作為推動能源變革的關鍵技術，Infineon、ON Semi等功率半導體巨頭們已將SiC視為未來十年業務增長的強勁動能。然而，原材料與關鍵設備的緊缺持續干擾著全球SiC供應鏈的穩定，“擴產”將成為未來幾年活躍于產業的關鍵詞。

根據Wolfspeed預計，2022年全球碳化硅器件市場規模達43億美元，2026年碳化硅器件市場規模有望成長至89億美元。當前SiC功率器件價格較高，是硅基IGBT的3~5倍左右，但憑借優異的系統節能特性，SiC器件開始在新能源汽車、光伏、儲能等領域替代硅基器件。

過去幾年中，IDM廠商在12英寸晶圓廠上投資了數十億美元，用于制造IGBT等硅基功率元件，這使得完全折舊的6/8英寸晶圓廠現在可用于支持SiC大規模生產。當然，IDM廠商需要額外添置一些SiC專用生產設備，這包括超高溫CVD反應器、高溫高能離子注入機、高溫氧化爐、晶圓級測試設備等。

硅晶圓在90年代經歷了從6英寸到8英寸的轉變，隨后在大約十年后轉向12英寸晶圓。SiC正在經歷著同樣的事情，當前絕大多數SiC功率元件仍然依靠在6英寸晶圓上進行生產，而為了進一步降低成本并擴大SiC滲透率，Wolfspeed等一線廠商已目光投向8英寸。這十分困難，但不得不做，我們可以看到Wolfspeed Mohawk Valley Fab的實際量產時間已經被一再推遲，這同樣關系到其近幾個季度糟糕的財務狀況。


安森美戰略轉型：all in碳化硅

安森美是全球汽車半導體龍頭，聚焦智慧電源及智慧感知業務。安森美前身為1999年摩托羅拉分拆的半導體部門，2000年美股上市，后陸續收購眾多半導體制造商，在全球建立生產基地和設計工廠。2021年，公司收購碳化硅廠商GTAT，增強碳化硅領域布局實力。2021財年，公司實現營收67.4億美元，同比增長28.13%；歸母凈利潤10.1億美元，同比增長339.13%。

戰略轉型：all in碳化硅，彰顯汽車野心。安森美收入包含電源方案部（功率）、先進方案部（模擬、混合信號、邏輯）及智能感知部（CIS），下游涵蓋汽車、工業、通訊、消費等。2020年12月，El-Khoury出任公司新CEO；2021年8月，公司變更品牌名（去“半導體”化）及LOGO，彰顯對于汽車下游的重視。碳化硅作為遠期核心增長點，在公司營收比重不斷提升。而IDM轉Fab-liter模式，也切實推動公司盈利能力改善。

激進擴產：或為彈性最大玩家。自2021年轉型以來，公司資本開支占營收比例從2021Q1的5%提升至2022Q2的10%。2022年9月，安森美在捷克羅茲諾夫擴建的SiC工廠落成，未來兩年內產能將逐步提高16倍。客戶端，公司不斷取得突破，市場預期其進入北美大客戶并取得可觀的訂單金額。市場普遍關注Wolfspeed，對于安森美的研究相對較少，我們認為安森美將成為碳化硅器件市場格局的最大變量。

供需測算：中短期格局偏緊，國產窗口期尚未關閉。根據Yole統計，2021年碳化硅器件端，安森美份額為7%，我們預計未來將持續提升；CR5之外的份額為12%，國產化率目前較低。碳化硅市場需求飽滿，汽車市場的確定性增長，疊加儲能等新興領域出現，經我們測算，到2025年，全球碳化硅器件市場規模有望達到74.3億美元。我們判斷，2025年前，供需將持續趨緊，國產將留有一定的發展窗口期。

SiC廠商逐步完成襯底布局

全球領先的SiC器件供應商ST、英飛凌、Wolfspeed、ON Semiconductor、Rohm等基本上都有自己相對穩定的襯底供應渠道。

Rohm于2009年收購了德國SiC襯底和外延片供應商SiCrystal。SiCrystal是一家總部位于德國紐倫堡的SiC晶圓制造商。羅姆從2010年開始在全球率先量產SiC MOSFET，至此，羅姆已經推出了第四代SiC MOSFET。將本產品用于車載逆變器時，與使用IGBT相比，功耗可降低6%。對延長電動車的續航里程很有幫助。雖然公司規模不是很大，但SiCrystal的關鍵技術已作為SiC功率半導體廣泛應用于全球電動汽車，公司已成為SiC晶圓市場的領先企業之一。

自2019年收購瑞典SiC襯底供應商Norstel以來，該公司一直在考慮IDM模式。但Norstel在瑞典的產能有限，ST不得不依賴與Wolfspeed的長期SiC晶圓供應協議，為ST供應150mm SiC裸晶圓和外延晶圓。因此，2022年10月，ST宣布將在意大利建立一個集成的SiC襯底制造工廠，該工廠將與意法半導體位于意大利卡塔尼亞的工廠現有的SiC器件制造工廠一起建設。生產150mm SiC外延基板的工廠。據 Yole Intelligence 化合物半導體和新興基板團隊的首席分析師 Ezgi Dogmus 稱，這使 ST 到 2024 年能夠達到 40% 的內部基板采購。

2022年12月初，ST宣布與Soitec合作開發SiC襯底制造技術，并在其未來200mm襯底制造中采用Soitec的SmartSiC技術為其器件和模塊制造業務提供支持，并有望實現中期量產。ST還暗示在不久的將來開發200mm SiC晶圓。

2021年11月1日，安森美半導體收購SiC襯底供應商GT Advanced Technologies（“GTAT”），實現產業鏈垂直整合，確保產能和品質的穩定性。安森美半導體是目前為數不多的能夠提供從襯底到模塊的端到端 SiC 解決方案的供應商之一。此外，為滿足市場對SiC需求的加速增長，安森美半導體仍在大力投資擴產：2022年8月11日，安森美半導體位于新罕布什爾州哈德遜的SiC工廠竣工。建成后，碳化硅（SiC）產能將同比增長5倍；2022 年 9 月，安森美半導體將在捷克共和國羅茲諾夫完成其擴建的碳化硅 (SiC) 工廠。

這些廠商雖然通過收購建立了自己的襯底供應，但產能還遠遠落后，因此仍與全球最大的SiC襯底和外延片供應商Wolfspeed綁定。Wolfspeed約占全球總量的60%。SiC 晶圓產能的百分比。2022年，Wolfspeed全球首家8英寸SiC工廠啟動，小規模試產正在進行中。預計在今年上半年完成初始認證并開始供貨，這也向行業發出了一個積極的信號。

2022 年 10 月，Wolfspeed 宣布了一項耗資 65 億美元的多年產能擴張計劃，其中包括在公司最先進的 200 毫米莫霍克谷工廠以及北卡羅來納州 445 平方英尺的工廠安裝額外設備。一畝碳化硅材料廠的建設將使公司現有材料產能擴大10倍以上。第一階段的建設計劃于公司 2024 財年末完成。博格華納向 Wolfspeed 投資 5 億美元，以確保高達 6.5 億美元的碳化硅器件年產能供應。

不過近年來，Wolfspeed也開始向SiC器件如SiC MOSFET、SiC二極管、SiC模塊等領域延伸。根據Wolfspeed發布的消息，未來包括奔馳、捷豹路虎在內的電動汽車都將采用Wolfspeed的SiC器件提供動力。

對于這種競爭與合作的關系，Wolfspeed CEO Gregg Lowe此前表示，公司將以同樣的優先級支持這兩種不同的商業模式。他認為，未來10年，Wolfspeed仍將與這些半導體客戶和競爭對手保持良性的競爭關系。Wolfspeed 需要合作伙伴幫助功率半導體行業從硅器件向碳化硅器件轉型。

誠然，對于碳化硅這樣性能優異、產業急需、但挑戰重重的材料，在競爭中合作、在合作中共贏是產業快速發展的主要手段。

綜上所述，可以看出在SiC襯底方面，ON Semiconductor有GTAT，ST有Norstel，Rohm有SiCrystal，Wolfspeed自己生產SiC襯底。為什么SiC領域會出現這樣的發展趨勢？北京市半導體行業協會副秘書長朱晶表示：“之所以出現這種趨勢，主要是因為碳化硅供需極度失衡，碳化硅襯底的需求量非常大，被業界認為產業成為長期持續的趨勢，SiC襯底的產能因良率問題無法滿足快速增長的需求，導致器件廠商“囤貨”的沖動。


SiC材料特性優異，新能源汽車、光伏驅動行業成長

SiC電氣特性優越，有望成為最具前景的半導體材料之一。半導體材料位于半導體產業鏈最上游，屬于芯片制造與封測的支撐性產業，是半導體產業鏈中細分領域最多的環節。近年來，全球半導體材料市場規模穩健增長，而從被研究和規模化應用的先后順序看，半導體材料發展至今已經歷了三個階段。其中，以SiC為代表的第三代半導體，具備耐高壓、耐高溫和低能量損耗等優越性能，可以滿足電力電子技術對高溫、高功率、高壓、高頻及抗輻射等惡劣工作條件的新要求，有望成為半導體材料領域最具前景的材料之一。

碳化硅下游應用廣泛，新能源汽車、光伏等驅動行業成長。SiC產業鏈包括上游SiC襯底材料的制備、中游外延層生長、器件制造以及下游應用市場。從下游應用看，SiC襯底可分為半絕緣性襯底和導電性襯底，其中半絕緣SiC襯底主要用于制作微波射頻器件，用于5G通訊、雷達等高頻需求領域，導電型襯底則用于制作功率器件，用于新能源汽車、光伏發電等高壓需求領域。近年來，SiC功率器件在下游應用中嶄露頭角，應用范圍已從傳統的消費電子、工業控制、電力傳輸、計算機、軌道交通等領域，擴展至新能源汽車、風光儲、物聯網、云計算和大數據等新興應用領域，其中新能源汽車、光伏等領域的快速發展給SiC帶來增量需求，驅動碳化硅行業不斷成長。據Yole預測，到2025年，全球SiC市場規模將達到25.60億美元，2019-2025年復合增速高達29.53%。

政策支持+成本下降，碳化硅國產替代有望加速。近年來，國家陸續出臺政策鼓勵SiC行業發展與創新，疊加SiC襯底向大尺寸演進，有效提升材料使用率，以及晶棒、襯底良率持續提升，未來碳化硅器件的生產成本有望持續下降，預計在高電壓場景中將先具備替代優勢。目前海外廠商在碳化硅領域占據先發優勢，國內企業仍在起步階段，技術不斷追趕同時產能尚在爬坡，隨著國內企業產品得到驗證進程加速，下游廠商認可程度不斷提升，海外企業與國內企業差距相對縮小，國產替代具備廣闊的市場空間。