2023年碳化硅“疾驰”：扩产与出海加速技术生态待完善

  不同于发展相对成熟、有明确周期特征的硅芯片，被称为“第三代半导体”之一的碳化硅（SiC）芯片市场正处在发展前期，因此即便2023年是半导体行业下行周期，围绕该领域的相关公司都有明显产品放量和技术竞速的表现。

  举例来说，碳化硅衬底主要供应商天岳先进在（688234.SH）2023年产量实现大幅度提高，年内碳化硅衬底生产量为26.2万片，销售量22.6万片；而在2022年生产量为7.1万片，销售量6.4万片；2021年生产量6.7万片，销售量5.7万片。可见市场的高景气度。

  这背后是慢慢的变多国产碳化硅供应商与海外碳化硅器件厂商签订合约，并在市场占有率层面站稳脚跟。新能源汽车和光伏两大市场需求也强势支撑该领域奔跑前行。

  除了基于发展已经相对成熟的6英寸技术工艺，在全球巨头带动下，面向8英寸技术的竞争也在继续。

  TrendForce集邦咨询分析师龚瑞骄对21世纪经济报道记者表示，目前国内在8英寸碳化硅方面整体仍处于研发验证阶段，其中衬底材料进展较快已有小批量供货，有望在2～3年内步入量产；器件方面，芯联集成等成熟且具规模的晶圆厂也已开始布局8英寸，但这对设备、材料和工艺技术的整合要求极高，仍需大量时间来验证、形成生态。

  在碳化硅产业链中，天岳先进由于旗下业务均来自碳化硅衬底供应，其业绩更具备代表性。不过当前产业链公司正处在积极扩产阶段，由此将对相关公司利润等财务表现带来一定影响。

  2023财年，天岳先进实现营业总收入12.51亿元，同比增加199.90%；归母纯利润是亏损4,572.05万元，归母扣非纯利润是亏损1.13亿元，亏损同比收窄。

  公司方面表示，得益于导电型产品产能产量持续提升，产品交付能力增强、毛利率上升，已连续七季度保持营收增长，在2023年第三、第四季度已经实现单季盈利。

  回顾历史，2021年天岳先进本已实现盈利，但在2022年出现亏损。公司公告解释，当年是因为进行了产能调整，逐步加大导电型衬底产能产量，因此导致临时性产能产量下降，影响到产品收入和毛利率表现。

  目前碳化硅产品最重要的包含导电型和半绝缘型两种类型，差别在于，通过导电型碳化硅衬底，可以制成碳化硅同质外延片，被进一步制成的功率器件多用于新能源汽车、大功率输变电等领域；半绝缘型碳化硅衬底上制得的多是异质外延片，此后被制成的器件多用在通信领域。相比之下，导电型产品的应用市场更为广阔。

  天岳先进方面称，2023年加快了上海临港工厂投产进度，原计划临港工厂2026年30万片导电型衬底的产能规划提前实现，将继续推进第二阶段产能提升规划。在电动汽车、光伏新能源、储能、充电桩等终端需求带动下，产业高质量发展进入战略机遇期。

  根据日本权威调查研究机构富士经济报告测算，2023年全球导电型碳化硅衬底材料市场占有率前三的公司有1家来自中国，天岳先进超过高意(Coherent)跃居全球第二。

  其他产业链厂商多为同时部署了硅基和碳化硅基功率半导体相关这类的产品，其中在2023财年，碳化硅相关细分业务先后实现规模量产或商用成为主要趋势。

  士兰微（600460.SH）财报显示，2023年公司主要经营业务收入同比上升12.28%，主要系公司IPM（智能功率）模块、IGBT器件、PIM模块、快恢复管、SiC器件、32位MCU等产品的营业收入增长较快。

  年内公司快速推进“士兰明镓SiC功率器件芯片生产线”项目建设。截至目前，士兰明镓已形成月产6000片6吋SiC MOS芯片的生产能力，预计2024年底将形成月产12000片6吋SiC MOS芯片的生产能力。

  公告指出，基于公司自主研发的II代SiC-MOSFET芯片生产的电动汽车主电机驱动模块已通过部分客户测试，在2024年一季度开始实现批量生产和交付，预计全年应用于汽车主驱的碳化硅PIM模块销售额将达10亿元人民币。

  芯联集成（688469.SH）公告显示，公司从2021年起投入SiC MOSFET芯片、模组封装技术的研发和产能建设。目前用于车载主驱逆变器的SiC MOSFET器件和模块于2023年实现量产，截至2023年12月，公司6英寸SiC MOSFET产线年公司还将计划建成国内首条8英寸SiC MOSFET实验线。

  平安证券指出，随着SiC头部厂商纷纷采取扩产，以及生产的基本工艺、流程持续优化改善，当前SiC价格开始持续下探，在量增+价降的双重驱动下，SiC上车速度明显加快。

  由于碳化硅本身就具有耐高温、耐高压、高热导率等原生优势，其正慢慢的变多被应用到新能源汽车上。尤其当前，800V快充平台正成为一种主流解决方案；此外，受绿色低碳发展的新趋势所推进，碳化硅在光伏领域应用也在扩大。

  当前碳化硅应用面临的其中一大挑战在于成本，此前特斯拉宣布将大幅度减少碳化硅用量就被认为有这层考量。但有业内人士向21世纪经济报道记者分析，当前处在产业高质量发展初期，其单价的确偏高。但不能从单个元器件角度看碳化硅的应用，而是其将为整车带来系统成本的显著下降，包括续航增加、电池利用率提高等。

  平安证券也认为，尽管当前SiC-MOSFET成本约为Si-IGBT的3倍，但是根据英飞凌测算，SiC-MOSFET能够大大减少6%～10%电力损耗，电池成本节省将超过SiC器件增加的成本，最高能节约6%的综合系统成本。同时，SiC优势在800V平台中将进一步放大，以小鹏G9为例，其800V高压SiC平台相较400V平台续航提升5%，可实现充电5分钟续航超过200Km。

  这侧面解释了2023年有诸多整车厂在加速采用碳化硅器件，甚至国内供应商也与海外厂商开启多种合作。

  天岳先进财报显示，公司先后与英飞凌、博世签订了长期供应协议；此外，全球前十大功率半导体企业超过50%都是公司客户。公司向英飞凌提供6英寸导电型衬底和晶棒，占英飞凌需求的两位数水平，同时公司还将助力英飞凌向8英寸产品转型。

  斯达半导公告指出，2023年，公司海外新能源汽车市场取得重要进展，新增多个IGBT/SiC MOSFET主电机控制器项目定点，海外新能源汽车市场呈现迅速增加趋势。

  光伏领域也是重要应用市场。平安证券指出，降本增效成为SiC功率器件在光伏领域的主要驱动力。在光伏发电应用中，使用SiC材料可将转换效率可从96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，设备循环寿命提升50倍。2021年全球光伏碳化硅功率器件市场规模为1.54亿美元，预计2027年将增加至4.23亿美元，2021年-2027年的复合增长率为18%。

  在技术迭代方面，目前全球头部厂商也在积极竞速更大尺寸、更优良率的碳化硅产品供应。

  产业间率先实现8英寸碳化硅产品量产的是全球巨头Wolfspeed，此后英飞凌、意法半导体也在该领域加快速度进行发展。业界一致认为，在6英寸方面，国内与海外之间的差距正在逐渐缩小。当然，6英寸和8英寸碳化硅产品在较长时间内将并存发展。

  天岳先进指出，公司已实现8英寸导电型衬底、6英寸导电型衬底、6英寸半绝缘型衬底、4英寸半绝缘衬底等产品的批量供应，主要客户包括国内外电力电子器件、5G 通信、汽车电子等领域客户。

  平安证券觉得，从技术参数来看，当前国产碳化硅晶圆厂在4英寸/6英寸碳化硅衬底质量上已到国际领先水平，但整体与国际厂商仍存在5-8年技术代差，主要差距为：良率低、成本高；衬底扩径相对落后。

  华泰证券则表示，碳化硅行业有两大趋势：2024年衬底从国产应用到出海，国内头部衬底厂6英寸性能比肩海外大厂，以价换量思路明确，国产衬底在海外大厂中占比提升；2024年或是8英寸元年，当前8英寸缺陷等方面向6英寸看齐，良率、长晶时间、一致性等方面有待提升，设备厂也反馈8英寸下订或提货节奏明显加快，预计8英寸今年或将实现从1到10突破。