重点关注：并购风波下的化合物半导体浪潮

事件背景

2月16日，全球LED照明巨头Cree正式发布声明称将终止Wolfspeed电源和RF部门出售案件。缘由是美国审查主管机关(CFIUS)认为此项并购案将构成美国国家安全风险，科锐（Cree）和英飞凌（Infineon）无法确定解决CFIUS关注的国家安全问题的替代方案，因此，拟议的交易将被终止。

此项收购案起于2016年7月14日，德国芯片厂商英飞凌（Infineon）宣布，将以8.5亿美元的现金从美国LED大厂科锐公司（Cree）手中收购其Wolfspeed Power&RF部门。此项收购最初来源于双方意向高度契合。英飞凌看重Wolfspeed碳化硅技术。Woolfspeed是SiC功率及GaN-on-SiC射频功率解决方案的主要供应商，其核心能力包括SiC晶圆基板制造以及射频功率应用的SiC单晶氮化镓层。英飞凌认为其生产的SiC芯片在未来将逐渐取代传统芯片，尤其是电动和混合动力汽车。而科锐2015年9月宣布公司欲进一步专注于LED照明领域，分拆旗WolfspeedPower&RF 部门，更名为“Wolfspeed”（疾狼）公司，并计划单独上市。Cree方面又宣布上市计划推迟，后经过慎重的考虑及多方调查，Cree最终决定将Wolfspeed卖给Infineon。

与英飞凌的此次交易终止将触发向Cree支付的终止费用1,250万美元。由于交易终止和Cree决定专注于运行Wolfspeed业务，Wolfspeed成为Cree持续运营的一个独立部分。

事件点评

此次并购的主角与其说是Infineon和Cree，不如说是化合物半导体碳化硅（SiC）和氮化镓(GaN)技术。虽然Cree、Infineon并未说明美国政府为何会对这项交易持保留意见，但由于Wolfspeed生产的产品有具军事用途的碳化硅（SiC）和氮化镓(GaN)，所以很可能是美国政府认定此案有威胁到其国防安全的可能。

这次并购案的失败说明了化合物半导体材料于这些大国的战略意义。为了保护国防工业安全，不管收购方是任何外国厂商，美国都会谨慎考虑。由此也可以看出化合物半导体未来前景可观。
 

化合物半导体进化史

以硅材料为代表的第一代半导体材料的发展是从20世纪50年代开始的，目前硅材料仍是电子信息产业最为主要的半导体器件材料，三十硅材料带隙（禁带）较窄和击穿电场较低等物理属性的特点限制了其在光电领域和高频高功率器件方面的应用。

20世纪90年代以来，随着无线通信的飞速发展和以光纤通信为基础的信息高速与互联网的兴起，以砷化镓（GaAs）和磷化铟(InP)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角，进入化合物半导体时代。化合物半导体是区别于硅(Si)和锗(Ge)等传统单质的一类半导体材料，主要包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)等。相对于硅材料，化合物半导体性能更加优异，制作出的器件相对于硅器件具有更优异的光电性能、高速、高频、大功率、耐高温和高辐射等特征。故GaAs出现后几乎垄断了手机制造中所有的功放器件市场。

第三代半导体材料市场的兴起原因始于两个契机。第一，特殊场合要求半导体能够在高温、强辐射、大功率等环境下依然坚挺，第一、二代半导体材料便无能为力。第二，半导体材料在生产中的主要污染物有GaAs、Ga3+、In3+等，人们试图找寻一种既能满足产品需求，又能不污染环境的新型半导体材料。于是目光投向了有机半导体（在半导体材料中渗入有机材料如C和N）。第三代半导体材料主要包括碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAS）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN），较为成熟的是碳化硅和氮化镓被称为第三代半导体材料的新星，而氧化锌、金刚石、氮化铝的研究尚属起步阶段。

现在已知的化合物半导体有600种以上。根据StrategyAnalytic与SEMI的报告指出，凭借着优异的性能特点，化合物半导体市场规模预计将在2020年成长至440亿美元，年复合成长率(CAGR)为12.9%，远优于单晶半导体的成长速度。

化合物半导体应用市场庞大

英飞凌此次意欲收购Wolfspeed，是看中其SiC及GaN技术在未来无线通信、消费电子、汽车电子、物联网等领域的市场潜力。GaN器件将主要应用于高速、高温领域，市场预测，2019年GaN器件的市场规模将超过20亿美元。而SiC适用于电力电子器件产业，IHS预计预估全球碳化矽(SiC)与氮化镓(GaN)功率半导体市场将由2015年的2.1亿美元，先上扬为2020年的10亿美元以上，然后于2025年飙升至37亿美元。而二代化合物半导体GaAs主要适用于高频及无线通信领域中的IC器件，根据strategy Analytics的调查数据，全球GaAs半导体市场总产值约接近百亿美元。由于下游应用的驱动，技术和产业发展十分迅速，市场空间广阔。

半导体照明

研究机构Strategies Unlimited发布的全球LED器件市场规模及预测显示，2014年—2020年，LED器件市场将以4.5%的年均增长率增长，其中照明占比最大。若用衬底材料来划分蓝光LED，那么目前GaN基半导体主导蓝光LED市场，剩下的则为蓝宝石((Al2O3)、SiC、Si以及AlN。

Cree公司LED照明产品一大优势在于氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等方面独一无二的材料技术与先进的白光技术，拥有1100多项美国专利和2800多项国际专利，使得英飞凌“垂涎”并购。最突出的还是他们对蓝光LED方面的贡献，公司在SiC衬底上生长GaN外延片制作蓝光上拥有专利。不同于日亚以蓝宝石为衬底生长GaN外延制作蓝光的专利， GaN半导体材料能高频高温条件下能够激发蓝光，蓝光是生成白光的基础。同时GaN基高亮度LED在能量转换过程中不辐射热量，并具有较长寿命。另外由于可以激发荧光，GaN基LED亮度较普通照明提高5倍以上。这在手机彩色显示背景白光和汽车照明中颇具竞争力。诸多汽车制造商开始运用GaN基高亮度LED来装备车灯。

电力电子器件

我国将于2017年展开5G网络第二阶段测试，2018年进行大规模试验组网，并在此基础上于2019年启动5G网络建设，最快到2020年正式商用5G网络。射频在通信行业中起到第一层连接的作用。GaN高频大功率微波器件已开始用于军用雷达、智能武器和通信系统等方面。在未来，GaN微波器件有望用于5G移动通讯基站等民用领域。

在5G时代，射频元件的接收到发送基本上皆属于高频讯号，因此从有线到无线网路的射频元件应用，主要都采用化合物半导体元件。高频段比如28GHz 在毫米波波段上有很多种技术在介入，包括GaAs 技术、GaN 技术、硅的CMOS 技术、InP技术。同时5G 是多频段的网络，其中在3.5GHz 和4.5GHz 确定用GaN 技术，国内包括华为和中兴已经开始在一些基站上采用GaN。

射频元件中射频功率放大器PA是化合物半导体应用的主要器件，可用于移动通信、导航设备、雷达电子对抗和空间通信。Cree相关年报显示受益于高端应用，其GaN 相关射频和功率器件部门2013—2015年产值分别为0.89亿、1.08亿、1.24亿美元，毛利率分别为54%、56.5%、54.7%。5G时代其传输速度将是现行 4G LTE 的 100倍，包含更多更快的语音、视讯及数据网路的汇聚和传输，进一步推动数据流量的爆炸性成长，对于射频的通讯连接功能需求随之而起，驱动整体化合物半导体市场。

激光器和探测器

在激光器和探测器领域，InP和GaAs混晶是光通信半导体激光器的主要材料，而目前GaN激光器也已经成功用于蓝光DVD。蓝绿光二极管和激光器基本都运用有机金属汽相外延(MOCVD)方法制作的，蓝光和绿色的激光进一步运用在微型投影、激光3D投影等领域，存在巨大的市场空间。2016年蓝色激光器和绿光激光器产值约为2亿美元。研究机构分析，如果技术瓶颈得到突破，潜在产值将达到500亿美元。

由于GaN优异的光电特性和耐辐射性能，其在高能射线探测器中也有很好的运用。GaN基紫外探测器可用于预警、卫星秘密通信、各种环境监测、化学生物探测等领域，例如核辐射探测器，X射线成像仪等，但尚未实现产业化。

国内现在可小批量生产1.3W蓝光和60mW绿光激光器，392nm紫外激光器发光效率达到80mW。在普通非增益GaN紫外探测器方面，国内和国外水平相近，增益型日盲波段AlGaN APD增益可达1e5，成像面阵规模可以做到256×320以上，但相较国际水平仍有差距。2014年诺贝尔奖获得者中村修二认为下一代照明技术应该是基于GaN激光器的“激光照明”，有望将照明和显示融合发展。

化合物半导体供给市场活跃

此次功率半导体英飞凌收购Woolfspeed失败，但是此前2014年8月，英飞凌公司以30亿美元收购美国国际整流器公司(IR)，取得了其硅基GaN功率半导体制造技术；同年9月，设计和制造GaAs和GaN射频芯片的RFMD公司和TriQuint公司宣布合并为新的RF解决方案公司Qorvo。供给端不断整合并购说明各大行业巨头对化合物半导体未来巨大需求的看好，使得该行业未来呈现强者恒强趋势。

GaAs器件供应格局

GaAs微波通信器件在移动终端的无线PA和射频开关器领域占主导地位，未来高集成度和低成本制造将成为产业发展趋势，在无线通信、消费电子、汽车电子、物联网等应用领域将得到广泛应用。同时，GaAs基材料有望在集成电路10nm以下制程以及未来的光互连芯片中得到应用。2015年全球GaAs微波通信器件市场规模达到86亿美元，超过60%的市场份额集中于Skyworks、Qorvo、Avago三大巨头，2020年，市场规模预计将突破130亿美元。

GaAs产业代工制造模式逐渐兴起，我国台湾稳懋、宏捷、环宇是主要的代工企业。

GaN器件供应格局

国外在氮化镓单晶材料领域起步早，美国、日本、欧洲在GaN单晶材料研究方面都取得了一定的成果。

目前基于GaN的蓝绿光LED产业发展较好，微波通信器件和电力电子器件产品尚未在民用领域广泛应用。蓝宝石基GaN技术最成熟，Si基GaN可实现高集成性和低成本，目前Si基GaN技术以6英寸为主流。全球GaN微波通信器件和电力电子器件的产值还很低，只有几亿美元，随着技术水平的进步，2020年产值有望达到15亿美元。该领域美国一直处于领先地位，先后有TDI、Kyma、ATMI、Cree、CPI等公司成功生产出GaN单晶衬底。日本住友电工(SEI)和日立电线(HitachiCable)已经开始批量生产GaN衬底，日亚(Nichia)、Matsushita、索尼(Sony)、东芝(Toshiba)等正开展了相关研究。欧洲氮化镓体单晶的研究主要有波兰的Top-GaN与法国的Lumilog。

市调公司预测，2016～2020年GaN射频器件市场将扩大至目前的2倍，市场复合年增长率(CAGR)将达到4%；2020年末，市场规模将扩大至目前的2.5倍。未来氮化镓将在新能源、智能电网、信息通信设备和消费电子领域将得到更广泛应用。现在部分公司已经实现了氮化镓体单晶衬底的商品化，技术趋于成熟，下一步的发展方向是大尺寸、高完整性、低缺陷密度、自支撑衬底材料。
 

SiC器件供应格局

SiC基本形成了美国、欧洲、日本三足鼎立的局面。目前SiC单晶衬底制造以4英寸为主流，并正向6英寸过渡，同时8英寸也已经问世。产品主要以电力电子器件为主，SiC-SBD(肖特基二极管)技术成熟，已开始在光伏发电等领域替代Si器件，SiC-MOSFET性能突出，可大幅降低模组中电容电感的用量，降低功率模组成本。SiC-IGBT未来将凭借其优异的性能在大型轮船引擎、智能电网、高铁和风力发电等大功率领域得到应用。2015年，全球SiC电力电子器件市场规模达到近1.5亿美元，预计2020年将达到10亿美元。

目前可实现SiC单晶抛光片的公司有Cree、Wide-bandgap、DowDcorning、II-VI、Instrinsic，日本的Nippon、Sixon，芬兰的Okmetic。其中Cree（Wolfspeed部门）占据了SiC衬底90%的供应量。SiC器件市场，科锐和英飞凌/IR两家巨头占据了70%的市场份额。SiC电力电子器件在低电压产品领域将面对GaN器件的激烈竞争，在PFC、UPS、消费电子和电动汽车等900V以下的应用领域，低成本的GaN器件将占据主要市场，SiC器件未来主要面向1200V以上的市场。

化合物半导体成未来“核芯”看好龙头三安光电

作为行业领跑者，Cree在化合物半导体领域建树颇多。Wolfspeed已经把化合物半导体技术成功在军用通信、雷达、点对点无线电领域、宽带放大器等高端领域。此外电源管理也是Wolfspeed强项，公司将SiC运用于太阳能电池、新能源汽车充电、工厂设备充电、轻型交通运输设备电池制造等。SiC材料应用在太阳能领域可降低光电转换损失25%以上，应用在新能源汽车领域可降低能耗20%，应用在工业电机领域可节能30%-50%，应用在高铁领域，可节能20%以上，并减小电力系统体积。

此次的并购只是化合物半导体行业并购潮的“一粟”，该领域并购、合作或是授权代工的热度一直不减。以第三代半导体为例，1992年至2012年的案例达到25起。

英飞凌曾在2016年年报中提到，旺盛的需求端和Cree先进的化合物半导体技术和应用渠道本可成为英飞凌的新业绩增长点，奈何此并购的破局使得希望破灭。Cree称合并失败后，Wolfspeed将被Cree独立出来，继续专注以化合物半导体为“核芯”的电源管理和射频领域。

回首展望国内，LED外延片、芯片的绝对龙头三安光电也在积极布局化合物半导体，主要包括以GaAs为代表的第二代半导体和以GaN为代表的第三代半导体，将建30万片/年6寸的GaAs产线和6万片/年6寸的GaN产线。公司2015年6月，国家集成电路产业投资基金(“大基金”)投资48.39亿元入股三安光电，推动三安光电下属三安集成电路公司围绕GaAs和GaN代工制造，开展境内外并购、新技术研发、新建生产线等业务。同时，国家开发银行也以最优惠利率向三安提供200亿元贷款。2016年2月，泉州市政府、“大基金”、华芯投资、三安集团等在晋江市合资成立安芯基金，基金目标规模500亿元，首期出资规模75.1亿元，将主要投向III-V族化合物集成电路产业。目前公司化合物半导体业务参与的客户设计案263个，有19个芯片通过性能验证，部分客户开始出货，二季度三安集成实现 245.06 万元销售收入。2016年11月，公司与GCS合作，二者将实现优势互补，取得合作共赢的结果。在LED行业产能出清，持续多年的价格战告一段落后，我们看好作为龙头的三安光电对化合物半导体的布局。其受益于行业集中度提升+产业布局全面+芯片价格上涨，三安光电未来业绩可期。