(资料图片)
尽管全球半导体步入周期“寒冬”，但功率半导体细分赛道仍稳步增长，不仅英飞凌等国际功率半导体龙头最新财季业绩向好并上调对2023财年业绩展望，并且在前沿碳化硅领域拓展中国供应链“朋友圈”，为经历特斯拉“减碳”风波的碳化硅产业注入强心剂。证券时报记者·e公司记者从业内人士了解到，当前从光伏到新能源汽车，碳化硅下游市场需求依旧旺盛，特别是车用级碳化硅衬底产能仍偏紧，国产碳化硅正在从产业化向商业化加速迈进。与此同时，今年国内碳化硅成本将加速下降，中低端产品竞争激烈，尚需加速缩小与国际巨头的技术差距。碳化硅衬底龙头营收大涨，价格下行压力拖累利润电子发烧友网统计了包括Wolfspeed、ST、英飞凌、安森美、三安光电、天岳先进、华润微、露笑科技、晶盛机电、斯达半导等企业在今年一季度的业绩情况，这些企业覆盖了从衬底到芯片设计、芯片制造等产业链上下游各个领域，从中可以简要分析碳化硅产业今年的发展趋势。
在这次统计的企业中，涉及碳化硅衬底产品的有Wolfspeed、ST、安森美、天岳先进、露笑科技、晶盛机电、三安光电。不过比如ST、安森美等半导体大厂主要是通过收购布局碳化硅衬底，为自家功率半导体业务保障供应，碳化硅衬底也没有在公司营收中体现。另外像露笑科技、晶盛机电、三安光电由于都各自拥有规模较大的主营业务，比如露笑科技早期的漆包线、目前光伏发电站业务；晶盛机电的半导体设备及服务营收占比高达80%，余下的材料业务中目前也主要是坩埚、金刚线等产品，碳化硅衬底虽然已经有客户形成采购意向，但当前仍未产生较明显的营收；三安光电的LED业务占总营收的75%以上，碳化硅衬底实现虽然已经批量出货，但收入在整体业务中占比极低。Wolfspeed作为全球最大的碳化硅企业，根据其2021财年的数据，其碳化硅衬底收入在营收中占比45%，碳化硅器件收入则占55%。在2022财年中，Wolfspeed表示营收得益于来自功率器件的收入大增，相对之下由于Wolfspeed的碳化硅衬底产能仍在扩充阶段，部分产能尚未形成出货，所以2022财年衬底收入占公司营收比例下降至33%左右。2023财年Q3（截至2023年3月26日） Wolfspeed营收2.29亿美元，同比增长21.6%；但亏损却从上个财年同期的6650万美元扩大至9950万美元。首先在营收上，Wolfspeed在这个财季中的增速相比前几个季度是有明显减慢的，这可能是受到整体市场对后市的担忧影响，前面提到作为公司主要增长驱动力的功率器件，需求增长放缓。在需求放缓的情况下，市场影响产品价格下滑，因此在本财季Wolfspeed的毛利率也是低于过去几个季度的平均水平的，仅为29.8%。此前甚至有消息称，车企展开大规模降价的背后，是将成本压力转移到供应商，向供应商进行压价。另一方面是今年一季度Wolfspeed在加紧投入到其位于美国纽约州的全球最大8英寸碳化硅晶圆厂建设中，这家工厂在4月底宣布正式启用，可以推测一季度Wolfspeed在设备采购以及试生产方面投入的支出会较大。在该财季的财报中，Wolfspeed也表示公司将继续专注于业务投资，以扩大产能规模，支持未来的增长。今年2月，Wolfspeed还宣布计划投资超过20亿欧元在德国兴建新的8英寸碳化硅晶圆厂，未来产能扩充的资本投入规模还将会继续扩大。类似地，作为国内碳化硅衬底龙头的天岳先进同样存在营收大增却持续亏损的情况。2023年Q1，天岳先进实现营收1.93 亿元，同比大增185%，环增31%；而净利润虽然亏损2815万元，但同比亏损有所收窄。对于营收增长情况，天岳先进此前产能较大比例是在半绝缘衬底上，主要用于射频领域，但近年来新能源的需求爆发，需求转向导电型碳化硅衬底，因此公司去年在调整原有济南工厂产能，加大导电型衬底产能的过程中出现过产能下滑情况。而摆脱产能调整带来的影响后，今年一季度终于恢复营收表现。与此同时，天岳先进的上海临港工厂也在加速建设中，在四月底发布的2022年年报中显示，该工厂已经完成第一阶段的机电安装，年内即将量产。因此在一季度新工厂的人力支出等成本加大，对净利润也有所影响。总体而言，当前对于碳化硅衬底企业而言，一方面的压力是来自于汽车行业景气度下降，车企将降价成本转移到供应商，导致上游利润进一步被压榨；另一方面是扩产带来的资本支出压力。但营收上涨仍意味着新能源汽车、工业等领域对碳化硅功率半导体的需求仍具有上升空间。
产业需求趋势不变自2021年特斯拉开始将碳化硅器件使用到主驱动逆变器上，凭借更高的系统效率，碳化硅开启 “上车”进程。然而，今年3月份投资者日活动上，特斯拉方面却表示下一代汽车平台的动力总成中将减少75%的碳化硅使用，给整个产业“泼了一盆凉水”。尽管如此，碳化硅产业并未止步。近期国际功率半导体巨头英飞凌拓展碳化硅材料供应商体系，签约国产碳化硅衬底头部产商天岳新进、天科合达。在业内人士看来，其重要性被业内认为堪比消费单子厂商纳入“苹果产业链”。“能供货英飞凌证明国产碳化硅衬底在技术和产能上的进步。”集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄向记者表示，无论市场需求情况还是国际巨头扩产趋势，碳化硅特别是车用类高端碳化硅产品仍处于高度景气。有国产头部碳化硅厂商向记者表示：“我们目前是没有多余碳化硅产能再外供了，虽然特斯拉喊出‘减碳’，但碳化硅的使用量在逐年增加并没有减少，市场需求强劲。”据介绍，公司产品已经供给海外头部功率器件厂商。在碳化硅产业链中，碳化硅衬底和外延片的价值量占比超过一半，并且成为决定碳化硅器件品质的关键，市场上由美国Wolfspeed（科锐公司）、Coherent（原贰陆公司）和日本罗姆等厂商垄断。碳化硅衬底单晶材料可分为导电型衬底和半绝缘型衬底。其中，导电型衬底主要应用于电动汽车、新能源、储能等碳化硅电力电子器件领域。从产业链来看，今年国际碳化硅巨头扩张热情高涨。另外，汽车整车厂商并未放弃碳化硅的合作和方案创新。今年来，宝马、极氪等与安森美达成碳化硅长期供货协议，Wolfspeed与梅赛德斯也达成碳化硅器件供应合作；4月份小鹏正式推出了新一代技术平台SEPA 2.0扶摇全域智能进化架构，采取全域800V高压碳化硅平台，综合效率达92%；哪吒GT搭载800V碳化硅电驱；东风汽车发布马赫E品牌，将搭载自主开发的碳化硅控制器，还将于年底量产碳化硅模块。华为也发布了“DriveONE新一代超融合黄金动力平台”，搭载了高效碳化硅技术。“碳化硅属于先进技术，除了特斯拉，当前大部分车企使用的比较少，未来也将继续增加碳化硅的使用量，而不会减少。”黄河科技学院客座教授张翔向记者表示，碳化硅具有耐高温、耐高压的特性，非常适用于高压场景，而且在主逆变器中，碳化硅模块和IGBT模块相比，能够提高约5%的系统效率。有碳化硅厂商介绍，据了解特斯拉减碳75%的计划主要针对下一代生产低端车型的产线，而传统产线并不会减少用量，因此整体碳化硅的使用净增量有望提升25%。集邦咨询今年一季度统计，国内如比亚迪汉EV、蔚来ET7、小鹏G9、吉利Smart精灵#1等量产车型均有搭载碳化硅器件，国产供应商包括比亚迪、斯达半导和芯聚能，加速了碳化硅功率模块在国内市场的发展。另外，国内外的主流车企都已经在布局800V平台。碳化硅成本不断下降，快充渗透率加速制约碳化硅器件替代速度的主要原因是成本，然而碳化硅器件与传统硅基器件差价正 在持续缩小。SiC SBD 产品价格由 2017 年的 4.1 元/A 下降到了 2020 年的 1.58 元/A，与 硅基器件的差价在 3.8 倍左右。从 2019 年到 2020 年，1200V 和 1700V 的 SiC MOSFET 的平均价格跌幅达到 30%-40%，有助于加速碳化硅 MOS 器件的市场渗透。
SiC 在新能源车领域渗透率及用量持续提升，预计 2025 年国内新能源车需要的 SiC 晶圆片数量将达 118 万片左右。新能源汽车领域，2021 年使用碳化硅 MOSFET 的车型主 要为特斯拉 Model 3 和比亚迪汉，根据电动汽车销量跟踪机构 CleanTechnica 数据，2021 年 Model 3 和比亚迪汉市场份额占比约 9%，即 2021 年电动车的碳化硅 MOSFET 渗透率 约 9%，我们预计渗透率未来以每年 3%的速度增长，到 2025 年约为 21%。Model 3 主逆 变器电力模块使用共 48 颗 SiC MOSFET，加上车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车 载 DC/DC），我们估算一辆车所用 SiC 芯片数量在 60 颗以上，一片 6 寸 SiC 对应 4-5 台 电动汽车所需的 MOSFET，即 2021 年每辆电动车所需要的 SiC 晶片数量约 0.24 片。未 来，一方面随着双电机电动车占比增加，对 SiC 需求量仍有提升空间；一方面，特斯拉提 出在新一代产品上减少 SiC 器件用量，可能在远期对新车型上 SiC 用量有影响，现有车型 影响不大。以三年维度看，我们假设该数字将以每年 0.03 的数额缓慢增加。我们预测，到 2025 年国内新能源车需要的 SiC 晶圆片数量将达 117.94 万片。新能源汽车行业一个亟待解决的问题就是“里程焦虑”，提升充电速度就需要提升充 电桩的输出功率，则需要提升充电电压或电流。根据 Wolfspeed 数据，当前我国商用的主 流快充充电桩的功率为 100~150KW，电动汽车充电 400KM 里程所需的时间为 40~27 分 钟。若充电桩采用 350KW 大功率快充系统，400KM 里程所需充电时间可大大缩短至 12~15 分钟。提升充电功率可以通过提高电流或者电压两种方式来实现。然而，如果通过提升电 流来增大充电功率，会带来许多问题。因此提升电压以实现大功率快充成为行业的多数选 择。对于直流快速充电桩来说，充电电压升级至 800V 会带来充电桩中的 SiC 功率器件需 求大增。原因在于，采用 SiC 模块可将充电模块功率提高至 60KW 以上，而采用 MOSFET/IGBT 单管的设计还是在 15-30kW 水平。同时，和硅基功率器件相比，SiC 功率 器件可以大幅降低模块数量。因此，SiC 的小体积优势在城市大功率充电站、充电桩的应用场景中具有独特优势。随着超充、快充需求的增加，全 SiC 模块开始在充电桩上大量采 用，根据各公司官网参数，800V 架构的高性能充电桩大部分采用全 SiC 模块。目前，SiC 在充电桩中渗透率并不高。以直流充电桩为例，据 CASA 测算，电动汽车充电桩中的 SiC 功率器件的平均渗透率在 2018 年仅达到 10%。但随着 800V 电压时代的到来，SiC 渗透 率会不断上升，中国充电联盟预计到 2025 年，中国充电桩行业的 SiC 渗透率可达到 35%。近年来，中国新能源充电桩行业市场规模一直保持增长趋势，市场规模从 2017 年的 72 亿元增长至 2021 年的 418.7 亿元，复合年均增长率高达 42.2%。随着新能源汽车的超 预期增长，充电桩产业链有望迎来风口，根据充电联盟数据，预计 2023 年中国充电桩市 场规模将突破千亿元。
相关文章 深度分析：工业机器人国产化率提升 企业如何突破发展瓶颈？（图）05-062022年中国通信行业经济运行月度报告（附全文）03-13关键词：
