盡管全球半導(dǎo)體步入周期“寒冬”,但功率半導(dǎo)體細(xì)分賽道仍穩(wěn)步增長(zhǎng),不僅英飛凌等國(guó)際功率半導(dǎo)體龍頭最新財(cái)季業(yè)績(jī)向好并上調(diào)對(duì)2023財(cái)年業(yè)績(jī)展望,并且在前沿碳化硅領(lǐng)域拓展中國(guó)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(qiáng)心劑。
證券時(shí)報(bào)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(chǎng)需求依舊旺盛,特別是車用級(jí)碳化硅襯底產(chǎn)能仍偏緊,國(guó)產(chǎn)碳化硅正在從產(chǎn)業(yè)化向商業(yè)化加速邁進(jìn)。與此同時(shí),今年國(guó)內(nèi)碳化硅成本將加速下降,中低端產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈,尚需加速縮小與國(guó)際巨頭的技術(shù)差距。
自2021年特斯拉開始將碳化硅器件使用到主驅(qū)動(dòng)逆變器上,憑借更高的系統(tǒng)效率,碳化硅 “上車”進(jìn)程。然而,今年3月份投資者日活動(dòng)上,特斯拉方面卻表示下一代汽車平臺(tái)的動(dòng)力總成中將減少75%的碳化硅使用,給整個(gè)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(guó)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(guó)產(chǎn)碳化硅襯底頭部產(chǎn)商天岳新進(jìn)、天科合達(dá)。在業(yè)內(nèi)人士看來碳化硅,其重要性被業(yè)內(nèi)認(rèn)為堪比消費(fèi)單子廠商納入“蘋果產(chǎn)業(yè)鏈”。
“能供貨英飛凌證明國(guó)產(chǎn)碳化硅襯底在技術(shù)和產(chǎn)能上的進(jìn)步。”集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師龔瑞驕向記者表示,無論市場(chǎng)需求情況還是國(guó)際巨頭擴(kuò)產(chǎn)趨勢(shì),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(guó)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(chǎng)需求強(qiáng)勁?!睋?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(jià)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(chǎng)上由美國(guó)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(dòng)汽車、新能源、儲(chǔ)能等碳化硅電力電子器件領(lǐng)域。
本次簽約英飛凌的天岳先進(jìn),在從半絕緣型向?qū)щ娦鸵r底轉(zhuǎn)型布局,去年新建上海工廠已經(jīng)完成第一階段的機(jī)電安裝,預(yù)計(jì)今年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)交付。去年公司與國(guó)內(nèi)外多家汽車電子、電力電子器件等領(lǐng)域的知名客戶簽署長(zhǎng)期協(xié)議。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,今年國(guó)際碳化硅巨頭擴(kuò)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(dá)成碳化硅長(zhǎng)期供貨協(xié)議,Wolfspeed與梅賽德斯也達(dá)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(tái)SEPA 2.0扶搖全域智能進(jìn)化架構(gòu),采取全域800V高壓碳化硅平臺(tái),綜合效率達(dá)92%;哪吒GT搭載800V碳化硅電驅(qū);東風(fēng)汽車600006)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(dòng)力平臺(tái)”,搭載了高效碳化硅技術(shù)。
“碳化硅屬于先進(jìn)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(huì)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(chǎng)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(jì)劃主要針對(duì)下一代生產(chǎn)低端車型的產(chǎn)線,而傳統(tǒng)產(chǎn)線并不會(huì)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(jì),國(guó)內(nèi)如比亞迪002594)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(guó)產(chǎn)供應(yīng)商包括比亞迪、斯達(dá)半導(dǎo)603290)和芯聚能,加速了碳化硅功率模塊在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展。另外,國(guó)內(nèi)外的主流車企都已經(jīng)在布局800V平臺(tái),集微咨詢預(yù)測(cè)到2025年800V碳化硅的方案滲透率超過15%。
在當(dāng)下功率半導(dǎo)體市場(chǎng),硅基IGBT和碳化硅兩種徑相互分流,因成本差異分別服務(wù)中低端與高端新能源市場(chǎng);在特斯拉“減碳”風(fēng)向下,兩種徑也有望互相交織。
國(guó)產(chǎn)IGBT巨頭時(shí)代電氣高管近期在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí)表示:“公司急迫需要IGBT新產(chǎn)能,來緩解行過于旺盛的市場(chǎng)需求。”據(jù)介紹,最近特斯拉發(fā)布新的方案,確定大幅減少碳化硅的方向,很多汽車廠商也和公司一起研發(fā)新方案,可能加大硅基IGBT的應(yīng)用。
“碳化硅對(duì)硅基IGBT逐步的替代是不可逆轉(zhuǎn)的,”芯聚能總裁周曉陽近期功率及化合物半導(dǎo)體論壇活動(dòng)時(shí)指出,但一段時(shí)期內(nèi)碳化硅在汽車主驅(qū)上的供不應(yīng)求是沒有辦決的,因此需要考慮使用部分硅基IGBT來替代碳化硅,或者采取混合模塊,或者提升碳化硅芯片的功率密度,或者進(jìn)行封裝創(chuàng)新、電驅(qū)系統(tǒng)改進(jìn)等方案。
回首來看,2022年堪稱國(guó)產(chǎn)碳化硅從產(chǎn)業(yè)化邁入商業(yè)化的關(guān)鍵年份,上市公司頻頻斬獲訂單,并且以IDM(設(shè)計(jì)制造一體化)廠商進(jìn)展尤為突出。
作為L(zhǎng)ED芯片巨頭,三安光電600703)去年業(yè)績(jī)下挫,但以碳化硅二極管、MOSFET及硅基氮化鎵產(chǎn)品為代表的電力電子業(yè)務(wù)進(jìn)展迅速,旗下碳化硅垂直產(chǎn)業(yè)鏈制造平臺(tái)湖南三安實(shí)現(xiàn)銷售收入6.39億元,同比增長(zhǎng)9倍,已簽署的碳化硅MOSFET長(zhǎng)期采購協(xié)議總金額超70億元,目前湖南三安碳化硅產(chǎn)能已達(dá)1.2萬片/月,湖南三安二期工程將在今年貫通,達(dá)產(chǎn)后配套年產(chǎn)能將達(dá)到36萬片。
從出貨來看高壓水噴砂機(jī)!,湖南三安的碳化硅二極管累計(jì)出貨量超1億顆領(lǐng)跑行業(yè),已推出高性能產(chǎn)品,且七款通過車規(guī)認(rèn)證并開始逐步出貨。另外,湖南三安半導(dǎo)體銷售副總經(jīng)理張真榕此前介紹,新能源汽車功率半導(dǎo)體步入放量期,三安用于主驅(qū)的碳化硅功率半導(dǎo)體有望在今年四季度正式上車。
另一家IDM企業(yè)華潤(rùn)微的碳化硅產(chǎn)品進(jìn)展順利,去年碳化硅器件整體銷售規(guī)模同比增長(zhǎng)約2.3倍,待交訂單超過1000萬元,投片量逐月穩(wěn)步增加。車規(guī)級(jí)碳化硅MOS和碳化硅模塊研發(fā)工作進(jìn)展順利,已完成多款碳化硅MOS模塊產(chǎn)品出樣。華潤(rùn)微給今年寬禁帶半導(dǎo)體的目標(biāo)是整體銷售上億元。
士蘭微600460)也是采用IDM模式,旗下士蘭明鎵在去年已實(shí)施“碳化硅功率器件芯片生產(chǎn)線”項(xiàng)目的建設(shè),并預(yù)計(jì)今年底形成月產(chǎn)6000片6英寸碳化硅芯片的生產(chǎn)能力。去年10月,士蘭微籌劃非公開發(fā)行募資65億元,募投項(xiàng)目之一便是用于“年產(chǎn)14.4萬片碳化硅功率器件生產(chǎn)線日定增獲所審核通過。
在今年稍早前接受證券時(shí)報(bào)記者專訪時(shí),士蘭微董事長(zhǎng)陳向東介紹,通過發(fā)揮IDM一體化優(yōu)勢(shì),士蘭微碳化硅MOSFET/SBD功率器件芯片中試線進(jìn)展順利,芯片性能指標(biāo)達(dá)到業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平;士蘭微正在加快建設(shè)碳化硅芯片量產(chǎn)線,用于汽車主驅(qū)的碳化硅功率模塊已向部分客戶送樣。
在近期接受機(jī)構(gòu)調(diào)研時(shí),時(shí)代電氣高管表示,碳化硅是公司半導(dǎo)體業(yè)務(wù)的一個(gè)重要投入方向,公司在既有產(chǎn)線上提高產(chǎn)能,希望產(chǎn)品研發(fā)商能夠復(fù)制IGBT以前的發(fā)展線,從應(yīng)用方向提升器件的水平,預(yù)計(jì)今年會(huì)在一些領(lǐng)域做一些批量應(yīng)用。
“碳化硅全產(chǎn)業(yè)鏈垂直整合更適合新能源汽車行業(yè),”三安集成副總經(jīng)理陳東坡在4月出席功率及化合物論壇時(shí)指出,車規(guī)芯片對(duì)設(shè)計(jì)和制造都要求要求高可靠、高穩(wěn)定、高安全性,產(chǎn)品聲明周期比較長(zhǎng),而IDM模式可以更好控制品質(zhì),并可以通過系統(tǒng)優(yōu)化降低成本、提升產(chǎn)能,為車企做到“交鑰匙”工程。
當(dāng)前以IDM模式為代表上市公司在碳化硅業(yè)務(wù)上進(jìn)展迅速,但訂單兌現(xiàn)尚需時(shí)日,現(xiàn)階段在上市公司貢獻(xiàn)有限,難以對(duì)抗周期波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn);相比之下,部分功率半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)類企業(yè)或者分立器件、模組類企業(yè)業(yè)績(jī)比較穩(wěn)定,并發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì),通過自建產(chǎn)能或者綁定晶圓產(chǎn)能,形成“類IDM”模式,拓展碳化硅賽道。
作為A股IGBT龍頭,斯達(dá)半導(dǎo)連續(xù)兩年保持翻倍增長(zhǎng),去年公司實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)約8億元,今年一季度凈利潤(rùn)實(shí)現(xiàn)約2億元,同比增長(zhǎng)約36%,并且公司持續(xù)布局碳化硅賽道:2020年公司投資約2億元建設(shè)全碳化硅功率模組產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,投資建設(shè)年產(chǎn)8萬顆車規(guī)級(jí)全碳化硅功率模組生產(chǎn)線億元,用于投資IGBT和碳化硅芯片項(xiàng)目等。最新進(jìn)展顯示,公司車規(guī)級(jí)SiC模塊開始在海外市場(chǎng)小批量供貨,另外,使用公司自主芯片的車規(guī)級(jí)SiC MOSFET模塊預(yù)計(jì)2023年開始在主電機(jī)控制器客戶批量供貨。
有接近斯達(dá)半導(dǎo)方面人士向記者介紹,從功率模組封裝工藝上來說,碳化硅模塊的封裝工藝要求比IGBT模塊要求更高,斯達(dá)半導(dǎo)模塊封裝技術(shù)面臨新的。
宏微科技則表示已經(jīng)掌握了碳化硅器件封裝的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)介紹,傳統(tǒng)的釬焊加引線鍵合技術(shù)的工藝框架難以滿足某些特殊使用要求;銀燒結(jié)技術(shù)作為釬焊技術(shù)的替代方案,可以更好的發(fā)揮碳化硅器件的性能,提高其功率循環(huán)壽命,更適應(yīng)于高溫的工作。公司已掌握了相關(guān)技術(shù),并在相關(guān)的模塊封裝產(chǎn)品中得以批量生產(chǎn)應(yīng)用。
宏微科技業(yè)績(jī)也迎來大爆發(fā),今年一季度凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)1.53倍。據(jù)介紹,公司訂單飽滿, 碳化硅二極管研發(fā)成功并實(shí)現(xiàn)小批量供貨。公司高管在接受機(jī)構(gòu)調(diào)研中介紹,2022至2023年公司推出了第一代平面碳化硅MOS,預(yù)計(jì)2024至2025年開發(fā)出溝槽產(chǎn)品;應(yīng)用場(chǎng)景來看,碳化硅MOS產(chǎn)品主要應(yīng)用于電動(dòng)汽車,碳化硅二極管產(chǎn)品應(yīng)用于光伏領(lǐng)域。
另外,揚(yáng)杰科技300373)采取IDM與Fabless(無晶圓廠模式)并行,多渠道加速碳化硅產(chǎn)能建設(shè)。
4月20日,揚(yáng)杰科技公告計(jì)劃投資10億元在江蘇揚(yáng)州建設(shè)6英寸碳化硅晶圓產(chǎn)線片/月,后續(xù)擬進(jìn)一步布局6~8英寸碳化硅芯片生產(chǎn)線建設(shè)。目前揚(yáng)杰科技已經(jīng)向市場(chǎng)推出碳化硅模塊及650V 碳化硅 SBD、1200V系列碳化硅SBD全系列產(chǎn)品,碳化硅MOSFET已取得關(guān)鍵性進(jìn)展。
揚(yáng)杰科技還通過投資控股湖南楚微半導(dǎo)體,進(jìn)一步完善了公司在晶圓制造上的核心能力,形成了比較完備的晶圓產(chǎn)品制造能力。根據(jù)規(guī)劃,楚微半導(dǎo)體二期建設(shè)規(guī)劃為新增3萬片/月的8英寸硅基芯片生產(chǎn)線英寸碳化硅基芯片生產(chǎn)線項(xiàng)目。
近年來,碳化硅產(chǎn)業(yè)加速了證券化。次新股公司中,東微半導(dǎo)去年凈利潤(rùn)接近翻倍達(dá)到2.84億元,今年一季度凈利潤(rùn)同比增長(zhǎng)近五成。其中,公司在碳化硅器件首次實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入;燕東微披6英寸碳化硅SBD(肖特基二極管)產(chǎn)品處于小批量量產(chǎn),1200V碳化硅MOSFET首款樣品在性能評(píng)測(cè)中。
在國(guó)內(nèi)新能源汽車、光伏、工控、射頻通信等領(lǐng)域下游應(yīng)用需求的高速增長(zhǎng)背景下,碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)水平及市場(chǎng)規(guī)模逐步壯大。據(jù)中金公司601995)、華泰證券等研究報(bào)告,國(guó)內(nèi)碳化硅襯底現(xiàn)有產(chǎn)能約為25.8萬片/年~40萬片/年,未來2~5年,國(guó)內(nèi)碳化硅襯底產(chǎn)能有望達(dá)到400萬片/年~420萬片/年,預(yù)計(jì)較現(xiàn)有產(chǎn)能可實(shí)現(xiàn)約10倍以上的新增產(chǎn)能增長(zhǎng)。
不過,相比國(guó)際碳化硅玩家,國(guó)產(chǎn)碳化硅供應(yīng)鏈還需要面臨技術(shù)差距以及成本加速下降等多重風(fēng)險(xiǎn)和壓力。
集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師龔瑞驕介紹,以6英寸碳化硅襯底為例,國(guó)內(nèi)良率大概有40%,海外大概有60%~70%;另外,碳化硅MOS分為平面類和溝槽類,在同等條件下,溝槽類更具備成本和性能優(yōu)勢(shì),國(guó)內(nèi)產(chǎn)品發(fā)力需要面對(duì)巨大的專利鴻溝。
“從下游應(yīng)用場(chǎng)景來看,國(guó)產(chǎn)碳化硅產(chǎn)品主要以應(yīng)用于工業(yè)市場(chǎng)的二極管和MOS產(chǎn)品為主,主驅(qū)MOS還在驗(yàn)證,而且面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)。”龔瑞驕表示,隨著產(chǎn)能在未來兩三年密集,碳化硅市場(chǎng)供需將會(huì)趨于平衡。
國(guó)內(nèi)頭部碳化硅廠商向記者表示,從價(jià)格來看,碳化硅襯底除了2020年沒變外,一直在下降;并且今年國(guó)內(nèi)降幅大約是10%~20%,降幅遠(yuǎn)超海外市場(chǎng)。
相比龍頭企業(yè),碳化硅襯底新秀更容易“寒冬”。東尼電子603595)1月初宣布獲得6英寸碳化硅大額訂單,其中2023年交付13.5萬片,銷售金額6.75億元,疊加2022年業(yè)績(jī)預(yù)增消息刺激,公司股價(jià)一度沖高,但很快回落。業(yè)內(nèi)人士指出,這個(gè)價(jià)格相當(dāng)于大約5000元/片,在業(yè)內(nèi)處于偏低水平。
2021年東尼電子定增募投年產(chǎn)12萬片碳化硅項(xiàng)目,對(duì)于募投項(xiàng)目最新進(jìn)展,東尼電子在年報(bào)介紹,2022年公司碳化硅襯底材料已形成階段性,開始小批量供貨;但碳化硅募投行項(xiàng)目受技術(shù)要求高、迭代快,受研發(fā)進(jìn)度、下游驗(yàn)證周期等多方面因素影響,存在不確定性,項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)可能延期;目前碳化硅襯底片市場(chǎng)售價(jià)已低于預(yù)案測(cè)算值,且公司工藝線切換,設(shè)備投入加大,該業(yè)務(wù)經(jīng)濟(jì)效益可能不及預(yù)期。
從技術(shù)進(jìn)展來看,國(guó)產(chǎn)碳化硅廠商以6英寸碳化硅晶圓為主,而國(guó)際碳化硅大廠已經(jīng)紛紛邁入8英寸,并將量產(chǎn)節(jié)點(diǎn)提前到今年。本次簽約英飛凌的天岳先進(jìn)和天科合達(dá),也將助力英飛凌向200毫米(8英寸)直徑碳化硅晶圓的過渡。與之相應(yīng),上述廠商也作出準(zhǔn)備:天岳先進(jìn)已經(jīng)完成高品質(zhì)8英寸導(dǎo)電型碳化硅襯底制備;天科合達(dá)2020年開展8英寸導(dǎo)電型碳化硅單晶襯底的研發(fā),計(jì)劃在2023年實(shí)現(xiàn)8英寸襯底產(chǎn)品的小規(guī)模量產(chǎn)。
有廠商向記者介紹,目前其公司產(chǎn)線英寸,這是市場(chǎng)和技術(shù)趨勢(shì),但當(dāng)前8英寸綜合成本比較高,單8英寸設(shè)備也比6英寸貴好幾倍。
目前國(guó)產(chǎn)碳化硅企業(yè)對(duì)來自歐洲、日本的碳化硅設(shè)備仍有很大的依賴,國(guó)產(chǎn)設(shè)備廠商也在發(fā)力。北方華創(chuàng)002371)作為A股半導(dǎo)體設(shè)備巨頭,公司負(fù)責(zé)人出席功率及化合物半導(dǎo)體論壇時(shí)介紹,公司可以提供碳化硅的全套解決方案;A股半導(dǎo)體清洗巨頭盛美上海并在今年3月份盛美上海宣布首次獲得Ultra C SiC碳化硅襯底清洗設(shè)備的采購訂單,該設(shè)備兼容6英寸和8英寸,每小時(shí)可達(dá)70多片晶圓的產(chǎn)能,可避免薄且易碎的碳化硅襯底的碎片。
設(shè)備廠商也親自探索8英寸碳化硅晶體。晶盛機(jī)電300316)介紹,公司在大尺寸碳化硅晶體研發(fā)上取得的重大突破,通過自有籽晶經(jīng)過多輪擴(kuò)徑,成功生長(zhǎng)出8英寸N型碳化硅晶體,加速大尺寸碳化硅晶體生長(zhǎng)和加工技術(shù)自主可控。
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