温馨提示:以下所有观点均是个人投资心得体会,和个人身边真实案例分享,供大家交流讨论,不涉及任何投资建议,请大家别盲目跟风,盈亏自负!成年人要有自己的判断。

打开网易新闻 查看精彩图片

AI算力建设轰轰烈烈往前推进,大家目光大多聚焦GPU、光模块这些直观硬件。很少有人留意到,算力的扩张,已经向上游传导到功率半导体这条基础产业链。晶圆报价大幅上调,部分产品单次涨价幅度十分惊人,封装环节也同步出现价格上浮。

这一轮涨价,并不是普通的终端消费需求爆发拉动出来的行情,本质是产能被层层挤压之后,出现的结构性供需矛盾。整个传导链条,从12英寸晶圆厂,一路传递到8英寸产线,最后压力全部落到后端封装环节,功率器件、电源管理芯片首当其冲,成为受冲击最明显的品类。

AI大算力芯片是12英寸产线里面优先级最高的订单。工厂有限的产能,优先供给高利润的GPU相关芯片。那些毛利偏低的功率类产品,就很难拿到充足的12寸产能,只能向外转移,涌向8英寸生产线。

8英寸产线的产能同样不是无限的。一线晶圆厂产能被占满,溢出的订单只能继续往二三线工厂分流。源源不断外溢的订单堆过来,制造端压力还不算结束,所有生产完的芯片,都要进入封装工厂完成加工,封装产能随之变得紧张。功率器件、电源管理芯片市场本身需求量庞大,订单集中涌入,直接造成本轮的涨价现象。

从市场反馈的行业信息来看,我国台湾地区部分晶圆代工企业,相关产品整体报价上调区间在30%‑50%。新下达的订单涨价幅度更高,老的长期合作订单涨幅相对温和。市场个别品类极端情况下,单次报价上调幅度甚至达到200%。下游封装环节涨价更为普遍,50%‑100%的价格调整已经成为行业内可以见到的现状。

在这种产能紧缺的大环境下,拥有自有产线的企业,竞争优势就充分体现出来,IDM一体化模式的价值被市场重新重视。

不少朋友会产生疑问,AI数据中心机柜供电紧张,能不能拿大家很熟悉的IGBT器件临时顶上?

在AI数据中心核心供电场景,IGBT很难承担重任。IGBT的开关频率大多维持在20K‑50K,性能上限摆在那里。AI服务器机柜供电,对器件小型化、集成度要求很高,必须依靠高频开关器件,才能把电源模块做小做密。就连普通的家用电视、手机快充,都已经逐步减少IGBT的使用,工况严苛的AI算力机房,自然更难适配。

但这不代表IGBT就此被淘汰出局,它依旧拥有属于自己的生存空间。机房空调设备、普通市电配套供电,对于开关频率、体积没有苛刻要求,这些场景依旧大量使用IGBT。而且IGBT抗干扰能力出众,面对电网电压波动、尖峰毛刺这类复杂工况,可以长期稳定运转,这份可靠性优势,暂时还没有其他器件能够完全替代。

AI带动AIDC算力机房大规模建设,电源整条产业链都随之迎来发展机遇,产业链上的各类厂商,都会不同程度享受到行业发展带来的红利。

IDM与Fabless,流片迭代的差距被放大

产能紧张之外,IDM模式和外部Fabless设计公司之间的差距,在产品迭代速度上体现得十分明显。

IDM企业手握设计、制造一体化的完整产线,工厂持续保持运转状态,内部每个月会开启一次试验流片班车。单次可以投放25‑40片晶圆样品,一片晶圆能够同时搭载多套试验方案。从投片到拿到可用样品,只需要1‑1.5个月,技术迭代节奏快,试错效率很高。

只做设计的Fabless企业就会被动很多,产品流片需要依赖外部代工厂。外部试验班车的周期普遍拉长到两到三个月一班。一旦错过这一班次,想要再开展新一轮试验,等待周期可能拉长至半年。就算顺利排上班次,流片生产就要两个月,后续还要预留一个多月做测试验证。整套流程走下来耗时漫长,试错成本居高不下,很容易错过行业技术迭代的窗口。

同样做功率半导体,不同器件、不同方案之间,没有绝对的好坏,一切都要看实际落地的应用场景。很多人好奇,面向800伏高压供电场景,行业不去直接选用一颗高压碳化硅器件,反而采用两颗600V氮化镓堆叠在一起的方案。

两颗600V氮化镓堆叠完成之后,系统整体耐压可以做到1300V级别。面对800伏输入电压,能够预留500伏的安全余量,安全冗余比例接近38%,满足工业产品的安全设计规范。

性能层面氮化镓的优势同样突出,开关响应速度优于碳化硅,可以拉高整套电源系统的工作频率。频率提升之后,电源模块内部电感、电容的体积可以压缩,整机尺寸能够做的更小。氮化镓反向恢复电荷、栅极电荷数值更低,电源整体工作效率更高。

硬件上多增加一颗芯片,看上去增加物料成本,但是换来高频特性、小型化、高运行效率,综合收益完全可以覆盖新增的开销。

这件事也给普通投资者一个启示:半导体器件不存在万能最优解,所有设计都是性能互相取舍平衡的结果。

消费端快充产品,优先考量成本、体积、开关速度,长期可靠性要求相对宽松。换到车规、工业设备、AI算力机房,可靠性是排在第一位的硬性指标,尺寸、成本就要做出让步。器件本身也存在固有矛盾,导通电阻想要做低,驱动带来的损耗就会随之上升;芯片尺寸做大,驱动环节消耗的功耗同样会上涨。到底优先保障哪一项指标,完全取决于产品要投放的市场。

高门槛的AIDC供应链,可靠性才是真正的拦路虎

氮化镓、碳化硅属于下一代功率器件,很多人期待它们快速大规模铺开在AI算力机房。按照行业的普遍判断,大规模商业化落地大概率要等到2027‑2028年。

阻碍普及的并不是芯片本身性能达不到标准,而是严苛的可靠性验证周期。AI数据中心对供电可靠性要求,甚至高于汽车行业,要达到六个九的可靠性标准,也就是99.9999%,折算下来,全年设备允许停机总时长不能超过30秒。如此苛刻的容错标准,对应的验证周期自然不可能缩短。

像固态变压器这类前沿设备,门槛还要再上一个台阶。企业内部做完全套测试,还要完成长达四年的实地挂网运行考核,全程不能出现故障,才具备正式商用的资格。以此推算,固态变压器大范围落地,时间点会来到2030年附近。

技术研发层面,接下来氮化镓的攻关重点,集中在栅极驱动稳定性,同时向上拓展耐压等级,以此抢夺原本属于碳化硅的高压市场。不过硅基氮化镓存在绕不开的物理短板,外延层厚度增加,就会出现应力失衡、热膨胀系数不匹配,直接拉低产品良率;厚度做薄,耐压与性能又达不到指标,目前行业还没有明确的成熟突破方案。

想要挤进AIDC高端供应链,认证门槛非常高。企业要拿出完整的批量出货记录、车规级认证、全套可靠性测试报告。新入局的企业,哪怕实验室样品性能指标全部达标,没有实际量产供货履历,也很难切入核心供应链,新玩家想要弯道超车难度极大。

功率半导体还有一个容易被忽略的特点,就是型号极度碎片化,很难做到高度标准化流水线大规模出货。对比电源管理芯片就能够看得很清楚,PMIC依靠少数几款型号,就可以覆盖绝大多数市场需求。功率器件却完全不一样,耐压要分出500V、650V、700V等多个档位,电流也要区分1A、2A、3A、4A等不同规格,互相组合衍生出海量细分型号。

产品迭代修改本身不算复杂,在成熟芯片基础上,微调芯片尺寸、线路图形间距,就可以改变耐压、过流能力。真正消耗时间的是整套验证流程。晶圆代工生产需要2‑3个月,虽然单次流片可以同时测试十几种样品版本,但是后续的电性能检测、长期老化试验,没有捷径可以提速。这也决定了功率器件很难实现模块化快速大批量生产。

行业壁垒与市场格局,普通投资者要看懂的现实

功率半导体赛道,不是随便投入资金就可以顺利入局,技术、成本、资质、产能共同构建起行业壁垒。

国内企业现阶段芯片性能、迭代速度已经取得长足进步,但是海外头部厂商手握独家工艺配方,不是简单模仿就可以复刻。功率器件的设计十分考究,掺杂浓度、线路间距、边角细微结构,一点点改动,就会带来性能上巨大的差异。

不同应用场景,比拼的核心能力也不一样。消费电子市场重点比拼成本控制、产能规模、供货稳定性。现在市面上虽然冒出不少小规模设计公司,但是中小企业资金储备有限,产能保障能力不足,一旦接到大额订单,很容易出现交付压力,很难撼动行业头部企业的市场地位。

车规、AI算力机房这类高端赛道,更看重品牌资质、过往大批量出货记录、全套可靠性认证。和早些年车规芯片国产替代阶段情况类似,就算样品测试过关,没有成熟供货履历,依旧很难打入供应链。

所以这一轮AI算力带动行业景气上行,并不会涌现大量新玩家,造成行业产能过剩。资金储备、稳定产能、售后换货保障,是横在新入局者面前三道硬性门槛。

氮化镓赛道国内已经跑出龙头企业,依靠自有产能和规模化生产,产品价格相比海外主流同类产品低30%以上,部分型号价差更大。凭借工艺成熟度、成本优势,拿下消费电子、工业电源市场,扭转国内氮化镓器件高度依赖进口的局面。

碳化硅赛道也出现值得关注的新兴力量,部分尚未上市企业,掌握全球少数企业才具备的碳化硅JFET核心技术,把产品成本做到低位,快速抢占传统IGBT的市场。产品可以直接引脚兼容替换现有MOS器件,适配性强,已经和多家电源管理芯片企业深度合作。还推出少见的低压碳化硅产品,杀入原本属于氮化镓的消费充电器赛道。产品定价对标普通LDMOS器件,不仅远低于海外碳化硅产品,对比主流氮化镓芯片同样拥有价格优势,消费级碳化硅充电头产品有望在一年之内推向市场。

这里也要提醒大家甄别市场宣传,市面上不少宣称布局碳化硅、氮化镓的企业,仅仅是向外采购晶圆,只做后期封装合封工序,并不掌握芯片设计制造的核心技术。

国内还有深耕超高压功率半导体的硬核企业,依托IGBT起家,封装制造实力雄厚,大功率模块可以配套温度、电流感应整套辅助组件。在高铁轨道交通这类超高压领域,技术实力和国内市场占有率都处于第一梯队,属于保障关键领域供给的核心企业。市场舆论目光大多聚焦消费、车规功率半导体,它深耕的工业高压赛道,大众的了解相对较少。

另外垂直结构氮化镓,在射频高频特种场景可以稳定使用,该场景对成本不敏感,追求极限性能。但放到消费、民用电源大规模市场,成本短板十分突出,短期很难实现普及,大概率只能维持在高端特种细分场景。

普通投资者需要避开的几个认知误区

行业景气度上行,市场会冒出大量消息,有几个误区值得散户留意。

不要把行业产能紧张直接等同于相关企业业绩、股价一定会持续上涨。供需紧张只是产业现状,后续晶圆厂扩产进度、下游算力资本开支不及预期、产品价格回落,都会改变行业现状。题材热度推高行情之后,也存在回调风险,不能单凭产业新闻直接做交易判断。

分清样品性能和大批量供货能力。很多企业宣传新品指标亮眼,实验室样品参数好看,不代表能够稳定大规模量产,良率、交付、可靠性认证,才是商业化真正的关卡。

理性看待各类新技术时间表。市场流传的器件落地时间,都属于机构产业推演,技术迭代、认证进度都存在变数,不能当成确定事件博弈行情。

分辨企业真实技术实力,区分掌握芯片核心设计制造,还是只做封装代工,不要被宣传概念迷惑。

看懂功率半导体的产业逻辑,可以帮助我们完整理解AI算力产业链,但只能当做学习研究的素材。

免责声明

本文仅为个人股市经验、财经市场客观分析分享,不构成任何投资建议、个股推荐、理财指导、收益承诺,股市有风险、投资需谨慎,个人请根据自身风险承受能力理性决策。