作者/星空下的烤包子

編輯/菠菜的星空

排版/星空下的白菜

這兩年，第三代半導(dǎo)體材料碳化硅（SiC）吹得很響，如雷貫耳。

去年，有媒體將2021年譽為“碳化硅爆發(fā)元年”。到了今年，又有人將2022年譽為“碳化硅功率芯片應(yīng)用的新元年”，不知道明年還能不能提出新的口號（此處參考“21世紀(jì)是生物學(xué)的世紀(jì)”）。資本市場也是聞風(fēng)而動，與碳化硅擦點邊的標(biāo)的都是扶搖直上。

然而，國內(nèi)碳化硅的技術(shù)水平，特別是襯底的水平，和海外龍頭有著不止一點點的差距，產(chǎn)能上也差了兩三個數(shù)量級。更為要命的是，海外龍頭規(guī)劃了大量的新增產(chǎn)能，這些產(chǎn)能大多在2024年左右滿產(chǎn)或投產(chǎn)。彼時，國內(nèi)碳化硅將幾無立錐之地。

一、SiC是最適合功率器件的材料

由硅組成的半導(dǎo)體材料改變了我們的生活，相信在未來很長的一段時間里，硅半導(dǎo)體依然會是主流。在硅材料幾十年的發(fā)展過程中，也遇到了一些問題，很多人嘗試用不同的材料去替代它。半導(dǎo)體材料也發(fā)展了三代。碳化硅就是第三代半導(dǎo)體材料。由于SiC具有寬禁帶寬度，從而導(dǎo)致其有高擊穿電場強度等材料特性。受益于SiC的材料特性，SiC功率器件具有耐高壓、體積小、功耗低、耐高溫等優(yōu)勢。

資料來源：公開信息整理

這種優(yōu)勢主要體現(xiàn)在功率器件上。基于前述特性，相同規(guī)格的SiC-MOSFET比Si-MOSFET相比，導(dǎo)通電阻降低為1/200，尺寸減小為1/10；相同規(guī)格的使用SiC-MOSFET的逆變器和使用Si-IGBT相比，總能量損失小于1/4。

資料來源：ROHM

功率器件是電力電子行業(yè)的重要基礎(chǔ)元器件之一，廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備的電能轉(zhuǎn)化和電路控制等領(lǐng)域，是工業(yè)體系中不可或缺的核心半導(dǎo)體產(chǎn)品。新能源汽車的快速增長為功率器件帶來了廣闊的發(fā)展空間。

資料來源：Yole Development、天科合達

碳化硅MOSFET替代硅基IGBT是大勢所趨。SiC-MOSFET具有導(dǎo)通電阻低，開關(guān)損耗小的特點，更適合應(yīng)用于高頻電路。在新能源汽車電機控制器、車載電源、太陽能逆變器、充電樁、UPS等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

關(guān)于碳化硅，我們還有幾點需要明確。首先，SiC并不能全面替代硅。碳化硅的優(yōu)勢是耐高壓、耐高溫、低能量損耗，但這些優(yōu)勢在消費電子產(chǎn)品中完全體現(xiàn)不出來。相反地，SiC晶圓制備困難，成本過高，且刻蝕困難，因此無法全面替代硅材料。

其次，碳化硅和氮化鎵的性能各有側(cè)重，應(yīng)用領(lǐng)域不同。SiC側(cè)重高壓，GaN側(cè)重于高頻，兩種材料的競爭屬性不大，應(yīng)用場景也不盡相同。

資料來源：Wolfspeed官網(wǎng)

另外，即使是SiC的優(yōu)勢領(lǐng)域——功率器件當(dāng)中，SiC也不是一家獨大，硅基IGBT也并非不能用。雖然硅材料在高溫、高壓性能上先天不足，但海外龍頭憑借著極強的技術(shù)優(yōu)勢，能夠?qū)⒐杌鵌GBT的性能做到和SiC-MOSFET一樣的性能，成本上可能還更有優(yōu)勢。中國硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈外強中干，硅基IGBT產(chǎn)業(yè)并不領(lǐng)先，所以才大力發(fā)展SiC材料，這恐怕也是一種無奈之舉。

在未來很長的一段時間內(nèi)，SiC都只能攫取半導(dǎo)體材料中一塊不大的市場空間。因此我們在分析SiC時，切不可盲目樂觀。

二、碳化硅襯底，遠比你想象的難做

SiC 產(chǎn)業(yè)鏈主要包括襯底、外延、器件制造、封測等環(huán)節(jié)。SiC 襯底是晶圓成本中占比最大的一項。由于SiC襯底加工環(huán)節(jié)復(fù)雜、耗時，所以其在整個 SiC 晶圓中所占成本比例最高，其在成本中的占比高達47%。

Wolfspeed在 SiC 襯底一家獨大，而 II-VI 和 SiCrystal 位居第二梯隊，有 10%多的市場份額。接下來的廠商包括 SK Siltron（5%）以及天科合達（4%），其他的中國公司甚至沒有上榜。下圖展示了碳化硅襯底的全球競爭格局。

資料來源：Wolfspeed

碳化硅襯底還是典型的資本密集型行業(yè)，長晶過程需要大量的長晶爐。碳化硅長的實在是太慢，一個月才能長2cm，一臺爐子一年只能長400-500片。當(dāng)然這還是理想情況下的數(shù)據(jù)，根據(jù)天岳先進（688234）《招股書》，其2021 年其長晶爐的單臺年產(chǎn)能在也才115片。一臺爐子也不便宜，大約需要150萬元。因此，碳化硅也是個十足的燒錢玩意，一般小戶人家根本承受不起。

碳化硅襯底尺寸越大、良率越高，其單位成本就越低。當(dāng)前國內(nèi)SiC襯底的主流尺寸為4或6英寸，而Wolfspeed早已實現(xiàn)8英寸襯底的量產(chǎn)。擴徑有著極高的技術(shù)壁壘，不同尺寸的SiC襯底之間有大約5年的差距，鑒于國內(nèi)大多數(shù)廠商連6英寸都沒有搞明白，良率也普遍較差，因此國內(nèi)外的技術(shù)差距大約在7年以上。

三、2024年，達摩克利斯之劍落下的時刻

近幾年碳化硅行業(yè)大火，海內(nèi)外公司連滾帶爬往前沖。速度之快，已經(jīng)不能用CAGR（年復(fù)合增長率）來表述，只能用倍來描述。Wolfspeed預(yù)計在2024年前產(chǎn)能擴充30倍；Rohm預(yù)計在2024年前產(chǎn)能擴充5倍（計劃在2025年3月前投資35.8億人民幣，提升產(chǎn)能16倍）；II-VI計劃產(chǎn)能擴充5-10倍；住友電工4英寸GaN-on-SiC產(chǎn)線2020年產(chǎn)能較2017年擴大10倍。

而這其中最讓人震撼的當(dāng)然是Wolfspeed。Wolfspeed的8英寸SiC襯底已于2019年研發(fā)成功，2021年左右投產(chǎn)，有報道稱計劃于2024年將產(chǎn)能達到驚人的年產(chǎn)600萬片。鑒于2020年全球SiC總產(chǎn)能才約40萬片，新能源車的需求再強勁，也不能兩年翻十幾倍吧？可以預(yù)見的是，如果Woofspeed達產(chǎn)順利，SiC行業(yè)就會被瞬間抽成真空，更不要說還有Rohm、II-VI這些二線龍頭。

我們再來看一下國內(nèi)公司的情況。

露笑科技（002617）2022年7月披露，其SiC目前已經(jīng)形成1000片/月的生產(chǎn)能力，良率約50%，預(yù)計到2022年底可以實現(xiàn)5000 片/月的碳化硅襯底片供貨能力，折算下來一年也才6萬片。

天岳先進在上海投資建設(shè)的6英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底材料預(yù)計將于2022年三季度投產(chǎn)，2026年才能滿產(chǎn)。

天科合達投資9.5億新建的第三代半導(dǎo)體碳化硅襯底產(chǎn)業(yè)化基地建設(shè)項目計劃于 2022 年年初完工投產(chǎn)，但現(xiàn)在依然查不到該項目投產(chǎn)的相關(guān)報道。

三安光電（600703）2022年6月20日回復(fù)投資者，公司全資子公司湖南三安現(xiàn)有碳化硅產(chǎn)能3,000片/月已投片生產(chǎn)，目前也就這么多產(chǎn)能。

東尼電子（603595）則在2022年8月的調(diào)研中回復(fù)，公司剛剛切換了碳化硅的生產(chǎn)路線，其碳化硅項目一直到2023年12月才能投產(chǎn)。

我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前A股的碳化硅標(biāo)的，要不產(chǎn)能還停留在每個月幾千片的水平，要不還在艱難的產(chǎn)能爬坡和提升良率之中，這個過程可能還要5年以上。有些才剛剛開工，甚至剛剛更換了技術(shù)路線。和滾滾而來的百萬片級別的新產(chǎn)能相比，套用《三國演義》中的一句話，簡直是“諒腐草之螢光，怎及天心之皓月”。

剛才已經(jīng)說過，碳化硅行業(yè)是資本密集型的，三安光電等上市公司尚可以從資本市場獲得融資，未上市的公司恐怕更是艱難。留給我們的時間太短，現(xiàn)在已經(jīng)是2022年8月末，筆者已經(jīng)開始盼望過年and年終獎了，2023年到了，2024年還會遠嗎？

2024年到了，達摩克利斯之劍也該落下了。

當(dāng)然，中國的碳化硅也不是完全沒有機會。中國公司可以與海外公司錯位競爭，以己之上等馬對陣彼之下等馬，有望在海外公司相對薄弱的器件環(huán)節(jié)，特別是SiC MOSFET環(huán)節(jié)贏得薄薄的一席之地

當(dāng)然，資本市場也可以繼續(xù)講故事，我們特別擅長打持久戰(zhàn)，擅長以時間換空間。雖然2024年左右海外公司有望完全占領(lǐng)市場，但當(dāng)技術(shù)水平逐漸穩(wěn)定之后，我們可以和他們比拼成本和管理，并有望在2030年以后重新奪回碳化硅市場。

不過，那是2030年以后的故事了。

注：本文不構(gòu)成任何投資建議。股市有風(fēng)險，入市需謹(jǐn)慎。沒有買賣就沒有傷害。