从硬科技视角看半导体行业的三大投资机会

2023年3月29日，在AspenCore主办的2023 IIC SH展会同期的"第二届'碳中和'暨绿色能源电子产业可持续发展高峰论坛"上，中科创星董事总经理、半导体组组长卢小保先生围绕“从硬科技视角看新能源半导体投资机会”做了精彩分享，他指出半导体领域最大的三大投资机会是在数据中心、智能汽车，以及新能源相关赛道。

五大要素决定AI时代的发展机遇

硬科技是卡脖子和关键的核心新兴技术，它能改变或颠覆某一行业、某一产业，它就是技术壁垒比较高的关键核心技术。“硬”是包括人工智能、生物技术、信息技术、航空航天、光电芯片、新材料、新能源、智能制造在内的八大领域，基本上目前科创板的定位约等于硬科技。总而言之，硬科技是骨头，实体经济是肌肉，虚拟经济是脂肪，金融是血液，其中的骨头非常关键，它是一个国家强大的基础。

回顾人类文明的发展史，自工业革命以来，人类经历了几次产业变革，从最早的蒸汽机在纺织领域的应用，到蒸汽机与铁路交通的结合，然后到电气+内燃机，再到集成电路+计算机的应用，其中每隔50-60年就有一个产业变革，这一产业规律非常明显。

卢小保强调说：“我们认为，快速爆发的人类信息社会时代已经基本接近尾声，下一个阶段是正在开启人工智能时代。最近ChatGPT非常火热，这标志AI真正进入应用阶段。从新一轮的AI产业革命来看，它在某种程度上带来了新的机遇，同时也会带来新的挑战。如果我们不能及时跟上，就可能会在新一轮竞争中落伍。现在我们要在创新上找红利，这个创新的根本是科技创新。目前，我们在外部环境和内部发展方面，都面临着双重的机遇和双重的挑战。我们如果能迈过去，以后可能就是欧美，如果不能迈过去，就可能是拉美。”

回顾人类的科技史，从物质、能源、信息、空间、生命五个维度来分析。首先是从物质的维度，从最早的石器时代，我们用的是木材、石器，到农业时代用青铜器、铁器、瓷器，进入到工业时代，我们掌握了钢材、塑料、硅和集成电路，再到人工智能时代，可能会出现新一代的材料，比如纳米技术、石墨烯技术等。

“智能时代”人类的科技会有怎样的发展？上面讨论的仅是物质方面的维度，在能源方面，人类可能会掌握新能源、氢能源、激光核聚变；在信息方面，人类将迎来物联网、光子芯片、人工智能的落地；在空间方面，人类会掌握无人驾驶技术、太阳系航行技术；在生命方面，生命科学、脑科学、基因编辑、合成生物学将迎来更大的发展。

卢小保表示，中科创星专注硬科技投资，其投资布局沿着以上五个基本要素展开，包括物质层面的碳材料、光电新材料、新型陶瓷、先进高分子材料、高性能复合材料新材料等，能量层面的分布式储能、特高压、新型电池、氢能、可控核聚变等，生命层面的基因编辑、再生医学、干细胞治疗、核酸药物、脑科学、高端医疗器械等，信息层面的激光雷达、5G、卫星互联网、工业互联网、云计算中心、AR/VR等，空间层面的自动驾驶汽车、超高速铁路、超高速飞机、递归卫星星座、可回收火箭等。

半导体是所有新兴科技的基础，永远不缺乏创新的机会。虽然半导体的体量相对而言不是很大，但是对于整个国家经济的支撑起到基础作用。

第一大投资机会：数据中心

到人工智能时代，最大的机会是在数据中心。而数据中心最大的挑战是算力，现在各国都在努力发展算力技术。数据的增长速度远快于算力的增长速度，两者间的鸿沟会越来越大。

近年来，数据量呈现指数型的增长趋势，数据积累的速度越来越快，承载算力的集成电路的增长，随着摩尔定律呈现出线性增长的态势，但现在摩尔定律增长速度越来越慢，未来数据增长和算力增长之间的鸿沟会越来越大。

集成电路行业的发展正处于尾期，一方面是人类对芯片的使用量增多，另一方面是芯片集成度能力趋缓，或者集成难度日益加大，想要获得更多的算力或集成度，就需要投资更多的芯片，这带来更多成本投入，这是未来相当长时间都内会面临的挑战。然而对行业而言，有痛点也就有机会。

众所周知，数据中心的能耗非常大，比如在芯片部分，单个CPU/GPU功耗已经到350W，峰值功率到700W，下一步会到500W/1000W，甚至更高。根据工信部2020年3月公布的一组数据：国内数据中心总数量已超过40万个，其年耗电量已经占整个社会耗电量的1.5%。

更关键的是，过去十年间，我国数据中心整体用电量以每年超过10%的速度递增。国网能源研究院的一组预测数据显示：到2030年，中国数据中心总耗电量将突破4,000亿千瓦时，将占全社会用电量的3.7%，这相当于一个三峡水电站一年的发电量。

卢小保认为，以上数据可能已经非常保守，尤其是随着美国最近在AI方面的突破，ChatGPT迅速引起了整个行业的关注，这可能会推动数据中心占比快速提升。甚至已经出现了一些不太好的预测：ChatGPT平均年耗电可达2.58亿千瓦时，人工智能数字经济加速发展背景下，IDC耗电量占全国用电量比重预计将从2021年的2.5%提升至2025年的5%左右。“这是一个非常极端的预测，反映了数据中心耗电量在飞速提升。”

在人工智能时代，算力是最大的资源，能耗是最大的瓶颈，散热是最大的痛点。在数据中心里面涉及到一些半导体投资的机会。

首先，数据中心的大规模建设和投资，一定会带来大量芯片的使用，无论是传统的CPU、GPU，还是各种AI芯片、交换机芯片等，这类芯片都会被大量应用。其中，涉及到与能耗相关的，比如节能降耗的集成电路产品，比如新兴架构的处理器(Arm/RISC-V)，以前传统服务器都是用x86，以后则可能会用Arm或RISC-V替代，因为后两者更加低功耗。

DPU取代CPU来处理网络数据、GPU取代传统CPU业务、另外Chiplet技术、AI芯片、光子计算芯片等也都会带来更低的能耗。数据中心里面的各种算力技术，可以为大规模降低数据中心能耗提供机会。同时，一些新兴的低功耗存储技术，各种大功率供电技术，新兴散热技术，高速通信技术等，都对数据中心降能耗起到推动作用。

第二大投资机会：智能汽车/新能源汽车

在人工智能时代，半导体领域的第二大投资机会是智能汽车。汽车在智能化之后，其中的半导体器件含量急剧增加。智能汽车本身有两个属性：一个是新能源属性，其能源从过去的石油，转变为电能或氢能；另一个是智能化属性，包括辅助驾驶、自动驾驶，包括车内智慧化、电气化、联网化等。

汽车的智能化和新能源化，对中国而言具有特别重要的意义。全球汽车用油约占石油产能的24%，而在中国，汽车用油占国内石油产能的85%。中国有能源结构多元化的需求，因此国家极大推动新能源的发展，也在积极推广其下游最大的应用的发展，也即从传统的燃油车向新能源车过渡。

石化能源是不可再生能源，中国属于少油、多煤、缺气的国家，结合我国汽车的用油情况，在非可再生资源领域我们面临的压力更大。与此同时，国内经过多年的政策方面的积累，已经在新能源、清洁能源方面掌握更好的技术条件。目前，我国的光伏发电成本已低于燃煤的发电成本。仅从经济方面来看，中国已经可以具备推广光伏的发电技术替代传统燃煤技术的条件。

发展新能源可能会带来极大的战略红利。传统的能源铁三角——石油/天然气-输油管道/海上运输-燃油车，但中国现在正在努力发展的新能源铁三角——光伏-特高压直流输电-新能源车，上游的光伏风能发电主要在地广人稀的地方，比如内蒙、甘肃、青海等地，中游传输电能需用到特高压输电技术，下游是新能源汽车。

一旦新铁三角得以形成，新的能源的供给形式得以建立，我国内外双循环才有可能真正实现。在新的能源铁三角中，上游的光伏产业链完全不被国外企业卡脖子，包括最上游的材料、装备，到中游的工艺加工，到下游的组件，国内厂商在所有的环节都具备业界领先的技术能力、工艺水平、生产能力，没有任何一个环节的市占率低于50%，甚至有环节市占率达到90%以上。在下游的新能源汽车领域，在最核心的电池部分，中国的宁德时代和比亚迪，已经做到了全球领先。因此，中国需要全力发展新能源。

在各国光伏近年来的装机量来看，中国处于非常领先的位置。根据欧洲光伏协会(SolarPower Europe)数据，2019年全球光伏新增装机116.9GW，仅中国一家就贡献了26%的增量，高于欧盟(16.0GW)和美国(13.3GW)新增装机量之和；根据中国电力企业联合会数据，2019年全年光伏发电量2,238亿千瓦时，同比增长26.5%，占我国全年总发电量的3.1%；而未来我国占全球新增装机量的比例将稳定在35%左右。

新能源汽车赛道也蕴藏着大量的半导体投资机会。

电动化+智能化+网联化+自动驾驶带来的最大红利是功率器件，从传统的燃油汽车到新能源汽车，半导体器件用量增加了五倍。功率半导体会长期处于景气周期，其中的IGBT、CoolMOS、碳化硅、Si MOS、氮化镓、功率器件模块、功率器件+驱动芯片+MCU、DSP将会有很好的投资机会。

另外，自动驾驶相关的AI芯片/算力芯片也是非常关键的产品，包括其他的通信芯片，传感器+算法+软件，高精度地图，导航等，还有车内的智慧化、人机交互，电池相关的技术(BMS技术、总线技术算法+传感+热管理)等。

随着整车系统由400V向800V迈进，高压技术、保护技术、总线技术等也有较好的机会。

中科创星围绕汽车的投资布局包括：汽车后市场服务、储能、电机及模组、车灯、惯导、抬头显示、自动驾驶芯片及解决方案、线控地盘、车充、结构件及激光焊接、复合材料、功率器件、雷达/传感器、汽车显示、汽车通信、专用车整车、热管理、汽车膜类、锂电正负极材料、燃料电池材料、电池及动力系统。

第三大投资机会：新能源相关赛道发+输+储+充+用

除了数据中心、智能汽车/新能源汽车之外，半导体领域的第三大的投资机遇是其他新能源相关的赛道。无论是光伏发电，风力发电，还是输电、储能、充电、用电，在“碳中和”的整体大背景之下，要提高能源的利用率和转换效率，这整个过程中都会用到大量的功率器件。

不仅是新能源汽车功率器件需求增加，也包括整个与电有关的环节，对功率器件的需求都会快速增加，比如家用的电器(空调、冰箱、洗衣机、燃气灶、风扇、空气净化器、加湿器、新风系统、吹风机、吸尘器、扫地机器人、机器人、平衡车、电动牙刷)从定频到变频，其中都要用到MOS、IGBT模块，随着工业电机、电梯、起重机、高铁、地铁、5G基站等，只要涉及到电源转换、传输、储存都会用到大量功率器件，所以IGBT、Si MOS、CoolMOS、SiC、GaN有着巨大的投资机遇。

中科创星在半导体领域的布局包括：IGBT芯片&模块(芯长征、擎茂微)，SiC(天科合达、瑶芯微)，GaN(广东致能)，智能光伏&BMS(南京模砾)，低功耗保护&开关技术(杰夫微)，先进热管理领域(苏州圣荣元、广州力及，厦门钜瓷、慧晶新材料、江西国化、纳墨新能、杭州英希捷等)。

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