年復(fù)合增長率36%！一個14億大單引爆碳化硅市場
天岳先進(jìn)發(fā)布公告稱，公司與某客戶簽訂了一份金額高達(dá)13.93億元的關(guān)于6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底產(chǎn)品的銷售合同。作為業(yè)內(nèi)少有的上10億元的巨額合同，該消息一出來，便引爆了整個碳化硅市場，公司股價應(yīng)聲漲停，緊接著第二天再次創(chuàng)下歷史新高。
業(yè)內(nèi)人士指出：“本次天岳先進(jìn)斬獲6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底大額長單，不僅體現(xiàn)了公司多年來深耕碳化硅領(lǐng)域的技術(shù)和市場實力，也間接展現(xiàn)出公司在襯底領(lǐng)域的市場地位。此外，這一大額合同的金額是公司2021年營收的2倍多，它的實施將對公司未來的業(yè)績產(chǎn)生積極的影響，或許是碳化硅行業(yè)加速發(fā)展的一個標(biāo)志性合同！
襯底占整個碳化硅成本接近50%，目前處于供不應(yīng)求的局面
據(jù)了解，天岳先進(jìn)成立于2010年，是一家專注于寬禁帶（第三代）半導(dǎo)體碳化硅襯底材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的科技型企業(yè)。公司主要產(chǎn)品包括半絕緣型和導(dǎo)電型碳化硅襯底，可應(yīng)用于微波電子、電力電子等領(lǐng)域。根據(jù)Yole的統(tǒng)計，在半絕緣碳化硅襯底領(lǐng)域, 2019-2021年公司市場占有率連續(xù)三年保持全球前三。
值得一提的是，作為一家連續(xù)虧損多年，直到2021年才開始盈利的企業(yè)，在公司IPO過程中的戰(zhàn)略投資者卻包括了小鵬、上汽、廣汽等知名車企。為什么一家連續(xù)虧損的企業(yè)會得到國內(nèi)一線車廠的如此重視？這或許與天岳先進(jìn)的主營業(yè)務(wù)碳化硅襯底的重要性有關(guān)。
在碳化硅器件的平均成本中，襯底的占比為46%，是整個碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中成本占比最大的部分。此外，襯底還是整個產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)，無論是今后的降低成本還是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)，碳化硅襯底的核心作用都無可替代。在業(yè)內(nèi)形成穩(wěn)定且較高的良率規(guī)模化出貨前，整個行業(yè)都將持續(xù)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的格局。
因此，對于下游廠商而言，誰能夠鎖定頭部材料廠商的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能，誰就能夠在這一輪產(chǎn)業(yè)浪潮中搶占先機(jī)。為了獲得穩(wěn)定的襯底供應(yīng)，除了國內(nèi)車廠與碳化硅材料廠家深度綁定外，國外器件供應(yīng)商也紛紛通過簽訂長期供貨協(xié)議來加強(qiáng)與襯底供應(yīng)商的合作。比如，WolfSpeed與ST簽訂了超過5億美元的長期供貨協(xié)議，與Infineon簽訂了超過1億美元的供貨協(xié)議，與OnSemi的協(xié)議為8500萬美元；Rohm也與ST宣布達(dá)成超1.2億美元的長期供貨協(xié)議，由Rohm旗下的SiCrystal向ST供應(yīng)6英寸碳化硅襯底等。
碳化硅未來幾年將保持36%的高復(fù)合率增長，國內(nèi)外差距有望進(jìn)一步縮小
行業(yè)周知，碳化硅功率器件以其優(yōu)異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化和輕量化要求，在新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、 智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢。
經(jīng)過近30年的發(fā)展，碳化硅襯底和功率器件制造技術(shù)在近年逐步成熟，并快速推廣應(yīng)用，正在掀起一場節(jié)能減排和新能源領(lǐng)域的巨大變革。據(jù) Yole 的數(shù)據(jù)預(yù)測，到2026 年整個碳化硅功率器件的市場規(guī)模有望達(dá)到 45 億美元，在2020 年7.1 億美元的基礎(chǔ)上保持36%的年復(fù)合增長率。
競爭格局方面，全球碳化硅產(chǎn)量的70%-80%來自美國公司，其中Wolfspeed（Cree） 作為全球碳化硅龍頭企業(yè)，市場市占率超過 60%，并且技術(shù)工藝全球領(lǐng)先。中國在碳化硅領(lǐng)域，目前市占率低于10%，并且技術(shù)落后于龍頭企業(yè)1-2代。據(jù)了解，作為碳化硅領(lǐng)域的絕對龍頭企業(yè)，Wolfspeed的產(chǎn)能基本上已經(jīng)被下游器件廠商搶占一空，長期合作供貨訂單接近100億人民幣。
具體來看，碳化硅又可以分為單晶襯底、外延、器件三個細(xì)分領(lǐng)域。目前，海外碳化硅單晶襯底企業(yè)主要有 Cree、DowCorning、II-VI 等企業(yè)；外延片企業(yè)主要有 DowCorning、II-VI、Cree、羅姆、Infineon 等；器件方面相關(guān)主要企業(yè)包括 Infineon、Cree、羅姆、意法半導(dǎo)體等。 中國碳化硅產(chǎn)業(yè)雖然基礎(chǔ)薄弱，但是近年來也取得了不錯的進(jìn)展，其中也陸續(xù)涌現(xiàn)出天科合達(dá)、山東天岳、東莞天域、瀚天天成等優(yōu)秀的碳化硅企業(yè)。
全球碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈主要公司
從技術(shù)發(fā)展情況來看，目前碳化硅行業(yè)主要以4英寸和6英寸的產(chǎn)品為主。其中科銳公司、貳陸等公司成立時間較早，具有數(shù)十年的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯。我國公司與全球行業(yè)龍頭企業(yè)存在明顯的差距。以天岳先進(jìn)為例，公司半絕緣型碳化硅襯底在4 英寸至及6 英寸襯底的量產(chǎn)時間上落后龍頭科銳分別在10 年及 7 年以上。截至目前，我國尚未有公司能夠?qū)崿F(xiàn) 8 英寸襯底的量產(chǎn)能力，而全球行業(yè)龍頭企業(yè)科銳和II-VI已于 2019 年已經(jīng)具備了 8 英寸襯底的量產(chǎn)能力，而且科銳在2022年首批8英寸產(chǎn)品已經(jīng)開始量產(chǎn)出貨。
目前國內(nèi)外廠商碳化硅的技術(shù)發(fā)展情況
值得注意的是，雖然國內(nèi)廠家在技術(shù)上明顯和國外龍頭有差距，但是在資金加持和下游旺盛需求的推動下，近年來我國碳化硅技術(shù)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，國內(nèi)外差距正在在逐步縮小。從具體產(chǎn)線代際來看，國內(nèi)外差距已從過去的10-15年（4英寸）、縮小至5-10年以內(nèi)（6英寸）。預(yù)計未來向8英寸進(jìn)軍過程中，這一時間差距有望進(jìn)一步縮小。
新能源汽車應(yīng)用市場占比超過50%，國內(nèi)廠商進(jìn)入發(fā)展快車道
作為未來十年的黃金賽道之一，碳化硅最大的應(yīng)用市場便是新能源汽車，占比超過50%。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方案，新能源汽車系統(tǒng)架構(gòu)中涉及到功率半導(dǎo)體應(yīng)用的組件包括：電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車載 DC/DC）和非車載充電樁等領(lǐng)域。目前，每輛新能源汽車使用的功率器件價值約700 美元到1000 美元。隨著新能源汽車的發(fā)展，對功率器件需求量日益增加，未來新能源汽車將成為碳化硅器件主要的增長點。
以特斯拉為例，特斯拉Model 3 車型采用以24 個碳化硅 MOSFET 為功率模塊的逆變器，是第一家在主逆變器中集成全碳化硅功率器件的汽車廠商。據(jù)統(tǒng)計，2021 年，僅特斯拉一家需求便可消化近 50 萬片 6 寸襯底產(chǎn)能，這也就意味著當(dāng)下碳化硅整個市場的產(chǎn)能基本上已經(jīng)被特斯拉一家給“承包”了。
主要整車廠商碳化硅的具體應(yīng)用情況
事實上，自特斯拉率先應(yīng)用后，碳化硅已經(jīng)越來越受到新能源汽車市場的青睞。目前，比如比亞迪、吉利、現(xiàn)代、廣汽、小鵬等眾多整車廠商都已經(jīng)發(fā)布了搭載的碳化硅 800V 高電壓平臺的車型，部分車企已經(jīng)將量產(chǎn)時點定在 2022 年。根據(jù)不完全統(tǒng)計，全球已采用或確定采用碳化硅功率器件的有近 30 家汽車品牌，預(yù)計 2022 年之后，碳化硅在電動汽車領(lǐng)域應(yīng)用將出現(xiàn)爆發(fā)式增長。
盡管市場需求一路高歌猛進(jìn)，但由于碳化硅工藝復(fù)雜、產(chǎn)品良率偏低等一系列因素影響，造成碳化硅產(chǎn)能的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上需求增長的速度。因此，從整個市場來看，未來5年內(nèi)行業(yè)都將處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。
在市場巨大的機(jī)會面前，為了實現(xiàn)我國碳化硅半導(dǎo)體的自主可控，近年來我國涌現(xiàn)出一大批碳化硅的企業(yè)。行業(yè)人士指出：“相對于第一代硅和第二代半導(dǎo)體砷化鎵，目前全球第三代半導(dǎo)體總體處于起步發(fā)展階段，我國與國際領(lǐng)先水平的整體技術(shù)差距相對較小，追趕的機(jī)會更大。在火熱的市場驅(qū)動下，國內(nèi)碳化硅廠商有望迎來非常好的發(fā)展機(jī)會。”
據(jù)芯八哥不完全統(tǒng)計，目前布局碳化硅業(yè)務(wù)的企業(yè)，除了傳統(tǒng)的功率器件廠商之外，還包括一系列以碳化硅為主營業(yè)務(wù)的初創(chuàng)公司。其中傳統(tǒng)的功率器件廠商在原有的IGBT、MOSFET等業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，利用長期以來積累的技術(shù)和經(jīng)驗優(yōu)勢向碳化硅器件領(lǐng)域拓展，模式以IDM為主，代表企業(yè)有時代電氣、斯達(dá)半導(dǎo)、華潤微、聞泰科技、新潔能、揚(yáng)杰科技、宏微科技、泰科天潤等；襯底材料方面，天岳先進(jìn)、天科合達(dá)在業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，目前年產(chǎn)能在5萬片左右，通過大規(guī)模的擴(kuò)產(chǎn)，到2025年有望達(dá)到25萬片左右；外延材料方面，瀚天天成、東莞天域是行業(yè)龍頭，目前瀚天天成的年產(chǎn)能在10萬片左右，擴(kuò)產(chǎn)后遠(yuǎn)期目標(biāo)為40萬片/年。東莞天域目前的產(chǎn)能稍遜瀚天天成一點，但也達(dá)到了6萬片/年。根據(jù)公司與露笑科技的最新協(xié)議，預(yù)計擴(kuò)產(chǎn)后，未來碳化硅外延片出貨量將超15萬片/年。
國內(nèi)主要廠商的碳化硅布局情況
值得一提的是，三安光電作為國內(nèi)少有的碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)能、成本及質(zhì)量驗證的全方位管控，并且已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對細(xì)分行業(yè)客戶的批量交付。
據(jù)三安光電介紹，公司部署的6英寸碳化硅晶體產(chǎn)線已經(jīng)在2021年6月開始正式投產(chǎn)，產(chǎn)能為36萬片/年，生產(chǎn)的晶體厚度可對標(biāo)國際水平。此外，公司在2021年正式發(fā)布了純自研1200V碳化硅MOSFET平臺和器件，并且1200V和650V碳化硅二極管也已經(jīng)獲得了AEC-Q100車規(guī)級可靠性的認(rèn)證。
從最新的數(shù)據(jù)來看，三安光電2021年導(dǎo)入碳化硅功率器件客戶為549家，獲得的新增訂單金額高達(dá)數(shù)億元，覆蓋服務(wù)器電源、通信電源、光伏逆變器、家電、新能源汽車充電系統(tǒng)的充電樁電源和車載充電機(jī)等各細(xì)分應(yīng)用市場標(biāo)桿客戶，并且量產(chǎn)交付的產(chǎn)品多達(dá)66款。
碳化硅基于其優(yōu)良的半導(dǎo)體性能，在新能源汽車、光伏、軌道交通、儲能等電力電子領(lǐng)域未來的應(yīng)用場景非常廣闊，屬于確定的成長性領(lǐng)域。市場上的眾多企業(yè)和投資人也關(guān)注到了碳化硅材料在這方面的發(fā)展機(jī)遇，因而出現(xiàn)投資火熱的情況。
不過，從另一個方面來看， 碳化硅行業(yè)的發(fā)展時間相對硅行業(yè)要短很多,不能忽視的一個問題是,碳化硅行業(yè)是一個需要大量技術(shù)積累的行業(yè),并不是能夠一蹴而就的；另一方面從研發(fā)到工程化再到產(chǎn)業(yè)化同樣是一個非常不容易的過程,對產(chǎn)品迭代過程中質(zhì)量一致性的要求非常高,這兩方面對行業(yè)的新進(jìn)入玩家是比較大的挑戰(zhàn)。
編輯：ZQY 最后修改時間：2022-08-02
