年復合增長率36%！一個14億大單引爆碳化硅市場

近日， 天岳先進發布公告稱，公司與某客戶簽訂了一份金額高達13.93億元的關于6英寸導電型碳化硅襯底產品的銷售合同。作為業內少有的上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，公司股價應聲漲停，緊接著第二天再次創下歷史新高。

業內人士指出：“本次天岳先進斬獲6英寸導電型碳化硅襯底大額長單，不僅體現了公司多年來深耕碳化硅領域的技術和市場實力，也間接展現出公司在襯底領域的市場地位。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績產生積極的影響，或許是碳化硅行業加速發展的一個標志性合同。”

襯底占整個碳化硅成本接近50%，目前處于供不應求的局面

據了解，天岳先進成立于2010年，是一家專注于寬禁帶（第三代）半導體碳化硅襯底材料研發、生產和銷售的科技型企業。公司主要產品包括半絕緣型和導電型碳化硅襯底，可應用于微波電子、電力電子等領域。根據Yole的統計，在半絕緣碳化硅襯底領域, 2019-2021年公司市場占有率連續三年保持全球前三。

值得一提的是，作為一家連續虧損多年，直到2021年才開始盈利的企業，在公司IPO過程中的戰略投資者卻包括了小鵬、上汽、廣汽等知名車企。為什么一家連續虧損的企業會得到國內一線車廠的如此重視？這或許與天岳先進的主營業務碳化硅襯底的重要性有關。

在碳化硅器件的平均成本中，襯底的占比為46%，是整個碳化硅產業鏈中成本占比最大的部分。此外，襯底還是整個產業鏈中技術壁壘最高的環節，無論是今后的降低成本還是大規模產業化推進，碳化硅襯底的核心作用都無可替代。在業內形成穩定且較高的良率規模化出貨前，整個行業都將持續呈現供不應求的格局。

資料來源：芯八哥整理

因此，對于下游廠商而言，誰能夠鎖定頭部材料廠商的優質產能，誰就能夠在這一輪產業浪潮中搶占先機。為了獲得穩定的襯底供應，除了國內車廠與碳化硅材料廠家深度綁定外，國外器件供應商也紛紛通過簽訂長期供貨協議來加強與襯底供應商的合作。比如，WolfSpeed與ST簽訂了超過5億美元的長期供貨協議，與Infineon簽訂了超過1億美元的供貨協議，與OnSemi的協議為8500萬美元；Rohm也與ST宣布達成超1.2億美元的長期供貨協議，由Rohm旗下的SiCrystal向ST供應6英寸碳化硅襯底等。

碳化硅未來幾年將保持36%的高復合率增長，國內外差距有望進一步縮小

行業周知，碳化硅功率器件以其優異的耐高壓、耐高溫、低損耗等性能，能夠有效滿足電力電子系統的高效率、小型化和輕量化要求，在新能源汽車、光伏發電、軌道交通、 智能電網等領域具有明顯優勢。

經過近30年的發展，碳化硅襯底和功率器件制造技術在近年逐步成熟，并快速推廣應用，正在掀起一場節能減排和新能源領域的巨大變革。據 Yole 的數據預測，到2026 年整個碳化硅功率器件的市場規模有望達到 45 億美元，在2020 年7.1 億美元的基礎上保持36%的年復合增長率。

競爭格局方面，全球碳化硅產量的70%-80%來自美國公司，其中Wolfspeed（Cree） 作為全球碳化硅龍頭企業，市場市占率超過 60%，并且技術工藝全球領先。中國在碳化硅領域，目前市占率低于10%，并且技術落后于龍頭企業1-2代。據了解，作為碳化硅領域的絕對龍頭企業，Wolfspeed的產能基本上已經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。

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具體來看，碳化硅又可以分為單晶襯底、外延、器件三個細分領域。目前，海外碳化硅單晶襯底企業主要有 Cree、DowCorning、II-VI 等企業；外延片企業主要有 DowCorning、II-VI、Cree、羅姆、Infineon 等；器件方面相關主要企業包括 Infineon、Cree、羅姆、意法半導體等。 中國碳化硅產業雖然基礎薄弱，但是近年來也取得了不錯的進展，其中也陸續涌現出天科合達、山東天岳、東莞天域、瀚天天成等優秀的碳化硅企業。

全球碳化硅產業鏈主要公司

資料來源：天岳先進

從技術發展情況來看，目前碳化硅行業主要以4英寸和6英寸的產品為主。其中科銳公司、貳陸等公司成立時間較早，具有數十年的研發和產業化經驗，技術領先優勢明顯。我國公司與全球行業龍頭企業存在明顯的差距。以天岳先進為例，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實現 8 英寸襯底的量產能力，而全球行業龍頭企業科銳和II-VI已于 2019 年已經具備了 8 英寸襯底的量產能力，而且科銳在2022年首批8英寸產品已經開始量產出貨。 

目前國內外廠商碳化硅的技術發展情況

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值得注意的是，雖然國內廠家在技術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取得突飛猛進的發展，國內外差距正在在逐步縮小。從具體產線代際來看，國內外差距已從過去的10-15年（4英寸）、縮小至5-10年以內（6英寸）。預計未來向8英寸進軍過程中，這一時間差距有望進一步縮小。

新能源汽車應用市場占比超過50%，國內廠商進入發展快車道

作為未來十年的黃金賽道之一，碳化硅最大的應用市場便是新能源汽車，占比超過50%。

根據現有技術方案，新能源汽車系統架構中涉及到功率半導體應用的組件包括：電機驅動系統、車載充電系統（OBC）、電源轉換系統（車載 DC/DC）和非車載充電樁等領域。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。據統計，2021 年，僅特斯拉一家需求便可消化近 50 萬片 6 寸襯底產能，這也就意味著當下碳化硅整個市場的產能基本上已經被特斯拉一家給“承包”了。

主要整車廠商碳化硅的具體應用情況

資料來源：芯八哥整理

事實上，自特斯拉率先應用后，碳化硅已經越來越受到新能源汽車市場的青睞。目前，比如比亞迪、吉利、現代、廣汽、小鵬等眾多整車廠商都已經發布了搭載的碳化硅 800V 高電壓平臺的車型，部分車企已經將量產時點定在 2022 年。根據不完全統計，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，預計 2022 年之后，碳化硅在電動汽車領域應用將出現爆發式增長。

盡管市場需求一路高歌猛進，但由于碳化硅工藝復雜、產品良率偏低等一系列因素影響，造成碳化硅產能的增長速度遠遠趕不上需求增長的速度。因此，從整個市場來看，未來5年內行業都將處于供不應求的狀態。

在市場巨大的機會面前，為了實現我國碳化硅半導體的自主可控，近年來我國涌現出一大批碳化硅的企業。行業人士指出：“相對于第一代硅和第二代半導體砷化鎵，目前全球第三代半導體總體處于起步發展階段，我國與國際領先水平的整體技術差距相對較小，追趕的機會更大。在火熱的市場驅動下，國內碳化硅廠商有望迎來非常好的發展機會。”

據芯八哥不完全統計，目前布局碳化硅業務的企業，除了傳統的功率器件廠商之外，還包括一系列以碳化硅為主營業務的初創公司。其中傳統的功率器件廠商在原有的IGBT、MOSFET等業務的基礎上，利用長期以來積累的技術和經驗優勢向碳化硅器件領域拓展，模式以IDM為主，代表企業有時代電氣、斯達半導、華潤微、聞泰科技、新潔能、揚杰科技、宏微科技、泰科天潤等；襯底材料方面，天岳先進、天科合達在業內領先，目前年產能在5萬片左右，通過大規模的擴產，到2025年有望達到25萬片左右；外延材料方面，瀚天天成、東莞天域是行業龍頭，目前瀚天天成的年產能在10萬片左右，擴產后遠期目標為40萬片/年。東莞天域目前的產能稍遜瀚天天成一點，但也達到了6萬片/年。根據公司與露笑科技的最新協議，預計擴產后，未來碳化硅外延片出貨量將超15萬片/年。

國內主要廠商的碳化硅布局情況

資料來源：芯八哥整理

值得一提的是，三安光電作為國內少有的碳化硅全產業鏈龍頭企業，目前已經能夠實現產能、成本及質量驗證的全方位管控，并且已經能夠實現對細分行業客戶的批量交付。

據三安光電介紹，公司部署的6英寸碳化硅晶體產線已經在2021年6月開始正式投產，產能為36萬片/年，生產的晶體厚度可對標國際水平。此外，公司在2021年正式發布了純自研1200V碳化硅MOSFET平臺和器件，并且1200V和650V碳化硅二極管也已經獲得了AEC-Q100車規級可靠性的認證。

從最新的數據來看，三安光電2021年導入碳化硅功率器件客戶為549家，獲得的新增訂單金額高達數億元，覆蓋服務器電源、通信電源、光伏逆變器、家電、新能源汽車充電系統的充電樁電源和車載充電機等各細分應用市場標桿客戶，并且量產交付的產品多達66款。

結語

碳化硅基于其優良的半導體性能，在新能源汽車、光伏、軌道交通、儲能等電力電子領域未來的應用場景非常廣闊，屬于確定的成長性領域。市場上的眾多企業和投資人也關注到了碳化硅材料在這方面的發展機遇，因而出現投資火熱的情況。

不過，從另一個方面來看， 碳化硅行業的發展時間相對硅行業要短很多,不能忽視的一個問題是,碳化硅行業是一個需要大量技術積累的行業,并不是能夠一蹴而就的；另一方面從研發到工程化再到產業化同樣是一個非常不容易的過程,對產品迭代過程中質量一致性的要求非常高,這兩方面對行業的新進入玩家是比較大的挑戰。