與半導體整體下行行情不同，碳化硅產業一直以來面臨著產能不足的問題，僅僅新能源汽車就要消耗掉大部分的產能，而光伏領域的需求也很強勁。

Wolfspeed、安森美、意法半導體等碳化硅巨頭這兩年建廠擴產不斷，訂單拿到手軟，還擴大了在中國的“朋友圈”，碳化硅產業似乎并未受到此前特斯拉“減碳”計劃的影響。

安森美直言，未來5-10年都不會出現產能過剩的情況。

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收購、建廠、簽長約

資本市場熱情不減

由于新能源旺盛的需求，碳化硅產能捉襟見肘是現階段產業共同面對的問題。去年，包括安森美、英飛凌、士蘭微、斯達半導等碳化硅企業均加速布局，天岳、天科等頭部企業產能布局均已逼近50萬片大關。

時間來到2023年，各大廠對碳化硅的投資熱度不減，與產業鏈上下游企業的合作也絡繹不絕。國內資本市場對碳化硅產業同樣有著很高的關注度。

根據不完全統計，2022年國內碳化硅領域有超過30起融資案，合計金額超過33億元。僅僅是在2022年12月，就有7個融資案，包括臻驅科技、芯聚能、邑文科技、瞻芯電子、南砂晶圓等。2023年開年，就有7家碳化硅企業完成融資，涉及碳化硅襯底、外延片以及器件三大環節，合計金額超過20億元。據芯TIP統計，2023年1-4月共計20余起碳化硅產業鏈投融資，包括清純半導體、天科合達、瞻芯電子、派恩杰等，覆蓋產業鏈上下游。

以碳化硅為代表的第三代半導體材料不但具有耐高溫、耐高壓、高頻的特點，還能提高能量轉換效率，降低功耗，縮小產品體積的優勢。

碳化硅行業歷經碳化硅LED的誕生及商業化——射頻器件的商業化——功率器件的商業化三大階段。2018年，特斯拉率先將碳化硅器件導入Model3中，開啟碳化硅上車時刻。

根據Yole預測，2021-2027年全球碳化硅功率器件市場規模有望從10.90億美元增長到62.97億美元，保持年均34％的復合增速。

其中，車規級市場是碳化硅最主要的應用場景，主要包含主逆變器、DC-DC、OBC，市場規模有望從2021年的6.85億美元增長至2027年49.86億美元，CAGR為39.2％。

目前，現代、通用、奧迪、比亞迪、蔚來、大眾、吉利、小鵬、一汽等幾十家車企都在主驅逆變器中采用碳化硅器件。

圖：在主驅逆變器中采用碳化硅器件的車企，來源：民生證券

除新能源車將顯著帶動碳化硅市場需求外，光伏逆變器、高壓充電樁、軌交電網等其他應用也將為碳化硅市場創造增量。其中，光伏方面，未來光伏設備的技術發展趨勢是提高功率，減小體積與質量和提高穩定性。光伏逆變器是保障光伏發電系統高效、經濟和穩定運行的重要一環。低阻抗、適應高頻高壓環境工作碳化硅材料將在光伏發電領域有巨大潛力。

面對巨大的發展潛力，與廣闊的市場空間，收購，簽長約，合資建廠似乎成為了碳化硅產業的主基調。

02

7天長晶2cm

產能缺口大

碳化硅器件與硅基器件的成本構成有著很大的區別，碳化硅襯底和外延成本分別占47%、23%，幾乎占據了大半部分的器件成本，而硅基器件的成本有50%是在硅晶圓制造上，襯底僅占7%。換句話來說，限制碳化硅器件成本和產能的因素更偏向于上游材料。

根本原因在于，至少以現在的制備技術而言，碳化硅襯底制造難度高、生長周期長、良率低，對比硅晶圓而言，簡直一個天一個地，只能多造幾個廠或者往8英寸晶圓方向發展，用量變來引起質變。

碳化硅粉末經過長晶、加工、切割、研磨、拋光及清洗后形成襯底。而第一步碳化硅晶體生長就面臨加工難度高、生長速度緩慢、生產環境要求高的問題。目前主流的碳化硅長晶方法是物理氣相傳輸法（PVT），這種方法對制造環境要求很高，需要精準控制，且生長速度很緩慢。

一般硅晶圓只需要2-3天就可長出2米的8英寸柱體，而碳化硅耗時一周只能長出2cm，絕對的“事倍功半”。

長得慢就算了，它還很嬌嫩。

碳化硅襯底的加工過程主要經過切割、削薄和拋光。介于碳化硅目前的加工工藝還不成熟，傳統的切割工具容易損壞晶片，使得良率比較低。碳化硅本身韌性也不夠，容易在削薄過程中開裂，所以這也是一道技術活。

所有這些制造及加工工藝，同樣會影響后期器件的性能，影響良率，進而影響產能、成本。以特斯拉Model 3為例，其主驅動逆變器采用了48個碳化硅MOSFET，總成本約為5000元，是硅基IGBT的3-5倍。

據Wolfspeed預測，2022年碳化硅材料的市場規模為7億美元，器件市場規模為43億美元。2026年碳化硅材料市場規模達到17億美元，器件市場規模將達到89億美元。2022至2026年，材料市場規模年均復合增長率為24.84%，超過器件市場規模的年均復合增長率。

由此可見，碳化硅襯底產能的擴大對行業的發展有極大的推動作用。

碳化硅下游應用范圍廣泛，包含5G通信、光伏、航空航天、新能源汽車等領域，但僅新能源汽車就會消耗掉全球大部分的碳化硅產能。

Strategy Analytics預計到2025年全球新能源汽車銷量將達到2240萬輛，假設每一輛新能源汽車都用上了碳化硅器件，在保守的情況下，高壓平臺的碳化硅需求量會在219萬片，中高壓平臺則會到437萬片。

三安光電以及市場調研機構的數據預測，2025年全球碳化硅襯底總共是282萬片，其中中國達到89萬片，中國以外的地區是193萬片。整體來看，產能缺口將達到400萬片以上。

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“潛力股”碳化硅

誰在牌桌上？

碳化硅上游產業鏈包括原材料、襯底材料及外延材料，中游包括芯片結構設計、芯片制造、器件及模塊。

我們把碳化硅產業分為襯底、外延、器件這三大環節，來看下目前市場情況，和參與的玩家們。

襯底市場

Wolfspeed絕對的王者

根據中商產業研究院數據，2022 年全球導電型碳化硅襯底和半絕緣型碳化硅襯底市場規模分別為 5.12 和 2.42 億美元，預計到 2023 年市場規模將分別達到6.84 和2.81 億美元。2022-2025年，導電型碳化硅襯底CAGR 達34%。

從全球碳化硅襯底整體市場份額來看，2020年碳化硅襯底中海外廠商市占率達 86%，Wolfspeed占據了45%的市場份額，羅姆排名第二，占據20%的市場份額，國內僅有天科合達和山東天岳，分別占據5%和3%的市場份額。

從導電型碳化硅襯底的市場份額來看，2018年，Wolfspeed占據超60%的市場份額，在碳化硅單晶市場價格和質量標準上有極大的話語權。從半絕緣型碳化硅襯底的市場份額來看，Wolfspeed、II-VI和山東天岳三家公司平分秋色，占據約30%的市場份額。

全球碳化硅市場6英寸量產線正走向成熟，領先公司已進軍8英寸市場。根據億渡數據，目前，國內襯底產能布局以4-6英寸為主，已有25家企業已在襯底環節布局，新項目投資額約為300億元。

圖：國內外碳化硅襯底廠商產能規劃，來源：申萬宏源

外延市場

中國縮小技術差距

2020年全球碳化硅外延片市場規模為1.72億美元，預計到2027年底將達到12.33億美元，2021-2027年CAGR為32.5%。Wolfspeed、II-VI、昭和電工位列前三。我國外延技術近幾年進步顯著，正在縮小與其他國家的差距。億渡數據顯示，國內目前已有15家企業已在外延片環節布局，新項目投資額約為200多億元。

圖：國內碳化硅外延片廠商產能規劃，來源：申萬宏源

器件市場

五大巨頭占據9成份額

碳化硅器件目前以平面型為主，未來溝槽型將在高壓領域廣泛使用。目前平面型MOSFET廠商為有Wolfspeed、意法半導體、Microsemi，國內廠商包括斯達半導、新潔能、APS、瞻芯、瀚芯等。溝槽型MOSFET廠商有羅姆、英飛凌和日本住友，國內有時代半導體、安海等。

TrendForce數據顯示，2022年碳化硅功率半導體的主要廠商的市場份額占比最高的是意法半導體（36.5%），其次是英飛凌（17.9%）、Wolfspeed（16.3%）、安森美（11.6%）、羅姆（8.1%），剩余廠商的僅占9.6%。