盡管全球半導(dǎo)體步入周期“寒冬”，但功率半導(dǎo)體細分賽道仍穩(wěn)步增長，不僅英飛凌等國際功率半導(dǎo)體龍頭最新財季業(yè)績向好并上調(diào)對2023財年業(yè)績展望，并且在前沿碳化硅領(lǐng)域拓展中國供應(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)注入強心劑。

證券時報記者·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，碳化硅下游市場需求依舊旺盛，特別是車用級碳化硅襯底產(chǎn)能仍偏緊，國產(chǎn)碳化硅正在從產(chǎn)業(yè)化向商業(yè)化加速邁進。與此同時，今年國內(nèi)碳化硅成本將加速下降，中低端產(chǎn)品競爭激烈，尚需加速縮小與國際巨頭的技術(shù)差距。


碳化硅襯底龍頭營收大漲，價格下行壓力拖累利潤

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

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

另外像露笑科技、晶盛機電、三安光電由于都各自擁有規(guī)模較大的主營業(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)；晶盛機電的半導(dǎo)體設(shè)備及服務(wù)營收占比高達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)有客戶形成采購意向，但當(dāng)前仍未產(chǎn)生較明顯的營收；三安光電的LED業(yè)務(wù)占總營收的75%以上，碳化硅襯底實現(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財年的數(shù)據(jù)，其碳化硅襯底收入在營收中占比45%，碳化硅器件收入則占55%。在2022財年中，Wolfspeed表示營收得益于來自功率器件的收入大增，相對之下由于Wolfspeed的碳化硅襯底產(chǎn)能仍在擴充階段，部分產(chǎn)能尚未形成出貨，所以2022財年襯底收入占公司營收比例下降至33%左右。

2023財年Q3（截至2023年3月26日） Wolfspeed營收2.29億美元，同比增長21.6%；但虧損卻從上個財年同期的6650萬美元擴大至9950萬美元。首先在營收上，Wolfspeed在這個財季中的增速相比前幾個季度是有明顯減慢的，這可能是受到整體市場對后市的擔(dān)憂影響，前面提到作為公司主要增長驅(qū)動力的功率器件，需求增長放緩。

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

另一方面是今年一季度Wolfspeed在加緊投入到其位于美國紐約州的全球最大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，可以推測一季度Wolfspeed在設(shè)備采購以及試生產(chǎn)方面投入的支出會較大。在該財季的財報中，Wolfspeed也表示公司將繼續(xù)專注于業(yè)務(wù)投資，以擴大產(chǎn)能規(guī)模，支持未來的增長。今年2月，Wolfspeed還宣布計劃投資超過20億歐元在德國興建新的8英寸碳化硅晶圓廠，未來產(chǎn)能擴充的資本投入規(guī)模還將會繼續(xù)擴大。

類似地，作為國內(nèi)碳化硅襯底龍頭的天岳先進同樣存在營收大增卻持續(xù)虧損的情況。2023年Q1，天岳先進實現(xiàn)營收1.93 億元，同比大增185%，環(huán)增31%；而凈利潤雖然虧損2815萬元，但同比虧損有所收窄。

對于營收增長情況，天岳先進此前產(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)整原有濟南工廠產(chǎn)能，加大導(dǎo)電型襯底產(chǎn)能的過程中出現(xiàn)過產(chǎn)能下滑情況。

而擺脫產(chǎn)能調(diào)整帶來的影響后，今年一季度終于恢復(fù)營收表現(xiàn)。與此同時，天岳先進的上海臨港工廠也在加速建設(shè)中，在四月底發(fā)布的2022年年報中顯示，該工廠已經(jīng)完成第一階段的機電安裝，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，對凈利潤也有所影響。

總體而言，當(dāng)前對于碳化硅襯底企業(yè)而言，一方面的壓力是來自于汽車行業(yè)景氣度下降，車企將降價成本轉(zhuǎn)移到供應(yīng)商，導(dǎo)致上游利潤進一步被壓榨；另一方面是擴產(chǎn)帶來的資本支出壓力。但營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)需求趨勢不變

自2021年特斯拉開始將碳化硅器件使用到主驅(qū)動逆變器上，憑借更高的系統(tǒng)效率，碳化硅開啟 “上車”進程。然而，今年3月份投資者日活動上，特斯拉方面卻表示下一代汽車平臺的動力總成中將減少75%的碳化硅使用，給整個產(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，簽約國產(chǎn)碳化硅襯底頭部產(chǎn)商天岳新進、天科合達。在業(yè)內(nèi)人士看來，其重要性被業(yè)內(nèi)認為堪比消費單子廠商納入“蘋果產(chǎn)業(yè)鏈”。

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

有國產(chǎn)頭部碳化硅廠商向記者表示：“我們目前是沒有多余碳化硅產(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有減少，市場需求強勁。”據(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值量占比超過一半，并且成為決定碳化硅器件品質(zhì)的關(guān)鍵，市場上由美國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)用于電動汽車、新能源、儲能等碳化硅電力電子器件領(lǐng)域。

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，今年國際碳化硅巨頭擴張熱情高漲。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，寶馬、極氪等與安森美達成碳化硅長期供貨協(xié)議，Wolfspeed與梅賽德斯也達成碳化硅器件供應(yīng)合作；4月份小鵬正式推出了新一代技術(shù)平臺SEPA 2.0扶搖全域智能進化架構(gòu)，采取全域800V高壓碳化硅平臺，綜合效率達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力平臺”，搭載了高效碳化硅技術(shù)。

“碳化硅屬于先進技術(shù)，除了特斯拉，當(dāng)前大部分車企使用的比較少，未來也將繼續(xù)增加碳化硅的使用量，而不會減少。”黃河科技學(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%的計劃主要針對下一代生產(chǎn)低端車型的產(chǎn)線，而傳統(tǒng)產(chǎn)線并不會減少用量，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，國內(nèi)如比亞迪漢EV、蔚來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，國產(chǎn)供應(yīng)商包括比亞迪、斯達半導(dǎo)和芯聚能，加速了碳化硅功率模塊在國內(nèi)市場的發(fā)展。另外，國內(nèi)外的主流車企都已經(jīng)在布局800V平臺。


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)硅基器件差價正 在持續(xù)縮小。SiC SBD 產(chǎn)品價格由 2017 年的 4.1 元/A 下降到了 2020 年的 1.58 元/A，與 硅基器件的差價在 3.8 倍左右。從 2019 年到 2020 年，1200V 和 1700V 的 SiC MOSFET 的平均價格跌幅達到 30%-40%，有助于加速碳化硅 MOS 器件的市場滲透。

SiC 在新能源車領(lǐng)域滲透率及用量持續(xù)提升，預(yù)計 2025 年國內(nèi)新能源車需要的 SiC 晶圓片數(shù)量將達 118 萬片左右。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)電動汽車銷量跟蹤機構(gòu) CleanTechnica 數(shù)據(jù)，2021 年 Model 3 和比亞迪漢市場份額占比約 9%，即 2021 年電動車的碳化硅 MOSFET 滲透率 約 9%，我們預(yù)計滲透率未來以每年 3%的速度增長，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 對應(yīng) 4-5 臺 電動汽車所需的 MOSFET，即 2021 年每輛電動車所需要的 SiC 晶片數(shù)量約 0.24 片。未 來，一方面隨著雙電機電動車占比增加，對 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，可能在遠期對新車型上 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，到 2025 年國內(nèi)新能源車需要的 SiC 晶圓片數(shù)量將達 117.94 萬片。

新能源汽車行業(yè)一個亟待解決的問題就是“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)前我國商用的主 流快充充電樁的功率為 100~150KW，電動汽車充電 400KM 里程所需的時間為 40~27 分 鐘。若充電樁采用 350KW 大功率快充系統(tǒng)，400KM 里程所需充電時間可大大縮短至 12~15 分鐘。提升充電功率可以通過提高電流或者電壓兩種方式來實現(xiàn)。然而，如果通過提升電 流來增大充電功率，會帶來許多問題。因此提升電壓以實現(xiàn)大功率快充成為行業(yè)的多數(shù)選 擇。

對于直流快速充電樁來說，充電電壓升級至 800V 會帶來充電樁中的 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)計還是在 15-30kW 水平。同時，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)勢在城市大功率充電站、充電樁的應(yīng)用場景中具有獨特優(yōu)勢。隨著超充、快充需求的增加，全 SiC 模塊開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 測算，電動汽車充電樁中的 SiC 功率器件的平均滲透率在 2018 年僅達到 10%。但隨著 800V 電壓時代的到來，SiC 滲透 率會不斷上升，中國充電聯(lián)盟預(yù)計到 2025 年，中國充電樁行業(yè)的 SiC 滲透率可達到 35%。

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