已建成全球最大的4g通信網(wǎng)絡(luò)，基站數(shù)量超過200萬。2019年，我國將啟用5g通信，未來新建基站將超過500萬座。華為和中興分別是全球第一大和第四大基站供應(yīng)商。華為、oppo、小米、vivo是全球前六大的智能手機(jī)企業(yè)，每年出貨量超過5億部。我國是全球最大的新能源汽車產(chǎn)銷國，占全球比重超過50%。2018年，比亞迪公司共銷售了24.8萬輛新能源汽車，連續(xù)4年成為全球新能源汽車銷量冠軍。北汽、上汽、長安、蔚來等自主汽車品牌也均在新能源汽車市場占據(jù)一席之地。

（三）要看清大勢，合作共贏

一方面，化合物半導(dǎo)體是軍用關(guān)鍵技術(shù)，我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展必須自力更生。此次案件之前，cree曾于2016年計劃將wolfspeed出售給infineon，被美國政府以涉及國家安全為由予以阻攔。2018年8月1日，美國商務(wù)部將包括部分中電科研究所在內(nèi)的國內(nèi)44家單位列入出口管制名單。禁運名單中包括多家以化合物半導(dǎo)體為專長的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。另一方面，國際巨頭頻頻加大布局，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需注重資源整合。cree通過此次業(yè)務(wù)剝離，更加專注鞏固化合物半導(dǎo)體市場優(yōu)勢。此前，infineon推出sic和gan的完整電源解決方案，st的sic mosfet已批量應(yīng)用于特斯拉電動車。

國內(nèi)化合物半導(dǎo)體各環(huán)節(jié)企業(yè)和整機(jī)應(yīng)用企業(yè)需加強(qiáng)合作，推動以資本為紐帶整合產(chǎn)業(yè)資源。面向5g通信基站、新能源汽車和工業(yè)電源等市場，加大國產(chǎn)化合物半導(dǎo)體產(chǎn)品的試用和驗證。發(fā)揮政府的組織協(xié)調(diào)優(yōu)勢，搭建試用驗證平臺，鼓勵整機(jī)企業(yè)敢用、愿用國產(chǎn)產(chǎn)品。通過模擬真實應(yīng)用環(huán)境，不斷試錯、發(fā)現(xiàn)和解決問題，提升國內(nèi)器件企業(yè)市場競爭力。

表1 我國化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)體系

數(shù)據(jù)來源：賽迪智庫整理

作者朱邵歆，系賽迪研究院集成電路研究所副所長

夏夢陽，供職于賽迪研究院集成電路研究所