深度金选|快充时代第三代半导体独领风骚，弯道超车的障碍在哪里？

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（原标题：深度金选|快充时代第三代半导体独领风骚，弯道超车的障碍在哪里？）

近期，国产 8 英寸碳化硅工艺节点加速跃迁，成本难题有望逐渐解锁，加之国产替代助推的形势下，国内第三代半导体产业当前最新进展到达什么地步？未来成长空间多大？

行业竞争日益激烈，产业链上哪些研发能力强、生产设备尖端的优质企业有望脱颖而出？

1、充电神器是怎么炼成的？

以碳化硅为代表的第三代半导体领域，是一个具有喷涌潜力的增量市场，尤其是新能源汽车产业如火如荼的当下，碳化硅正迎来全面爆发期。

相比于传统的硅基功率器件，碳化硅功率器件具备耐高压、耐高温、高频化等特性。因此，在实际应用中，碳化硅主要被应用于新能源汽车领域，可以令整车能耗更低、尺寸更小、行驶里程更长，能够很好解决新能源汽车“充电慢”以及“里程短”等问题，缓解新能源车里程焦虑问题。

以小鹏汽车为例，2022年小鹏汽车发布了全球首款搭载800V碳化硅车型G9，该车型电池电量从10%充至80%仅需15分钟，并且实现充电5分钟，续航超200公里。除此之外，理想、比亚迪(002594)、吉利等汽车厂商都采用碳化硅高电压充电的方式提升充电速度。

从产业链来看，SiC 产业链条较长，涉及衬底、外延、器件设计、器件制造和封测等一系列环节，其中，碳化硅衬底和外延片的价值量占比超过一半，衬底成本最大，占比达 47%；其次是外延成本占比为 23%，成为决定碳化硅器件品质的关键。

据方正证券(601901)测算，预计 2026 年全球 SiC 衬底有效产能为 330 万片，距同年 629 万片的衬底需求量仍有较大差距。在业内形成稳定且较高的良率规模化出货前，整个行业都将持续陷于供不应求。

具体来看，受新能源汽车及发电、电源设备、射频器件等需求驱动，2026 年碳化硅器件市场规模有望达 89 亿美元，其中用于新能源汽车和工业、能源的 SiC 功率器件市场规模为 60 亿美元，用于射频的 SiC 器件市场规模为 29 亿美元。

市场收益方面，TechInsights 表示，碳化硅市场收益在 2022 年至 2027 年期间将以 35% 的复合年增长率持续增长，到 2029 年，该市场规模将增长到 94 亿美元 ( 考虑各机构预测口径不同，2029 年有望超过 100 亿美元规模 ) ，其中中国将占一半。

正是在巨大的增长空间、盈利潜力驱使下，国内也涌现出一批碳化硅相应企业，积极规划碳化硅全产业链布局。其中，不少下游厂商反馈，车企正在加速导入国产碳化硅衬底、外延片，上下游厂商持续合作以共同改善良率，本土供应链的构建初具雏形。

8 英寸碳化硅衬底方面，据不完全统计，国内有十余家企业与机构正在研发，包含烁科晶体、晶盛机电(300316)、天岳先进、南砂晶圆、同光股份、天科合达、科友半导体、乾晶半导体、中科院物理所、山东大学等。赛微电子、三安光电(600703)、露笑科技(002617)等也有相关产能在投建中。

当前碳化硅市场呈现欧美日三足鼎立的局面，面对下游需求持续增长、碳化硅产品供不应求的形式，国内外厂商均在加速研发、扩产，垂直整合也成为碳化硅行业的主导趋势。

当前，碳化硅衬底行业高度集中，市场主要分为三大梯队，国内领军厂商起步较晚，但是正在冲刺第一梯队。据智研咨询统计，海外龙头企业寡头垄断，美国 Wolfspeeed 公司占据全球 60% 以上的市场份额，2015 年推出 8 英寸碳化硅衬底，位列市场第一梯队；

其他海外领军厂商如罗姆、II-VI、意法半导体等也相继开展衬底材料业务，到 2021 年已具备 8 英寸衬底的生产能力，海外领军厂商和我国衬底行业龙头企业加快产品研发，产品在国际上的市占率也在持续提升，处于第二梯队；

国内企业起步较晚，研发进度相比国外企业较慢，中小型衬底材料生产商技术处于借鉴和完善阶段，属于第三梯队。

2、弯道超车的障碍在哪里？

从技术进展来看，Wolfspeed、ROHM、英飞凌、ST 等国际碳化硅大厂已经纷纷迈入 8 英寸，并将量产节点提前到今年。国产碳化硅厂商基本以 6 英寸碳化硅晶圆为主，总体处于向 6 英寸加速实现量产、8 英寸布局研发的阶段，并逐渐退出 4 英寸市场。

一方面，大尺寸是碳化硅衬底制备技术的重要发展方向，6 英寸碳化硅晶片仍是市场主流产品，8 英寸衬底正在成为行业重要的技术演化方向。另一方面，进军 8 英寸衬底也被视为降低成本的关键之举。

实际上，第三代半导体材料也并不是毫无瑕疵，从碳化硅器件层面看，当前成本仍高于传统硅器件 3 到 5 倍。特别是今年 3 月份碳化硅“金主”特斯拉忍痛割爱，喊话未来减少 75% 碳化硅用量，被视为施压供应商意法半导体降低成本之举。

而相对于 6 英寸，8 英寸的面积增加了 78% 左右，由于边缘损耗减少，同等条件下从 8 英寸衬底切出的芯片数会提升将近 90%，因此，尺寸越大晶片的利用面积也越大。从产品使用效率上看，目前 6 英寸和 8 英寸的可用面积大约相差 1.78 倍，换言之，8 英寸制造将会在很大程度上降低碳化硅的应用成本。

从近期公司公告，国内多家厂商正在 " 破局 "8 英寸。

今年 5 月，天岳先进、天科合达签约英飞凌，供货碳化硅 6 英寸衬底、合作制备 8 英寸衬底；6 月，三安光电与意法半导体结盟升级，斥资 32 亿美元共建 8 英寸碳化硅外延、芯片合资代工厂，并计划通过三安光电全资子公司，投入 70 亿元建设年产 48 万片 / 年的 8 英寸碳化硅衬底；中电化合物也宣布与韩国 Power Master 签订了长期供应 8 英寸在内的碳化硅材料的协议，公司预计未来 3 年碳化硅产能将达到 8 万片。

尽管当前 8 英寸在快速发展，但实现量产的企业还只有 Wolfspeed。当前国内 8 英寸 SiC 晶圆量产面临较多的难点，比如衬底制备中 8 英寸籽晶的研制、大尺寸带来的温场不均匀、气相原料分布和输运效率问题、高温生长晶体内部应力加大导致开裂等，以及后续外延工艺、相关的设备发展等，均需要产业上下游紧密协同来攻克挑战。

不过，上述多项合作信息预示着，国内包括三安光电、天科合达、天岳先进在内，或已在推进 8 英寸碳化硅材料生产事宜。随着国内厂商获得国际功率半导体巨头青睐和结盟，积极追赶更为先进的 8 英寸工艺节点，考虑龙头企业规划，中电化合物的总经理潘尧波预计国产 8 英寸碳化硅将在 2025 年左右起量，国产厂商亦有望受益。

以上述提及的三安光电为例，大手笔投建碳化硅项目，无疑是基于广阔的市场前景。不过前景虽好，但是经营性“陷阱”也多。首先，碳化硅由于制造工艺复杂，杂质控制难度高，导致碳化硅生产良品率较低。目前，碳化硅良品率普遍在50%-60%之间。

其次，由于原材料昂贵、工艺复杂，碳化硅成本居高不下。一块6英寸碳化硅芯片是普通硅基芯片成本的2-3倍。正是出于降本考虑，特斯拉在3月份宣布下一代电动车将减少75%以上碳化硅用量。

一石激起千层浪，当日A股碳化硅芯片企业股价暴跌，碳化硅衬底企业天岳先进股价暴跌10%以上，三安光电当天跌幅也超过2%。因此，从技术路线来看，三安光电选择大手笔押注碳化硅芯片存在较大的不确定性。

总的来说，三安光电业务方向调整既立足于自身优势，同时又聚焦技术前沿需求和增长空间。传统LED芯片业务不景气，故而押注Mini LED，受广阔的市场前景吸引，进军第三代半导体碳化硅。

遗憾的是，近年来消费电子寒潮以及特斯拉宣布弃用碳化硅的重大利空，公司相关业务进度十分缓慢，业绩贡献有限，一定程度引发资本市场投资者担忧。目前来看，即便业绩持续下滑，三安光电市值仍接近800亿元以上，显然这得益于碳化硅芯片以及Mini LED芯片的成长空间，仅凭传统的LED芯片业务无法支撑高企的估值。

从当前热议的国产替代来看，三安光电碳化硅芯片仍处于早期发展阶段，其产能为1.5万片/月，仍与意法半导体等国际巨头存在较大差距，目前意法半导体市占率超过40%，远超三安光电。

另外，碳化硅核心零部件衬底技术仍由欧美国家掌握，国内天岳先进与国际巨头存在代差，由此可见，以三安光电为代表的第三代半导体企业要实现弯道超车，除了自身在技术、客户等维度不断强化之外，国内原材料供应链的国产化也是极其重要的一环。

当然，第三代半导体正处于发展初期，自然不可能无懈可击。价格相对高昂是第三代半导体产品最大的制约因素，不过随着各大供应商陆续扩大产能、加快技术研发，第三代半导体将有很大的成长空间，下游应用场景有望随产品单价下降而持续扩大。

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