盡管全球半導(dǎo)體步入周期“寒冬”，但功率半導(dǎo)體細(xì)分賽道仍穩(wěn)步增長(zhǎng)，不僅英飛凌等國(guó)際功率半導(dǎo)體龍頭最新財(cái)季業(yè)績(jī)向好并上調(diào)對(duì)2023財(cái)年業(yè)績(jī)展望，并且在前沿碳化硅領(lǐng)域拓展中國(guó)供應(yīng)鏈“朋友圈”，為經(jīng)歷特斯拉“減碳”風(fēng)波的碳化硅產(chǎn)業(yè)注入強(qiáng)心劑。

證券時(shí)報(bào)記者·e公司記者從業(yè)內(nèi)人士了解到，當(dāng)前從光伏到新能源汽車，碳化硅下游市場(chǎng)需求依舊旺盛，特別是車用級(jí)碳化硅襯底產(chǎn)能仍偏緊，國(guó)產(chǎn)碳化硅正在從產(chǎn)業(yè)化向商業(yè)化加速邁進(jìn)。與此同時(shí)，今年國(guó)內(nèi)碳化硅成本將加速下降，中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，尚需加速縮小與國(guó)際巨頭的技術(shù)差距。


碳化硅襯底龍頭營(yíng)收大漲，價(jià)格下行壓力拖累利潤(rùn)

電子發(fā)燒友網(wǎng)統(tǒng)計(jì)了包括Wolfspeed、ST、英飛凌、安森美、三安光電、天岳先進(jìn)、華潤(rùn)微、露笑科技、晶盛機(jī)電、斯達(dá)半導(dǎo)等企業(yè)在今年一季度的業(yè)績(jī)情況，這些企業(yè)覆蓋了從襯底到芯片設(shè)計(jì)、芯片制造等產(chǎn)業(yè)鏈上下游各個(gè)領(lǐng)域，從中可以簡(jiǎn)要分析碳化硅產(chǎn)業(yè)今年的發(fā)展趨勢(shì)。

在這次統(tǒng)計(jì)的企業(yè)中，涉及碳化硅襯底產(chǎn)品的有Wolfspeed、ST、安森美、天岳先進(jìn)、露笑科技、晶盛機(jī)電、三安光電。不過(guò)比如ST、安森美等半導(dǎo)體大廠主要是通過(guò)收購(gòu)布局碳化硅襯底，為自家功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)保障供應(yīng)，碳化硅襯底也沒(méi)有在公司營(yíng)收中體現(xiàn)。

另外像露笑科技、晶盛機(jī)電、三安光電由于都各自擁有規(guī)模較大的主營(yíng)業(yè)務(wù)，比如露笑科技早期的漆包線、目前光伏發(fā)電站業(yè)務(wù)；晶盛機(jī)電的半導(dǎo)體設(shè)備及服務(wù)營(yíng)收占比高達(dá)80%，余下的材料業(yè)務(wù)中目前也主要是坩堝、金剛線等產(chǎn)品，碳化硅襯底雖然已經(jīng)有客戶形成采購(gòu)意向，但當(dāng)前仍未產(chǎn)生較明顯的營(yíng)收；三安光電的LED業(yè)務(wù)占總營(yíng)收的75%以上，碳化硅襯底實(shí)現(xiàn)雖然已經(jīng)批量出貨，但收入在整體業(yè)務(wù)中占比極低。

Wolfspeed作為全球最大的碳化硅企業(yè)，根據(jù)其2021財(cái)年的數(shù)據(jù)，其碳化硅襯底收入在營(yíng)收中占比45%，碳化硅器件收入則占55%。在2022財(cái)年中，Wolfspeed表示營(yíng)收得益于來(lái)自功率器件的收入大增，相對(duì)之下由于Wolfspeed的碳化硅襯底產(chǎn)能仍在擴(kuò)充階段，部分產(chǎn)能尚未形成出貨，所以2022財(cái)年襯底收入占公司營(yíng)收比例下降至33%左右。

2023財(cái)年Q3（截至2023年3月26日） Wolfspeed營(yíng)收2.29億美元，同比增長(zhǎng)21.6%；但虧損卻從上個(gè)財(cái)年同期的6650萬(wàn)美元擴(kuò)大至9950萬(wàn)美元。首先在營(yíng)收上，Wolfspeed在這個(gè)財(cái)季中的增速相比前幾個(gè)季度是有明顯減慢的，這可能是受到整體市場(chǎng)對(duì)后市的擔(dān)憂影響，前面提到作為公司主要增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)力的功率器件，需求增長(zhǎng)放緩。

在需求放緩的情況下，市場(chǎng)影響產(chǎn)品價(jià)格下滑，因此在本財(cái)季W(wǎng)olfspeed的毛利率也是低于過(guò)去幾個(gè)季度的平均水平的，僅為29.8%。此前甚至有消息稱，車企展開(kāi)大規(guī)模降價(jià)的背后，是將成本壓力轉(zhuǎn)移到供應(yīng)商，向供應(yīng)商進(jìn)行壓價(jià)。

另一方面是今年一季度Wolfspeed在加緊投入到其位于美國(guó)紐約州的全球最大8英寸碳化硅晶圓廠建設(shè)中，這家工廠在4月底宣布正式啟用，可以推測(cè)一季度Wolfspeed在設(shè)備采購(gòu)以及試生產(chǎn)方面投入的支出會(huì)較大。在該財(cái)季的財(cái)報(bào)中，Wolfspeed也表示公司將繼續(xù)專注于業(yè)務(wù)投資，以擴(kuò)大產(chǎn)能規(guī)模，支持未來(lái)的增長(zhǎng)。今年2月，Wolfspeed還宣布計(jì)劃投資超過(guò)20億歐元在德國(guó)興建新的8英寸碳化硅晶圓廠，未來(lái)產(chǎn)能擴(kuò)充的資本投入規(guī)模還將會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。

類似地，作為國(guó)內(nèi)碳化硅襯底龍頭的天岳先進(jìn)同樣存在營(yíng)收大增卻持續(xù)虧損的情況。2023年Q1，天岳先進(jìn)實(shí)現(xiàn)營(yíng)收1.93 億元，同比大增185%，環(huán)增31%；而凈利潤(rùn)雖然虧損2815萬(wàn)元，但同比虧損有所收窄。

對(duì)于營(yíng)收增長(zhǎng)情況，天岳先進(jìn)此前產(chǎn)能較大比例是在半絕緣襯底上，主要用于射頻領(lǐng)域，但近年來(lái)新能源的需求爆發(fā)，需求轉(zhuǎn)向?qū)щ娦吞蓟枰r底，因此公司去年在調(diào)整原有濟(jì)南工廠產(chǎn)能，加大導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能的過(guò)程中出現(xiàn)過(guò)產(chǎn)能下滑情況。

而擺脫產(chǎn)能調(diào)整帶來(lái)的影響后，今年一季度終于恢復(fù)營(yíng)收表現(xiàn)。與此同時(shí)，天岳先進(jìn)的上海臨港工廠也在加速建設(shè)中，在四月底發(fā)布的2022年年報(bào)中顯示，該工廠已經(jīng)完成第一階段的機(jī)電安裝，年內(nèi)即將量產(chǎn)。因此在一季度新工廠的人力支出等成本加大，對(duì)凈利潤(rùn)也有所影響。

總體而言，當(dāng)前對(duì)于碳化硅襯底企業(yè)而言，一方面的壓力是來(lái)自于汽車行業(yè)景氣度下降，車企將降價(jià)成本轉(zhuǎn)移到供應(yīng)商，導(dǎo)致上游利潤(rùn)進(jìn)一步被壓榨；另一方面是擴(kuò)產(chǎn)帶來(lái)的資本支出壓力。但營(yíng)收上漲仍意味著新能源汽車、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)μ蓟韫β拾雽?dǎo)體的需求仍具有上升空間。

產(chǎn)業(yè)需求趨勢(shì)不變

自2021年特斯拉開(kāi)始將碳化硅器件使用到主驅(qū)動(dòng)逆變器上，憑借更高的系統(tǒng)效率，碳化硅開(kāi)啟 “上車”進(jìn)程。然而，今年3月份投資者日活動(dòng)上，特斯拉方面卻表示下一代汽車平臺(tái)的動(dòng)力總成中將減少75%的碳化硅使用，給整個(gè)產(chǎn)業(yè)“潑了一盆涼水”。盡管如此，碳化硅產(chǎn)業(yè)并未止步。

近期國(guó)際功率半導(dǎo)體巨頭英飛凌拓展碳化硅材料供應(yīng)商體系，簽約國(guó)產(chǎn)碳化硅襯底頭部產(chǎn)商天岳新進(jìn)、天科合達(dá)。在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，其重要性被業(yè)內(nèi)認(rèn)為堪比消費(fèi)單子廠商納入“蘋(píng)果產(chǎn)業(yè)鏈”。

“能供貨英飛凌證明國(guó)產(chǎn)碳化硅襯底在技術(shù)和產(chǎn)能上的進(jìn)步?！奔钭稍兓衔锇雽?dǎo)體分析師龔瑞驕向記者表示，無(wú)論市場(chǎng)需求情況還是國(guó)際巨頭擴(kuò)產(chǎn)趨勢(shì)，碳化硅特別是車用類高端碳化硅產(chǎn)品仍處于高度景氣。

有國(guó)產(chǎn)頭部碳化硅廠商向記者表示：“我們目前是沒(méi)有多余碳化硅產(chǎn)能再外供了，雖然特斯拉喊出‘減碳’，但碳化硅的使用量在逐年增加并沒(méi)有減少，市場(chǎng)需求強(qiáng)勁?！睋?jù)介紹，公司產(chǎn)品已經(jīng)供給海外頭部功率器件廠商。

在碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈中，碳化硅襯底和外延片的價(jià)值量占比超過(guò)一半，并且成為決定碳化硅器件品質(zhì)的關(guān)鍵，市場(chǎng)上由美國(guó)Wolfspeed（科銳公司）、Coherent（原貳陸公司）和日本羅姆等廠商壟斷。碳化硅襯底單晶材料可分為導(dǎo)電型襯底和半絕緣型襯底。其中，導(dǎo)電型襯底主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車、新能源、儲(chǔ)能等碳化硅電力電子器件領(lǐng)域。

從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，今年國(guó)際碳化硅巨頭擴(kuò)張熱情高漲。另外，汽車整車廠商并未放棄碳化硅的合作和方案創(chuàng)新。

今年來(lái)，寶馬、極氪等與安森美達(dá)成碳化硅長(zhǎng)期供貨協(xié)議，Wolfspeed與梅賽德斯也達(dá)成碳化硅器件供應(yīng)合作；4月份小鵬正式推出了新一代技術(shù)平臺(tái)SEPA 2.0扶搖全域智能進(jìn)化架構(gòu)，采取全域800V高壓碳化硅平臺(tái)，綜合效率達(dá)92%；哪吒GT搭載800V碳化硅電驅(qū)；東風(fēng)汽車發(fā)布馬赫E品牌，將搭載自主開(kāi)發(fā)的碳化硅控制器，還將于年底量產(chǎn)碳化硅模塊。華為也發(fā)布了“DriveONE新一代超融合黃金動(dòng)力平臺(tái)”，搭載了高效碳化硅技術(shù)。

“碳化硅屬于先進(jìn)技術(shù)，除了特斯拉，當(dāng)前大部分車企使用的比較少，未來(lái)也將繼續(xù)增加碳化硅的使用量，而不會(huì)減少?！秉S河科技學(xué)院客座教授張翔向記者表示，碳化硅具有耐高溫、耐高壓的特性，非常適用于高壓場(chǎng)景，而且在主逆變器中，碳化硅模塊和IGBT模塊相比，能夠提高約5%的系統(tǒng)效率。

有碳化硅廠商介紹，據(jù)了解特斯拉減碳75%的計(jì)劃主要針對(duì)下一代生產(chǎn)低端車型的產(chǎn)線，而傳統(tǒng)產(chǎn)線并不會(huì)減少用量，因此整體碳化硅的使用凈增量有望提升25%。

集邦咨詢今年一季度統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)如比亞迪漢EV、蔚來(lái)ET7、小鵬G9、吉利Smart精靈#1等量產(chǎn)車型均有搭載碳化硅器件，國(guó)產(chǎn)供應(yīng)商包括比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)和芯聚能，加速了碳化硅功率模塊在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展。另外，國(guó)內(nèi)外的主流車企都已經(jīng)在布局800V平臺(tái)。


碳化硅成本不斷下降，快充滲透率加速

制約碳化硅器件替代速度的主要原因是成本，然而碳化硅器件與傳統(tǒng)硅基器件差價(jià)正 在持續(xù)縮小。SiC SBD 產(chǎn)品價(jià)格由 2017 年的 4.1 元/A 下降到了 2020 年的 1.58 元/A，與 硅基器件的差價(jià)在 3.8 倍左右。從 2019 年到 2020 年，1200V 和 1700V 的 SiC MOSFET 的平均價(jià)格跌幅達(dá)到 30%-40%，有助于加速碳化硅 MOS 器件的市場(chǎng)滲透。

SiC 在新能源車領(lǐng)域滲透率及用量持續(xù)提升，預(yù)計(jì) 2025 年國(guó)內(nèi)新能源車需要的 SiC 晶圓片數(shù)量將達(dá) 118 萬(wàn)片左右。新能源汽車領(lǐng)域，2021 年使用碳化硅 MOSFET 的車型主 要為特斯拉 Model 3 和比亞迪漢，根據(jù)電動(dòng)汽車銷量跟蹤機(jī)構(gòu) CleanTechnica 數(shù)據(jù)，2021 年 Model 3 和比亞迪漢市場(chǎng)份額占比約 9%，即 2021 年電動(dòng)車的碳化硅 MOSFET 滲透率 約 9%，我們預(yù)計(jì)滲透率未來(lái)以每年 3%的速度增長(zhǎng)，到 2025 年約為 21%。Model 3 主逆 變器電力模塊使用共 48 顆 SiC MOSFET，加上車載充電系統(tǒng)（OBC）、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（車 載 DC/DC），我們估算一輛車所用 SiC 芯片數(shù)量在 60 顆以上，一片 6 寸 SiC 對(duì)應(yīng) 4-5 臺(tái) 電動(dòng)汽車所需的 MOSFET，即 2021 年每輛電動(dòng)車所需要的 SiC 晶片數(shù)量約 0.24 片。未 來(lái)，一方面隨著雙電機(jī)電動(dòng)車占比增加，對(duì) SiC 需求量仍有提升空間；一方面，特斯拉提 出在新一代產(chǎn)品上減少 SiC 器件用量，可能在遠(yuǎn)期對(duì)新車型上 SiC 用量有影響，現(xiàn)有車型 影響不大。以三年維度看，我們假設(shè)該數(shù)字將以每年 0.03 的數(shù)額緩慢增加。我們預(yù)測(cè)，到 2025 年國(guó)內(nèi)新能源車需要的 SiC 晶圓片數(shù)量將達(dá) 117.94 萬(wàn)片。

新能源汽車行業(yè)一個(gè)亟待解決的問(wèn)題就是“里程焦慮”，提升充電速度就需要提升充 電樁的輸出功率，則需要提升充電電壓或電流。根據(jù) Wolfspeed 數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國(guó)商用的主 流快充充電樁的功率為 100~150KW，電動(dòng)汽車充電 400KM 里程所需的時(shí)間為 40~27 分 鐘。若充電樁采用 350KW 大功率快充系統(tǒng)，400KM 里程所需充電時(shí)間可大大縮短至 12~15 分鐘。提升充電功率可以通過(guò)提高電流或者電壓兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，如果通過(guò)提升電 流來(lái)增大充電功率，會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題。因此提升電壓以實(shí)現(xiàn)大功率快充成為行業(yè)的多數(shù)選 擇。

對(duì)于直流快速充電樁來(lái)說(shuō)，充電電壓升級(jí)至 800V 會(huì)帶來(lái)充電樁中的 SiC 功率器件需 求大增。原因在于，采用 SiC 模塊可將充電模塊功率提高至 60KW 以上，而采用 MOSFET/IGBT 單管的設(shè)計(jì)還是在 15-30kW 水平。同時(shí)，和硅基功率器件相比，SiC 功率 器件可以大幅降低模塊數(shù)量。因此，SiC 的小體積優(yōu)勢(shì)在城市大功率充電站、充電樁的應(yīng)用場(chǎng)景中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。隨著超充、快充需求的增加，全 SiC 模塊開(kāi)始在充電樁上大量采 用，根據(jù)各公司官網(wǎng)參數(shù)，800V 架構(gòu)的高性能充電樁大部分采用全 SiC 模塊。目前，SiC 在充電樁中滲透率并不高。以直流充電樁為例，據(jù) CASA 測(cè)算，電動(dòng)汽車充電樁中的 SiC 功率器件的平均滲透率在 2018 年僅達(dá)到 10%。但隨著 800V 電壓時(shí)代的到來(lái)，SiC 滲透 率會(huì)不斷上升，中國(guó)充電聯(lián)盟預(yù)計(jì)到 2025 年，中國(guó)充電樁行業(yè)的 SiC 滲透率可達(dá)到 35%。

近年來(lái)，中國(guó)新能源充電樁行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模一直保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，市場(chǎng)規(guī)模從 2017 年的 72 億元增長(zhǎng)至 2021 年的 418.7 億元，復(fù)合年均增長(zhǎng)率高達(dá) 42.2%。隨著新能源汽車的超 預(yù)期增長(zhǎng)，充電樁產(chǎn)業(yè)鏈有望迎來(lái)風(fēng)口，根據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì) 2023 年中國(guó)充電樁市 場(chǎng)規(guī)模將突破千億元。