碳化硅(SiC)是用碳元素和硅元素合成的一种化合物半导体材料,被称为第三代半导体的核心代表。相比传统的硅基材料,碳化硅具有耐高压、耐高温、开关损耗低等优势,用它做出来的功率器件,能让电动汽车跑得更远、充电更快,让光伏逆变器和充电桩的体积更小、效率更高。可以说,在新能源时代,碳化硅已经成为绕不开的关键材料。
这几年碳化硅市场一直保持高速增长。全球碳化硅功率器件市场规模已经从几十亿美元快速攀升,业内普遍预计未来几年仍将保持百分之二十以上的年均增速。增长的动力主要来自三个方面:一是新能源汽车的爆发,800V高压平台车型越来越多,主驱逆变器、车载充电机都在大量采用碳化硅器件;二是光伏和储能行业的需求,碳化硅能明显提升逆变效率,降低度电成本;三是充电桩、数据中心、轨道交通、家电等领域的渗透率也在逐步提升。
碳化硅产业链大致分为四个环节:衬底、外延、器件设计和制造、封测模块。其中衬底是技术壁垒最高、价值量占比最大的环节,大约能占到器件成本的百分之四十以上。碳化硅衬底的生长温度高、速度慢、良率难控制,所以长期以来被美国Wolfspeed、Coherent等海外厂商垄断。
国内这几年进步非常快,天岳先进、天科合达等企业已经实现了6英寸衬底的规模化量产,8英寸衬底也陆续推出并开始导入。外延环节主要有瀚天天成、东莞天域等企业。器件方面,国外的英飞凌、意法半导体、罗姆占据主要市场份额,国内的斯达半导、士兰微、华润微、三安光电等也在加速追赶,部分车规级产品已经实现批量装车。
衬底从6英寸向8英寸升级,是当前碳化硅行业最重要的发展方向。晶圆面积变大后,单片能切出的芯片数量明显增加,单位成本可以下降三成左右。海外龙头已经率先量产8英寸衬底,国内厂商也在加速跟进。谁先完成8英寸的量产爬坡和良率提升,谁就能在下一轮成本竞争中占得先机。除了尺寸升级,液相法长晶、高温离子注入等新工艺,也在推动整个行业降本增效。
随着产能释放和竞争加剧,碳化硅衬底和器件的价格近两年持续下行。对下游应用来说这是好事,成本降下来,渗透速度自然加快。但对上游企业来说,毛利率承压,行业洗牌不可避免。缺乏技术和客户积累的中小企业会逐步出局,具备成本优势、拿到车规订单的头部企业则能借机扩大份额。从长期看,价格下降恰恰是碳化硅从高端车型走向中低端车型、从车规走向工业和消费领域的前提条件。
碳化硅涉及下游电动车的供应链安全,国内车企和设备厂商都有强烈的国产替代意愿。目前国内企业在衬底环节已经具备国际竞争力,但在器件环节,特别是高端车规级MOSFET产品上,与海外巨头仍有差距,主要体现在良率、可靠性和批量供货经验上。随着国产产线陆续投产、终端验证持续推进,国产化率有望在未来几年显著提升。
往后看,碳化硅行业的投资逻辑可以从三个角度把握。第一,需求端看新能源汽车800V平台的普及节奏,这是决定短期增量的核心变量。第二,供给端看8英寸产线的建设进度和良率爬坡情况,这决定谁能掌握成本话语权。第三,关注新材料和新结构的技术演进,比如沟槽栅MOSFET、碳化硅与氮化镓的混合应用等。
总体来说,碳化硅行业仍处于渗透率快速提升的早期阶段,成长空间大,但同时竞争激烈、技术迭代快。具备衬底成本优势、绑定优质客户、有完整器件能力的企业,最有机会穿越价格战周期,分享新能源时代最大的材料红利。