黄金十年：SiC功率大年夜力扩产应对需求爆发国内企业有望同步成长_衬底_器件

文章目录 [+]

化合物半导体紧张运用于（1）光电子，如 LED、激光器等；（2）射频通信，如 PA、 LNA。
开关、滤波器等；（3）电力电子，如二极管、MOSFET、IGBT 等。

GaAs、GaN 受益于 5G 终端及基站，SiC 受益于新能源汽车。

黄金十年：SiC功率大年夜力扩产应对需求爆发国内企业有望同步成长_衬底_器件黄金十年：SiC功率大年夜力扩产应对需求爆发国内企业有望同步成长_衬底_器件互联网

第二代化合物 GaAs 相对成熟，紧张用于通讯领域，环球市场容量靠近百亿美元，受益于射频芯片尤其是 PA 升级驱动。

（图片来自网络侵删）

GaN 大功率、高频性能更出色，紧张运用于军事领域，受益于基站 PA 对高频、高压需求；SiC 紧张作为高功率半导体材料运用于汽车以及工业电力电子，在大功率转换运用中具有巨大的上风，有望受益于新能源汽车。

第三代化合物半导体渗透率稳步提升。

根据 Yole 和 Omdia，2020 年 SiC 和 GaN 功率半导体环球市场将增长至 8.54 亿美元，个中 SiC 电力电子市场规模约 7.03 亿美元，到 2025 年有望超过 30 亿美元。

综合 Yole、IHS、Gartner 等多家三方机构数据，2020 年环球功率半导体器件市场规模约 180~200 亿美元，SiC、GaN 电力电子器件渗透率约为 4.2%~4.5%，同比提升 1%。

海内第三代半导体市场快速发展，渗透率仍有较大提升空间。

根据 CASA 统计，2020 年我国第三代半导体电力电子和射频电子总产值超过 100 亿元，同比增长 69.5%。

个中， SiC、GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元，同比增长 54%，衬底材料约 2.2 亿元，外延及芯片约 5 亿元，器件及模组约 7.2 亿元，装臵约 30 亿元，与前几年比较，中下贱的增速加快。
据中国半导体行业协会数据，2020 年海内 SiC、GaN 电力电子器件渗透率仅 1.56%，低于环球的 4.2%~4.5%的水平，仍有较大上升空间。

根据 CASA，未来 5 年 SiC、GaN 电力电子器件运用市场有望以 45%的 CAGR 增长到 2025 年的超过 300 亿元市场规模。

第三代半导体材料器件在新能源汽车、太阳能光伏和消费类电源（PFC）三个领域运用取得较大进展。

我国第三代半导体电力电子器件领域紧张运用于新能源汽车、消费类电源（PFC）、光伏逆变器、快充电源、工业级商业电源等。

个中，新能源汽车是第三代半导体电力电子器件领域最大的市场，规模约为 15.8 亿元，占到全体第三代半导体电力电子器件市场规模的 38%。

随着 SiC 分立器件或模块在汽车逆变器、车载充电器（OBC）和 DC/DC 转换器中被广泛利用，CASA 估量海内 SiC 汽车领域 CAGR 有望达到 30.6%，到 2025 年市场规模超 45 亿元，估量环球汽车 SiC 功率半导体市场估量将以 38.0％的 CAGR 增长至 2025 年超过 100 亿元市场规模。

1.2 碳化硅：高压、大功率器件核心材料

SiC 作为第三代化合物半导体，比较 Si 具有大禁带宽度、高临界击穿场强、高热导率三个最显著特色。

4H-SiC 的禁带宽度是 Si 的 3 倍，因此 SiC 材料能够在更高温（如汽车电子）下稳定事情。

SiC 的临界击穿场强可以达到 Si 的 10 倍，与 Si 器件比较，SiC 可以在更高杂质浓度、更薄漂移层厚度的情形下制作出高耐压功率器件。

从而同时实现“高耐压”、“低导通电阻”、“高频”三个特性。
SiC 的导热率可达 Si 的 3 倍，因此能够提高热传导能力。

随着电子元器件集成度提升，功率和密度增大，单位体积发热量增加，高导热率的材料有利于元器件向更小型化发展。

SiC 在高电压、高功率领域运器具有上风。

由于 SiC 材料具有耐高温、耐高压、低导通电阻（低开关损耗）、高频等优秀特性，因此运用于汽车电子、光伏、轨道交通、工业控制等领域将带来比 Si 材料更显著的上风。

目前 SiC 半导体仍处于发展初期。

SiC 衬底处于行业上游，1970 年代 SiC 单晶成长方法取得打破，1990 年代 SiC 衬底实现家当化。
SiC 衬底本身具有较高的本钱。

SiC 外延材料和 SiC 基电力电子器件性能及其可靠性仍旧受到衬底结晶毛病、表面加工质量的制约。

晶圆成长过程中易涌现材料的基面位错，甚至 SiC 器件可靠性低落。
另一方面，晶圆生长难度导致 SiC 材料价格昂贵，想要大规模得到运用仍需一段期间的技能改进。

目前市场上 SiC 产品紧张包括 SiC 二极管、SiC MOSFET、SiC 二极管与 SiC MOSFET 构成的全 SiC 模块、以及 SiC 二极管与 Si IGBT 构成的稠浊模块这四大类产品。

SiC 裸片目前紧张出售给大客户。
SiC 二极管在挖矿机、数据中央电源、充电桩中有批量的商业运用。

SiC MOSFET 运用于光伏逆变器、充电桩、电动汽车充电与驱动、电力电子变压器等。

SiC 二极管在功率成分校正（PFC）中运用较广，是 SiC 器件紧张的运用领域。

当前的 SiC 器件紧张包括纯肖特基打仗的 SBD 器件和带有 p 型注入的结势垒型 JBS 器件。
电压集中在 650V、1200V。

SiC MOSFET 兼具耐高压和无尾电流的优点。

Si 材料器件会随着电压增加，单位面积导通电阻增加，因此 600V 以上的电压中紧张采取 IGBT，IGBT 导通电阻比 MOSFET 还要小，但缺陷在于关断时会产生尾电流，从而造成极大的开关损耗。

SiC 器件漂移层电阻比 Si 器件低，SiC MOSFET 能够实现高耐压和低导通电阻，且 MOSFET 事理上不产生尾电流，以是用 SiC-MOSFET 替代 IGBT 能够明显地减少开关损耗，并且实现散热部件的小型化。

SiC MOSFET 比较 IGBT，还能在高频条件下驱动，从而实现无源器件的小型化。
与 600V～900V 的 Si MOSFET 比较，SiC MOSFET 芯片面积更小（可实现小型封装），且体二极管的规复损耗非常小，适用于工业机器电源、高效率功率调节器的逆变器或转换器中。

目前 SiC 基电力电子器件已经广泛运用于光伏、功率因子校正电源、汽车、风电及牵引机车行业。

汽车领域已经较为广泛搭载 SiC SBD 和 SiC MOSFET。

据 Yole 统计，2018 年，国际上有 20 多家汽车厂商已经在车载充电机（OBC）中利用 SiC SBD 或 SiC MOSFET。

此外，特斯拉 Model 3 的逆变器采取了意法半导体生产的全 SiC 功率模块，该功率模块包含两个采取创新芯片贴装办理方案的 SiC MOSFET，并通过铜基板实现散热。

目前针对车用电机掌握器的 SiC 模块紧张包括：650V、900V 和 1200V 三个电压等级，电流从几十安培到几百安培不等。

SiC 和 GaN 这两种第三代半导体材料均可作为 MOSFET 器件材料。

基于其自身特性的差异，600~900V 运用采取 GaN 器件的居多，900V 以上运用采取 SiC 器件的居多。

此外，当前已有较多的 GaN FET 器件运用在高真个 DC-DC 转化器中，SiC MOSFET 的利用也会逐渐增多，但分别运用在不同的场景和领域：SiC MOSFET 紧张运用在高压大电流的模块，GaN FET 紧张运用在高频的模块。

在高压、超高压器件，SiC 的上风尤为明显。

目前 600V、1200V、1700V SiC 器件已实现商业化，预期未来 3300V（三菱电机已经生产出来）和 6500V 级、乃至万伏级以上的运用需求将快速提升。

SiC 稠浊模块的电流可以做到 1000A 以上，与相同电流电压等级的 Si 模块比较，性能上风较为明显，本钱和可靠性方面相对付全 SiC 模块较易被用户接受，因此，在哀求有高电能转换效率的领域具有较大的运用市场。

随着 SiC 产品向高压大容量方向发展，SiC 产品的运用领域、运用量都会越来越多。
但在 600V 及以下小容量换流器中，在面临现有 Si MOSFET 强有力竞争之外，还可能会受到 GaN 器件的冲击。

1.3 多成分推动，SiC 大规模利用甜蜜点到来

只管 SiC 功率器件在性能上有诸多上风，但此前 SiC 的发展紧张受到价格、晶圆质量、工艺技能等限定，没有被大规模利用。

近两年，起步较早的 Wolfspeed、Rohm、英飞凌等外洋厂商不断进行产品迭代，产品性能、质量持续提升；晶圆良率提升，尺寸升级，产能扩充，衬底价格快速下探，我们认为 SiC 器件广泛运用的甜蜜点已经到来。

1.3.1 产品升级迭代，性能及稳定性提升打开更大运用市场空间

自 Wolfspeed 发布 2011 年发布业界首款 SiC MOSFET 以来，罗姆、三菱电机、意法半导体、英飞凌等陆续也推出 SiC 功率产品并持续进行迭代。

衬底质量不断提升。

SiC 外延材料和 SiC 基功率器件性能及可靠性受到衬底结晶毛病、表面加工质量的制约，晶圆成长过程中易涌现材料的基面位错，甚至 SiC 器件可靠性低落。

2020 年以来，国外 6 英寸 SiC 衬底产品已实现商用化，主流大厂陆续推出 8 英寸衬底样品并开始投建 8 英寸 SiC 晶圆产线，微管密度达到 0.6cm-2。
SiC 外延方面，6 英寸产品实现商用化。

海内 SiC 商业化衬底仍旧以 4 英寸为主，并逐步向 6 英寸过渡，微管密度小于 1 个/cm2，衬底可用面积实现 95%。

研发方面，实现了高质量 6 英寸衬底材料的制备，微管密度为 0.5 个/cm2，螺位错密度为 1200 个/cm2。

SiC 功率晶体设计不断迭代，产品性能持续提升。

随着 SiC 功率晶体设计的不断发展，各厂商近年来持续进行产品升级迭代，可靠性和性能大幅提升。

目前已量产的增强型碳化硅功率晶体的晶粒构造紧张有平面式（planar）和沟槽式（trench）两种。
平面式构造设计较为大略，沟槽式在制造过程中多一步栅槽刻蚀工艺。

沟槽式构造能够更有效利用较高的电子迁移率，达到更低的通态电阻。

以 Rohm 的第三代沟槽栅极 SiC MOSFET 为例，比较第二代产品，第三代采取了沟槽型栅极构造，将 RonA 减小了一半，得到相同导通电阻所须要的芯片面积有所减小，还可以降落本钱。

此外， Rhom 通过采取分外双沟槽构造（Double trench），办理了沟槽栅极 MOSFET 构造底部的栅极氧化膜在关断时会承受较高的电场，难以担保长期可靠性的问题（英飞凌采纳非对称沟槽式（Asymmetric Trench）构造办理这一问题）。

英飞凌依托在 Si 基功率器件领域强大实力，2016 年推出的 SiC MOSFET 产品基于 CoolSiC™沟槽栅设计，面向光伏逆变器、电池充电设备及储能装臵，其系统性能在功率转换开关器件的优值系数（FOM）值上取得了巨大改进，从而带来更高的效率和功率密度，以及更低的系统本钱。

英飞凌即将推出的第二代产品已经处于成熟开拓阶段，性能估量较第一代再提升 25-30%，同时可靠性进一步提升，有望打开更大的运用市场空间。

1.3.2 SiC 本钱低落迎来价格甜蜜点

Die Size和本钱是SiC技能家当化的核心变量。
我们比较目前市场主流1200V硅基IGBT 及 SiC 基 MOSFET，可以创造 SiC 基 MOSFET 产品较 Si 基产品能够大幅减少 Die Size，且表现性能更好。

但是最大阻碍仍在于 Wafer Cost，根据 yole development 测算，单片本钱 SiC 比 Si 基产品赶过 7~8 倍。

目前 SiC 主流尺寸处于 4 英寸向 6 英寸过渡阶段。

单晶尺寸的增加每每会伴随结晶质量的低落，SiC 衬底从 1~8 英寸不等，主流尺寸为 4~6 英寸。
由于尺寸越大，生产效率越高，但生产品质掌握难度越高，因此目前 6 英寸紧张用于二极管，4 英寸紧张用于 MOSFET。

由于 6 英寸的硅晶圆产线可以升级改造成用于生产 SiC 器件，以是估量 6 英寸 SiC 衬底的高市占率会坚持较永劫光。

未来 5 年内驱动 SiC 器件市场增长的紧张成分将由 SiC 二极管转变为 SiC MOSFET。

目前，SiC 电力电子器件市场的紧张驱出发分是功率因数校正（PFC）和光伏运用中大规模采取的 SiC 二极管。

然而，得益于 SiC MOSFET 性能和可靠性的提高，3~5 年内，SiC MOSFET 有望在电动汽车传动系统主逆变器中得到广泛运用，未来 5 年内驱动 SiC 器件市场增长的紧张成分将由 SiC 二极管转变为 SiC MOSFET。

SiC 本钱低落依赖于尺寸增加、可用厚度增加和毛病密度低落。
伴随大直径衬底占比不断提高，衬底单位面积成长本钱低落。
单晶可用厚度在不断增加。
以直径 100mm 单晶为例，2015 年前大部分单晶厂商制备单晶均匀可用厚度在 15mm 旁边，2017 年底已经达到 20mm 旁边。

伴随衬底结晶毛病密度低落的同时，工艺繁芜程度增加。
在大部分衬底供应商完成低毛病密度单晶成长工艺及厚单晶成长工艺研发后，衬底单位面积价格会迎来相对快速的降落。

SiC 电力电子器件价格进一步低落，与同类型 Si 器件价差缩小。

根据 CASA，Mouser，从公开报价来看，2020 年底 650V SiC SBD 均价为 1.58 元/A，同比低落 13.2%，与 Si 器件的价差约 3.8 倍；1200V SiC SBD 均价为 3.83 元/A，同比低落 8.6%，与 Si 器件的差距约 4.5 倍。

根据 CASA 调研，实际成交价低于公开报价，650V SiC SBD 实际成交价格约 0.7 元/A，1200V SiC SBD 价格约 1.2 元/A，约为公开报价的 60%-70%，同比则下降了 20%-30%，实际成交价与 Si 器件价差已经缩小至 2-2.5 倍之间，已经达到了甜蜜点。

若考虑系统本钱（周边的散热、基板等）和能耗等成分，SiC 产品已经具备一定竞争力，随着家当链技能更加成熟和产能不断扩充，未来不才游新能源汽车、光伏逆变、消费类电子等市场运用有望加速渗透。

1.4 新能源汽车是 SiC 器件最主要驱动力

随着环球对付景象变暖、二氧化碳减排的认知不断提升，各国政府陆续推出一系列燃油车禁售目标及新能源车补贴方法，例如我国《新能源汽车家当发展方案（2020-2035）》提出到 2025 年新能源汽车新车销量占比达到 25%旁边。

车企也纷纭制订新能源车销量占比目标，例如奥迪估量到 2025 年其新能源车型销量占比达到 40%，沃尔沃操持 2025 年达到 50%，2030 年达到 100%，宝马估量到 2030 年新能源车型销量占比达到 50% 等等。
新能源汽车的高速发展为第三代半导体功率器件带来广阔运用空间。

新能源汽车将是 SiC 器件需求规模大幅增长的紧张推动力。

按照 SiC 功率器件运用发展来看，初期 SiC 器件紧张用于 PFC 电源领域，过去十年 SiC 在光伏及一些能源储存系统中被广泛，未来十年，新能源汽车、充电举动步伐、轨道交通将是 SiC 器件需求规模大幅增长的紧张推动力。

根据 Yole，2019 年 SiC 环球市场规模超过 5.4 亿美元，到 2025 年将达到 25.6 亿美元，CAGR 30%，个中新能源汽车占比最高，2025 年市场规模将达到 15.5 亿美元，CAGR 38%，充电桩增速高达 90%。

新能源汽车系统架构中涉及到 SiC 运用的系统紧张有电机驱动器、车载充电器（OBC） /非车载充电桩和电源转换系统（车载 DC/DC）。

Si IGBT 具有导通压降小、耐压高、开关速率快的上风，目前大量运用于新能源汽车的 OBC、DC/DC 和电机掌握器中。

未来 SiC 器件将在新能源汽车运用中具有更大上风。
IGBT 是双极型器件，在关断时存在拖尾电流，因此关断损耗大。

MOSFET 是单极器件，不存在拖尾电流，SiC MOSFET 的导通电阻、开关损耗大幅降落，全体功率器件具有高温、高效和高频特性，能够提高能源转换效率。

电机驱动：电机驱动中利用 SiC 器件的上风在于提升掌握器效率，提升功率密度和开关频率，减少开关损耗以及简化电路散热系统，从而降落本钱、大小，改进功率密度。

丰田的 SiC 掌握器将电驱动掌握器体积减小 80%。

电源转换：车载 DC/DC 变换器的浸染是将动力电池输出的高压直流电转换为低压直流电，从而为动力推进、HVAC、车窗升降、内外照明、信息娱乐和一些传感器平分歧系统供应不同的电压。

利用 SiC 器件可降落功率转换损耗并实现散热部件的小型化，从而减小变压器体积。

充电模块：

车载充电器和充电桩利用 SiC 器件，能够发挥其高频、高温和高压的上风，采取 SiC MOSFET，能够显著提升车载/非车载充电机功率密度、减少开关损耗并改进热管理。

根据 Wolfspeed，汽车电池充电机采取 SiC MOSFET 在系统层面的 BOM 本钱将降低 15%；在 400V 系统相同充电速率下，SiC 充电量较硅材料可以翻倍。

- 非车载直流快速充电机：

将输入的外部 AC 转换为电动汽车所需的 DC 电源，并将其存储在电池中。
SiC 的高开关速率是新型快速充电器的核心。

车载蓄电池充电机（OBC）：

将来自电池子系统的 DC 电源转换为主驱动电机的 AC 电源。
在插入外部电源充电时，OBC 的整流电路将 AC 电源转换为 DC 电源，为蓄电池充电。

OBC 系统还可以通过再生制动网络车辆动量产生的动能，并送到电池。
与硅比较，SiC OBC 体积小 60％，器件热量和能量丢失都更少。

特斯拉引领行业潮流，率先在逆变器上利用 SiC。

特斯拉 Model 3 的电驱动主逆变器采用意法半导体的全 SiC 功率模块，包含 650V SiC MOSFET，其衬底由科锐供应。

目前特斯拉仅在逆变器中引用了 SiC 材料，未来在车载充电器（OBC）、充电桩等都可以用到 SiC。

大陆电动车龙头厂比亚迪汉四驱版是海内首款在电机掌握器中利用自主研发SiC模块的电动汽车。

借助 SiC 的低开关及导通损耗及高事情结温特性，汉 EV 的 SiC 模块同功率情况下体积较硅 IGBT 缩小一半以上，功率密度提升一倍。

根据比亚迪，公司操持到 2023 年，在旗下所有电动车中用 SiC 功率半导体全面替代 IGBT。

2020 年 12 月，比亚迪半导体公布目前在方案自建 SiC 产线，估量 2021 年建成自有 SiC 产线。

目前汽车 SiC 模块供应链厂商紧张从四个维度进军市场。

SiC 模组厂商与 Tier 1 厂商互助：以罗姆为代表，2020 年 6 月，罗姆与大陆集团（Continental）动力总成奇迹群纬湃科技（Vitesco Technologies）达成互助协议，共同开拓 SiC 动力办理方案，纬湃科技将首选互助伙罗姆供应的 SiC 功率器件，提升电动汽车功率电子效率；

领先功率器件及模块厂商：

在环球 Si 功率器件领先的英飞凌、安森美、ST 意法半导体等厂商在 SiC 材料功率器件同样具备上风。

衬底厂商垂直整合：

以 II-VI 为代表，通过收购 SiC 器件厂商，及 GE 的 SiC IP 授权，垂直整合 SiC 业务；

电动汽车 OEM 厂商同时也是 Tier 1：

例如比亚迪，不仅是整车厂，比亚迪半导体具备自主研发 SiC 模块能力。

车用 SiC 器件渗透率提升有望带来市场规模快速扩展。

据 Yole 统计，新能源汽车是 SiC 功率器件下贱最主要的运用市场，估量到 2024 年新能源车用 SiC 功率器件市场规模将达到近 12 亿美元。

2018 年国际上有 20 多家汽车厂商已经在车载充电机（OBC）中利用 SiC SBD 或 SiC MOSFET。

目前以特斯拉 Model 3、比亚迪汉为代表的车型在逆变器中采取 SiC 功率模块只是车用 SiC 器件的起步，未来随着 SiC 在车载充电器、DC/DC 转换以及充电桩中渗透率提升，市场空间有望快速扩大。

仅考虑逆变器的利用，新能源车将花费绝大部分 SiC 衬底产能；如果考虑车载 OBC、充电桩、DC/DC 的 SiC 利用渗透提升，需求量将更大。

从产能角度来看，以特斯拉 Model 3 为例估算，根据拆解图，主逆变器中有 24 个 SiC 模块，每个模块 2 个 SiC MOSFET，共须要 48 颗芯片。

一个 6 寸片面积约为 8.8 辆车所花费的 SiC MOSFET 芯片面积，假设 10%边缘损耗和 60%良率，则单个 6 寸片足够供应约 4.7 辆车。
Model 3/Y 2019 年交货量 30 万辆，花费 6.4 万片 SiC，约占当年环球产能 24%。

只管 SiC 家当链在快速扩产，估量 2025 年产能为 2019 年的 10 倍，中期测算，仅考虑逆变器的搭载，新能源汽车将占 SiC 衬底产能 50%。

根据 Yole 及科锐业务情形，科锐估量到 2024 年，其 SiC 晶圆可做事市场规模约 11 亿美元，SiC 器件可做事市场规模达到 50 亿美元。

考虑贬价成分 2025 年新能源汽车 SiC 需求中枢在 59~65 亿美元。

我们假设 2025 年环球新能源汽车出货量 1800 万~2000 万辆，考虑 SiC 晶圆随着技能成熟价格低落，假设单价约 2000 美元/片，则估量到 2025 年新能源汽车仅逆变器 SiC 需求空间弹性中枢在 59~65 亿美元。

此外，新能源汽车 DC/DC、车载充电器系统及充电桩中 SiC 的运用将进一步提升新能源车用 SiC 市场规模！

二、家当链大力扩产应对需求爆发，海内企业有望同步发展

SiC 上游处于供不应求阶段，诸多硅电力电子厂商积极参与。

目前，国外已有超过 30 家公司具备 SiC 材料、器件制造能力，并从事干系商业活动。
现有硅电力电子器件龙头制造商或多或少地生动在 SiC 领域。

目前有包括 Infineon、Rohm、Cree、STM 等 20 家企业供应 SiC 肖特基二极管产品。
据 CASA，2020 年海内投产 3 条 6 英寸 SiC 晶圆产线，到 2020 年底，海内至少已有 8 条 6 英寸 SiC 晶圆制造产线（包括中试线），另有约 10 条 SiC 生产线正在培植。

海内 600~3300V SiC SBD 的家当化初见成效，开始批量运用，面向电网的 6.5kV SiC SBD 正在研发。
海内企业也已经研发出 1200V/50A SiC MOSFET。

2.1 外资厂商主导 SiC 市场，大力扩产欢迎需求

科锐：环球 SiC 衬底龙头企业，引领行业升级营收连续五个季度环比增长。

公司2022 财年第⼀季度营收1.57亿美元，环比增长7.4%，同比增长 35.6%。

单季度 Non-GAAP 净亏损 2380 万美元，Non-GAAP 毛利率 33.5%， Q2 为 32.3%，成本开支 2.09 亿美元。

展望下季度，公司估量营收区间为 1.65 至 1.75 亿美金，环比再提升，单季度 Non-GAAP 净亏损收窄至 1900-2300 万美元。
与通用汽车达成计策互助。

2021 年 10 月，Wolfspeed 宣告与通用汽车达成一项计策供应商协议，Wolfspeed 降维为通用汽车的未来电动汽车操持开拓并供应碳化硅功率器件办理方案，Wolfspeed 碳化硅器件将赋能通用汽车电动汽车动力系统。

更名 Wolfspeed ，战略重大转变，第三代化合物半导体成核心业务。

科锐（Cree|Wolfpseed，美）是目前环球最大的 SiC 衬底制造商，公司 1987 年景立于达勒姆，创始人曾在北卡罗来纳州立大学从事 SiC 物理特性干系科研事情。

公司技能最初商业化用于 LED 市场，小部分产品进入军用和航空航天领域，后进入照明市场。

近年来，科锐计策发生重大转变，2021 年 10 月，公司公告正式更名 Wolfpseed，Wolfspeed 原来是 Cree 的主营第三代化合物半导体业务的子公司，公司在 2019 年出售了照明业务，2020 年 10 月宣告出售 LED 业务，足见公司在第三代化合物半导体领域的信心。

Wolfspeed 业务的竞争对手包括其他材料供应商，如 II-VI 公司和日本 Rohm，在功率器件领域，竞争对手还包括英飞凌和意法半导体。

引领行业升级，向 8 英寸衬底发展。

Woldspeed 1991 年推出环球第一款商用 SiC 晶圆，后陆续引领环球实现 2 英寸、4 英寸、6 英寸 SiC 单晶量产商用，8 英寸 SiC 单晶衬底也已研制成功。

业务垂直涵盖衬底和器件。

Wolfspeed 第三代化合物射频和电力电子材料和器件业务分为材料、射频产品、功率产品三部分。
个中材料产品包括 4 英寸/6 英寸的硅基和 SiC 基衬底，SiC 外延包括 n 型、p 型和厚膜外延以及氮化物异质外延。

Wolfspeed 功率产品包括 SiC MOSFET 裸芯片、SiC MOSFET、SiC 模块、SiC 基肖特基二极管裸芯片、SiC 基肖特基二极管以及栅极驱动板和参考设计，紧张运用于汽车电子、工业和再生能源领域。

公司功率和射频产品紧张由位于北卡罗莱纳州的自有工厂以及在加州 Morgan Hill 的租赁工厂生产。
其 LED 生产基地位于广东惠州。

Wolfspeed 有望 2022H1 率先实现 8 英寸 SiC 衬底量产。

Wolfspeed 是环球第一个推出 8 英寸 SiC 衬底的厂商，根据公司最新法说会，Mohawk Valley 仍有望在 2022 年上半年投产，代表着公司将在环球率先实现 8 英寸 SiC 衬底量产外售。

常日随着晶圆尺寸增加另存，本钱会低落 35%-40%，估量 Wolfspeed 从 6 寸向 8 寸转移，本钱将低落至少 50%。

需求兴旺，Wolfspeed 营收规复增长。

复盘 Wolfspeed 季度营收、毛利率、ASP 及出货量，第三代化合物半导体业务营收从 2019 年年中开始下滑，2019 年的下滑紧张是因为功率及射频需求减少，出货量降落，2020 年开始，受中美贸易摩擦、疫情影响，公司营收同比低落，尤其是贸易摩擦，导致亚洲需求减少，部分客户调度供应链，转向其他供应商。

2021 年以来，随着下贱对功率及射频需求的增长，公司营收规复增长。

Wolfspeed 的竞争上风及壁垒在于：

1）专利数量多：

截至 2019 年 6 月，Wolfspeed 拥有 1379 项美国授权专利和约 2394 项国外专利，最长有效期到 2039 年。

此外 Wolfspeed 还与 LED、SiC、GaN 和电源设备市场的紧张厂商达成了约 20 项专利及交叉容许协议。

2）规模大、市占率高：

SiC 衬底环球市占率靠近 60%，近年来有所低落，未来随着公司大力扩产，聚焦 SiC 业务，有望坚持高市占率。

3）超过 20 年 SiC 领域履历积累：

SiC 衬底制造过程须要超高温掌握，以提升结晶质量；SiC 材料硬度高，须要节制 SiC 划切技能（英飞凌曾收购具备可减少损耗的特殊划切技能厂商 Siltectra）。

4）车规级认证周期长、哀求严格：

车规级 SiC 器件对产品性能哀求高，具有认证周期长，通过认证后与客户互助关系稳固长久的特点，目前 Wolfspeed 已有多款车规级产品，在建的 North Fab 将知足车规级 8 寸工艺标准。

Wolfspeed 操持未来大幅扩产 30 倍（比较 2016Q3）。
目前环球 SiC 衬底市场紧张由科锐主导，其市场份额占环球 6 成。

2019 年 5 月，科锐宣告未来 5 年投资 10 亿美元用于扩大 SiC 产能，与 2016Q3 产能比，科锐 2024 年的 SiC、GaN Device（GaN on SiC RF）、 SiC 晶圆产能将分别最大扩大 30 倍。

Wolfspeed 同时扩产现有工厂和投建新工厂，扩厂 SiC 衬底及器件产能。
Wolfspeed 10 亿 Capex 中 4.5 亿美元用于“North Fab”新工厂，增产 SiC 和 GaN 器件，同时预备符合车载认定哀求的生产产线，估量在 2020 年开始生产。

估量到 2024 年 6 英寸 SiC 晶圆产能将提高 30 倍，8 英寸 SiC 晶圆将会实现量产，产能将进一步提高。
其余将对达勒姆总部的园区内的现有工厂投资 4.5 亿美元，作为其 SiC 晶圆的第一个“Mega Factory”，增加 SiC 晶圆产能。

剩下一亿美元用于其他领域干系业务投资。

除自用生产 SiC 器件外，Wolfspeed 与意法半导体、英飞凌、安森美等公司均签订长期 SiC 晶圆供货计策协议，为这些公司供应 6 寸 SiC 晶圆

II-VI：垂直布局 SiC 家当链，五年扩产 5~10 倍美国 II-VI 公司成立于 1971 年，其主营业务包括光电材料和化合物半导体，产品运用于光通信、工业、航空国防、消费电子等领域。

2020 财年总营收 23.8 亿美元，个中化合物半导体营收占比 35%，约 8.3 亿美元。

垂直整合打通 SiC 家当链。

II-VI 在 SiC 领域有靠近 20 年的研究履历，目前也已经研发成功 8 寸 SiC 晶圆。

II-VI 在 SiC 的布局采取的是垂直整合的办法，在其衬底产能根本上， 2020 年 6 月，得到通用电气 SiC 器件及功率模组技能，2020 年 8 月收购 Ascatron（瑞典）以及 INNOViON（美国）。

Ascatron 是瑞典国家科研所旗下公司，由宽带隙材料专家团队带领，专注于 SiC 外延及器件。

INNOViON 是环球最大的离子注入做事供应商，全球范围内有 30 台注入设备，技能覆盖从 2 英寸到 12 英寸晶圆，以及各种半导体材料，包括硅、砷化镓、磷化铟和 SiC。
通过垂直整合，估量公司未来将在 SiC 器件市场霸占一定份额。

未来五年衬底扩产 5-10 倍。

就 II-VI 公司衬底业务来讲，自 2014 年以来，其 SiC 衬底产能均匀每 18-24 个月翻倍，公司操持自 2020 年开始，5 年内 6 寸晶圆产能扩展 5-10 倍，同时扩大利用差异化的材料技能的 8 寸晶圆产能。

II-VI 的 SiC 产品运用领域聚焦射频及汽车电子用功率半导体。

结合 Yole，Strategy Analytics，LightCounting 等数据，公司估量化合物半导体及金刚石在射频及功率器件中的市场规模将在 2025 年达到 62 亿美元。

SiC 衬底：代价量占比最高的环节，目前受外洋龙头主导 SiC 衬底是 SiC 器件代价量最高的环节。

SiC 器件发展紧张分为 3 个部分：SiC 单晶的制备、SiC 晶体外延成长、SiC 电力电子器件运用。
根据英飞凌，SiC 衬底目前仍是 SiC 器件本钱中占比最高的部分。

环球衬底市场仍由外资厂商主导。

SiC 衬底制备是生产 SiC 器件的关键技能，科学家最早于 1955 年制备出 3C-SiC 孪晶，奠定了 SiC 发展根本，20 世纪 80 年代初，科研职员制备出 SiC 晶体，环球对 SiC 的投入开始增加。
根据 CASA，2020 年上半年科锐（45%）、 II-VI（13%）、罗姆（20%，收购 SiCrystal）三家霸占环球 78%市场份额

SiC 器件：家当链垂直整合，加强布局欢迎新能源汽车机会

环球 SiC 功率器件集中度高。
SiC 功率器件方面，意法半导体占比最高，此外 Wolfspeed、罗姆、英飞凌、三菱电机均霸占一定市场份额，市场集中度同样较高。

我们认为，形成这一格局的缘故原由紧张是：

意法半导体在 Si 基功率器件领域原来就具备上风，还成为特斯拉 Model 3 全 SiC 模块的定制化供应商，此外 ST 与科锐、SiCrystal 自 2019 年 1 月以来签订了超过 6 亿美元的 SiC 晶圆供应条约，提前锁定上游材料；

Wolfspeed 与罗姆自身有 SiC 衬底产能，具备从衬底到器件设计、生产的百口当链能力；

II-VI 虽然具备衬底产能，但 2020 年才通过收购的办法垂直整合，未来也有望在器件抢占部分市场份额；

英飞凌凭借其在功率器件方面的领先技能，通过与 Wolfspeed 互助，在器件领域占比也较大。
家当链厂商通过高下游延伸，提升竞争力。

前面提到，II-VI 公司 2020 年收购 Ascatron 和 INNOViON，向下贱器件延伸。
罗姆收购 SiCrystal 得到 SiC 晶圆产能。

此外，英飞凌在 2018 年 11 月收购 Siltectra，Siltectra 成立于 2010 年，具备一项能够大幅减少材料损耗的切割晶体材料的技能，能使得 SiC 晶圆产出芯片数量在 2022 年增加 2 倍。

意法半导体 2019 年 12 月收购瑞典 Norstel，Norstel 能够供应 6 寸 SiC 衬底及外延。
头部厂商积极进行家当链高下游延伸，以提升市占率。

积极扩产只待需求爆发。

无论是衬底厂商还是器件厂商，均在积极扩产，以承接未来 2-3 年后汽车电子、工业领域 SiC 器件运用需求的全面爆发。

2.2 海内 SiC 家当链较完全，加速向国际水平看齐

三安垂直家当链布局，在海内具备显著上风。

三安光电是海内极少有的已形成 SiC 垂直家当链布局的厂商，三安集成 2014 年景立，2018 年推出 SiC 二极管，目前已完成 650V 和 1200V 布局。

在长沙投资 160 亿于 SiC 等化合物三代半垂直家当链，成本开支力度远超国外厂商。

湖南三安收购福建北电新材料 100%股权，向衬底等上游延伸。
三年韶光，公司完成 SiC 器件产品线覆盖。

我们认为三安大力加快 SiC 垂直家当链布局及扩产，在海内 SiC 家当链中具备技能及资金上风，同时产品具备国际竞争力，未来将充分受益新能源汽车等需求爆发。
化合物半导体快速起量，持续加码布局。

2021H1，三安集成实现营收 10.2 亿元（不含泉州三安滤波器实现营收 1242.6 万元），同频年夜幅增长 170.6%，Q2 营收 6.1 亿元，环比增长 48.4%，Q3 收入 6.5 亿元，同比翻倍以上增长。

公司 GaAs 已经达到 8000 片/ 月产能，覆盖 2G~5G、wifi 领域，国内外客户累计近 100 家。
滤波器 SAW 和 TC-SAW 开拓客户 41 家。

光通讯产品 PD、VCSEL、DFB 稳步上升。
电力电子产品 SiC、硅基 GaN 逐步进入量产阶段。
光通信及 VCSEL 客户数量及质量逐步提升。

SiC 投资：长沙项目重点布局 SiC，整合股料公司。

三安集成是环球少数实现 SiC 从材料到封装一体化的半导体公司。

目前，三安集成是继科锐、罗姆后，环球少数实现 SiC 垂直家当链布局的厂商，在海内更是行业先驱者。

与 Si 材料比较，SiC 晶圆成长速率满、晶锭长度短、晶圆大小受晶种限定，且硬度高，不易切切割、研磨、抛光，进而影响 SiC 器件质量及稳定性，故目前衬底市场格局集中、价格高企、产能有限。

三安具备的家当链一体化能力有利于增强品控、提高交货能力、提升公司盈利能力。

三安集成实现海内 SiC 家当链一体化具有主要意义。

目前国内外家当链在各环节仍有一定差距。
国外衬底正从 6 英寸向 8 英寸转移，海内仍处于 4 英寸至 6 英寸过渡阶段；国内外延质量较国外仍有提升空间；SiC 二极管国内外发展均较成熟，但海内 MOSFET 进度较缓；封装设备国产化率低；海内 SiC 车规级产品可靠性验证履历欠缺；仅少数领域运用开始渗透，未来批量运用空间更大。

国外 SiC 家当链各环节形成闭环反馈，有利于加速研发及产品落地，三安集成的垂直家当链能力对付海内 SiC 家当链发展、公司技能研发及产品商业化具有主要意义。

长沙加码 160 亿投资 SiC 等第三代化合物半导体，抢先卡位布局。

2020 年 6 月，公司公告在长沙高新技能园区成立子公司，投资160亿元于SiC等化合物第三代半导体项目，包括长晶—衬底制作—外延成长—芯片制备—封装家当链。

长沙投资的详细项目的产品包括 6 寸 SiC 导电衬底、4 寸半绝缘衬底、SiC 二极管外延、SiC MOSFET 外延、SIC 二极管外延芯片、SiC MOSFET 芯片、SiC 器件封装二极管、SiC 器件封装 MOSFET。

该项目 2020 年 7 月开工，操持 2021 年 6 月试产，估量 2 年内完成一期项目并投产，4 年内完成二期项目并投产，6 年内达产。
SiC 产品：从二极管到 MOSFET，产品线覆盖逐渐增强。

打造 SiC MOSFET 器件量产平台，完成 SiC 器件产品线覆盖。
2020 年 12 月三安集成首次推出 1200V 80mΩ SiC MOSFET，目前已完成研发并通过一系列产品性能和可靠性测试，可广泛用于光伏逆变器、开关电源、脉冲电源、高压 DC/DC、新能源汽车充电和电机驱动等领域，能够减小系统体积、降落系统功率，提升电源系统功率密度，目前多家客户处于样品测试阶段。

三安 SiC MOSFET 性能精良，可有效降落本钱。

三安这次推出的 SiC MOSFET 采取平面型设计，通过反复优化，提升 SiC 栅氧构造质量，阈值电压稳定性得到明显提高，1000 小时的阈值漂移在 0.2V 以内，进而提升了器件可靠性。

此外，三安通过优化 SiC MOSFET 器件构造和布局，提升了其 SiC 体二极管通流能力，使器件在实际运用过程中，可以不须要额外并联二极管，从而有效降落系统本钱、减小体积，有利于系统向小型化、轻量化和更高集成度发展，在新能源汽车车内充电器 OBC、做事器电源运用中具备上风。

SiC 客户：绑定家电龙头企业，联手新能源车企。

计策互助美的，加速白电芯片国产化。
2019 年 3 月，三安集成与美的达成计策互助共同成立“第三代半导体联合实验室”，推进第三代半导体功率器件研发运用，未来互助方向将聚焦 GaN、SiC 功率器件芯片与 IPM 的运用电路干系研发，加速国产芯片导入白色家电领域并探索新的运用处景。

美的作为家电龙头，选择三安光电作为第三代半导体海内供应商，凸显了三安集成在第三代化合物半导体研发、产品质量方面的上风，以及规模量产、交付速率、做事水平等全方位精良的综合能力。

格力 20 亿入股，强强互助推进氮化镓、砷化镓和特种封装。

2019 年底，格力认购三安光电定增 20 亿元，成为三安第五大股东，持股占比 2.56%。

定增资金用于培植高端 GaN LED 衬底、外延、芯片；高端 GaAs LED 外延、芯片；大功率 GaN 激光器；特种封装产品运用四个产品方向的研发及生产基地。

未来有望运用于格力的中心空调、智能装备、精密模具、光伏及储能等领域。

与海内家电领军者互助，有利于三安加快推进第三代半导体研发与量产，保持公司在三代半领域的先发上风。

联手新能源客车龙头，受益新一轮电动客车更换周期。

2020 年 9 月，三安集成与金龙新能源签订计策互助协议，共同推进 SiC 器件在新能源客车电机掌握器、辅驱掌握器的样机试制及批量运用。

根据 Wood Mackenzie，中国目前纯电动客车保有量超过 40 万辆，占环球纯电动客车保有量 98%。

随着上一轮客车补贴结束，车企正积极寻求技能创新。

在 DC/DC、车载充电器、掌握器及充电桩中利用 SiC 器件有利于电动汽车实现轻量化、快速充电、提升续航里程。

2021 年新一轮电动客车更换周期即将开启，Wood Mackenzie 估量中国新能源客车 2023 年保有量超过 100 万辆，到 2025 年将达到 130 万辆。
三安与电动客车龙头互助，最有望受益电动客车 SiC 渗透率提升。

加快导入汽车家当链，提升营收天花板。

车规级器件常日对产品性能哀求最严格，认证周期长，但代价量也相应更高。
三安光电具备第三代半导体垂直家当链能力，能够更有效把控产品可靠性，未来随着 SiC 器件本钱低落，车用 SiC 器件渗透率提升，公司已提前布局新能源汽车家当链，有望享受汽车电子用三代半器件带来的营收空间增厚。

凤凰光学收购国盛电子和普兴电子 100%股权。

凤凰光学 2021 年 9 月尾公告拟定增收购国盛电子和普兴电子 100%股权。
国盛电子及普兴电子紧张从事半导体外延材料的研发、生产和发卖，产品包括半导体硅及碳化硅外延材料等，广泛运用于 IGBT、FRED、 MOSFET、HEMT 等功率、射频器件等领域。

国盛电子及普兴电子是海内最早从事硅外延材料研究的单位之一，目前均处于海内硅外延材料供应商第一梯队，碳化硅外延材料也已具备量产能力，客户遍布环球。

海内 SiC 家当链百花齐放。

衬底领域海内较为领先的企业有天科合达、山东天岳等，根据 CASA，2020 年上半年，两家衬底 SiC 衬底合计市占率市占率达到 7.9%。

外延领域海内较领先的企业有瀚每天成、东莞天域等。
器件设计方面，海内泰科天润、斯达半导、中车时期电气、基本半导体等也在加快 SiC 器件研发及扩产。

我们认为，在 SiC 领域，由于 SiC 器件制备过程与 Si 有显著差别，海内厂商与国际厂商起步差距较 Si 基小。

目前 SiC 家当链中主要的衬底环节，我国三安光电深度布局，天科合达和山东天岳已在环球范围内霸占一定份额，未来随着家当链上厂商持续进行产品研发及产能扩展，海内厂商在 SiC 时期将加速追赶外资厂商，拉近间隔。

三、行业干系公司汇总

【碳化硅家当链】三安光电、斯达半导、时期电气、凤凰光学、华润微、士兰微、扬杰科技、新洁能；

【半导体核心设计】韦尔股份、卓胜微、兆易创新、恒玄科技、圣邦股份、芯朋微、晶丰明源、思瑞浦、芯原股份；

【军工芯片】紫光国微、景嘉微；

【功率】华润微、士兰微、斯达半导、扬杰科技、新洁能；

【半导体代工、封测及配套】 I D M：三安光电、闻泰科技、士兰微；晶圆代工：中芯国际、华润微；封测：长电科技、通富微电、深科技、华天科技、晶方科技；材料：鼎龙股份、彤程新材、兴森科技、上海新阳、安集科技、雅克科技、沪硅家当、立昂微、晶瑞股份、南大光电；设备：北方华创、中微公司、华峰测控、长川科技、精测电子、至纯科技、万业企业、盛美半导体；

【苹果链龙头】立讯精密、歌尔股份、京东方、欣旺达、领益智造、大族激光、鹏鼎控股、比亚迪电子、工业富联、信维通信、东山精密、长盈精密；

【光学】瑞声科技、舜宇光学、丘钛科技、欧菲光、水晶光电、联创电子、苏大维格；

【消费电子】精研科技、杰普特、科森科技、赛腾股份、智动力、长信科技；

【面板】京东方 A、TCL 科技、激智科技；

【元器件】火炬电子、三环集团、风华高科、宏达电子；

【PCB】鹏鼎控股、生益科技、景旺电子、胜宏科技、东山精密、弘信电子；

【安防】海康威视、大华股份。

四、风险提示

化合物半导体研发进展不达预期：

化合物半导体研发及量产工艺难度大，如 SiC 衬底及外延研发、产能提升低于预期，市场需求可能低于预期。

下贱需求不达预期：

未来 SiC 需求紧张由汽车电子推动，如果新能源汽车推广不及预期，或新能源汽车中采用 SiC 功率器件需求不及预期，则存在需求不达预期的风险。