不同于半导体行业一片“寒冬”，作为第三代半导体材料的碳化硅今年加速狂奔。本周，全球碳化硅龙头Wolfspeed与瑞萨电子签署了10年碳化硅晶圆供应协议。公司此前还宣布获20亿美元融资将扩建碳化硅工厂。与此同时，三安光电6月初公告与意法半导体合资建造一座8英寸碳化硅外延、芯片代工厂。晶升股份、扬杰科技、天岳先进、奥海科技等多家国内企业也于近日纷纷披露碳化硅业务布局进展。
受消息提振，Wolfspeed美股周三一度涨超20%。次日，A股碳化硅板块异动，温州宏丰盘中最高涨超17%，晶升股份、东尼电子、天岳先进、露笑科技分别一度涨超11%、7%、6%和4%。
业内人士表示，在新能源汽车、光伏等领域的强劲需求下，碳化硅产业仍处于产能不足、供不应求的现状。据Yole预计，碳化硅功率器件市场规模将由21年10.9亿美元增长至27年62.97亿美元，复合增长率达34%。
从碳化硅产业链来看，当中涉及衬底、外延、器件设计、器件制造和封测等一系列环节，各环节对技术和资本投入的要求均较高。全球碳化硅市场主要由Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ和Rohm等海外巨头占据，国内主要厂商包括天岳先进、天科合达、晶盛机电、三安光电、露笑科技、斯达半导、士兰微、闻泰科技、扬杰科技和比亚迪等。
▌Wolfspeed等海外巨头订单接到手软三安光电等A股上市公司扩产不断露笑科技上半年业绩预计大增近5倍
公开资料显示，碳化硅因具有耐高温、耐高压、降低功耗等多重优势，车规级市场现是其最主要的应用场景，包括特斯拉、现代、通用、比亚迪、蔚来、吉利汽车、小鹏汽车等几十家车企均在主驱逆变器中采用碳化硅器件。此外，这两年光伏逆变器、高压充电桩、轨交电网等新应用领域的出现也为碳化硅市场打开了新增量。
在旺盛需求下，安森美、英飞凌、士兰微、斯达半导等企业去年加速布局。据媒体相关报道，国内碳化硅仅国内碳化硅头部企业天岳先进和天科合达等的产能布局已逼近50万片。同时，东吴证券马天翼等人在4月7日研报中梳理，斯达半导、士兰微、华润微、时代电气、三安光电、振华科技、泰科天润、芯粤能等国内传统功率器件制造商与新兴SiC器件制造商也纷纷入局，加强产线投资力度。此外，资本市场对碳化硅同样有着很高的关注度。去年国内有超过30起相关融资，合计金额超过33亿元。
然而，今年4月，一直被看作碳化硅幕后主推手，也是碳化硅最大采购商的特斯拉突然宣布，下一代汽车平台将减少75%碳化硅使用量。此消息一度引发行业和市场对于碳化硅将被新能源车“舍弃”的担忧。不过，业内人士分析，特斯拉减用碳化硅的背后实际“醉翁之意不在酒”，换句话即并不是看不上，而是用不起了。
据微信公众号远川研究所测算，按马斯克构想，2030年特斯拉要达到2000万辆电动汽车的年产量，目前平均每2辆特斯拉就需要一块6英寸碳化硅。而在乐观情况下2030年碳化硅的总产能也仅有1045-1218万片。这意味着维持原本使用量下特斯拉需要用掉全球碳化硅的全部产量。价格方面，Model3主驱动逆变器采用碳化硅MOSFET的总成本是传统方案硅基IGBT的3-5倍。
对此，有市场人士认为，特斯拉减用想传达的潜台词实际就是向碳化硅产业表示，目前价格太贵且有效产能太小。据中国商报报道，在特斯拉日前发布的《特斯拉电机的秘密》视频中，其仍将碳化硅功率模块列为公司逆变器的“秘密武器”。
当前来看，风波后的碳化硅不仅不受影响，似乎还更香了。据悉，Wolfspeed管理层近日表示，公司8寸产线开建后产品供不应求。今年5月，安森美也宣布了一项价值19亿美元的碳化硅产品10年期供应协议。公司直言，未来5-10年都不会出现产能过剩的情况。业内人士称，从国际企业披露的订单详情来看，目前，意法半导体、英飞凌、安森美、wolfspeed等公司订单量远超产能。
对此，东海证券周啸宇在近日研报中表示，碳化硅整体供不应求对国内厂商或存在一个订单外溢的市场空间，国内功率器件厂商有望迎来迅速增长。根据广发证券研报梳理的碳化硅本土产业链概览图显示，国内产业链整体较为分散，三安光电及中电科下属研究所采用产业链全覆盖模式，天岳先进、比亚迪、露笑科技、扬杰科技、东尼电子等更多厂商专注于产业链中某个特定环节。值得一提的是，露笑科技披露的一季报和半年报预告显示，公司Q1净利同比增超240%，上半年净利同比预增427.41%-486.93%。
▌上游衬底是“死穴”晶盛机电等国内玩家加速8英寸碳化硅产品发布及产能布局但规模量产仍是待解难题
根据资料显示，碳化硅产业的主要环节在衬底、外延及器件设计和制造，其中衬底最难且价值量占比最大，被业内认为是碳化硅产业的脖子，是未来碳化硅产业降本、大规模产业化的主要驱动力。
公开数据指出，衬底环节占碳化硅制造成本比接近一半，良率方面国内平均40%-50%，海外60%-70%。此外，据微信公众号芯世相相关文章介绍称，一般硅晶圆只需2-3天便可长出2米的8英寸柱体，而碳化硅耗时一周也只能长出2cm。东吴证券马天翼等人在研报中认为，当前SiC衬底市场高度集中，在碳化硅衬底环节具有丰富量产经验和深厚技术积累的厂商将形成先发优势。
开源证券此前研报显示，2021年Wolfspeed和II-VI两家美国厂商占据全球70%以上的衬底份额。国泰君安石岩等人在5月6日研报中进一步表示，碳化硅衬底可分为半绝缘型和导电型。其中，在导电型衬底上生长碳化硅外延层即可得到碳化硅外延片，进一步可制造MOSFET、IGBT等各类功率器件应用于新能源汽车、充电桩、光伏发电、智能电网等领域。然而，在导电型SiC衬底市场，国内天科合达和山东天岳市占率占比较低。
值得注意的是，在国际大厂纷纷迈入8英寸的同时，国内厂商亦开启对8英寸碳化硅衬底的加速“破局”之战，硕科晶体、晶盛机电、天岳先进、同光股份、天科合达等均在去年发布8英寸衬底产品。行业专家表示，8英寸衬底在降低器件单位成本、增加产能供应方面拥有巨大的潜力，正在成为行业重要的技术演化方向。Wolfspeed预计至2024年，8英寸衬底带来的单位芯片成本相较于22年6英寸衬底的单位芯片成本降低超过60%。
据近期A股相关公司的公告，三安光电6月与意法半导体结盟升级，其中计划通过三安光电全资子公司，投入70亿元建设年产48万片/年的8英寸碳化硅衬底。5月，天岳先进、天科合达签约英飞凌，供货碳化硅6英寸衬底、合作制备8英寸衬底。海通证券分析师余伟民近日指出，国内尺寸迭代近年来发展提速明显。截至2022年11月，晶盛机电、天岳先进、天科合达、山西烁科分别宣布掌握了8英寸碳化硅衬底制备技术，处于验证阶段。
此外，有媒体近期报道，据不完全统计，国内有十余家企业与机构正在研发8英寸碳化硅衬底，包含烁科晶体、晶盛机电、天岳先进、南砂晶圆、同光股份、天科合达、科友半导体、乾晶半导体、中科院物理所、山东大学等。赛微电子、三安光电、露笑科技等也有8英寸碳化硅衬底相关产能在投建中。
不过，行业专家表示，尽管当前8英寸在快速发展，但实现量产的企业还只有Wolfspeed。当前国内在8英寸SiC晶圆量产面临较多难点，比如衬底制备中8英寸籽晶的研制、大尺寸带来的温场不均匀等。
（文章来源：财联社）