回顾 | 2021全球碳化硅衬底产能扩产潮的背后

下游需求触动全球碳化硅产业迎扩产潮

2021年，随着新能源汽车、5G 等应用起量，对碳化硅衬底需求升温，许多碳化硅衬底企业相继投入布局，今年下半年以来，不少厂商扩大投资产能、或以签长约方式确保上游材料稳定供应，碳化硅产业链的产能争夺战已然打响。

衬底是碳化硅产业链最核心的环节，直接制约碳化硅应用放量：碳化硅材料属于第三代半导体，碳化硅产业链分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用，衬底属于碳化硅产业链上游，制备工艺复杂，生长速度慢，产出良率低，是碳化硅产业链亟待突破的最核心部分，也是国内外厂商重点发力的环节。

全球市场上，6英寸SiC衬底已实现商业化，主流大厂也陆续推出8英寸样品。根据公开信息，Wolfspeed能够批量供应4英寸至6英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底，且已成功研发并开始建设8英寸产品生产线。此外，今年7月27日，意法半导体就宣布，制造出首批8英寸SiC晶圆片。

当前，全球碳化硅半导体产业市场快速发展并已迎来爆发期，国际大厂纷纷加大投入实施扩产计划，如碳化硅国际标杆企业美国科锐公司于2019年宣布投资10亿美元扩产30倍之外，美国贰陆公司、日本罗姆公司等也在今年也陆续公布了相应扩产计划。

近日我们也梳理了2021年内国内外碳化硅企业扩产情况：

一年之内全球碳化硅产能扩充的速度惊人，也让一部分行业人士产生了对碳化硅产能过剩的担忧，但事实究竟如何，我们可以再浅析一把：

碳化硅产业扩产潮的主要动因

1.碳化硅批量上车应用降本的主要手段

复杂的制造工艺流程和更高的原材料、技术要求大幅提高了碳化硅衬底的量产难度，进一步抬高了成本。

而2022-2025年是汽车领域碳化硅有望进入放量的时间窗口期，但碳化硅材料高昂的成本仍然是制约碳化硅上车应用的主要因素，诚然，碳化硅价格近几年快速下降，2020年较2017年下降了五成以上。

价格下降幅度会显著提高碳化硅器件的替代速度，从而反向刺激需求，形成正向循环。目前碳化硅器件价格已经下降到高端新能源车型可以接受的程度，随着晶圆尺寸做大和良率不断提升，但碳化硅材料未来仍有降本空间，碳化硅功率器件有望逐步向中低端车型渗透。

目前衬底端占据 SiC 产业链核心成本+技术高地，我们可以看到未来碳化硅材料成本的下降主要依托于：

1）增加产能规模摊薄研发成本及人力成本 ；

2）引入智能制造手段，增加生产效率 ；

3）继续提高并优化现有 PVT 长晶技术，改善切磨抛工艺，提高碳化硅衬底综合良率 ；

4） 开发颠覆性创新技术（如液相熔体长晶技术、激光切割技术、Grinding 技术等），突破现有传统技术的极限瓶颈，实现成本的显著下降。

预计未来几年，碳化硅衬底成本每年以 10%-20%的速度下行，产品价格不断下降叠加新能源汽车拉动，预计 SiC 2022 年将迎来增长拐点。

2.新能源市场的迅速扩容

1）新能源汽车市场

据中国汽车工业协会统计分析，2021年新能源汽车成为汽车行业最大亮点，连续7年销量全球第一。市场发展已经从政策驱动转向市场拉动新发展阶段，呈现出市场规模、发展质量双提升的良好发展局面，为“十四五”汽车产业高质量发展打下了坚实的基础。

2021年，新能源汽车产销分别完成354.5万辆和352.1万辆，同比均增长1.6倍，市场占有率达到13.4%，高于上年8个百分点。

对于未来几年新能源汽车的发展，近日中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高先生在行业会议上表示：“随着电池技术持续改进及成本下降，纯电驱动产品已经全面覆盖所有车型，具备了快速增长的基础。根据S型曲线，新能源汽车已经进入了陡峭的增长期”。他认为，明年市占率肯定能超过20%

天风证券称，按照这个需求量来测算，纯电动汽车占新能源汽车比重为 81%，以此数据假设，我国 2021-2025 年新能源汽车相关 8 英寸 SiC 晶圆需求为 25.4 万片、32.6 万片、41.9 万片、53.9 万片、69.2 万片， 6 英寸 SiC 晶圆需求我国为 45.1 万片、58.0 万片、74.5 万片、95.8 万片、123.1 万片。

2）光伏市场

2021年7月，欧洲光伏产业协会（Solar Power Europe ）发布了《2021至2025年全球太阳能光伏发电市场展望》第六版。预计未来 5 年全球太阳能总装机容量将达到以下 里程碑：2021 年 900 吉瓦， 2022 年将轻松跨过太瓦级里程碑，达到 1.1 太瓦， 2023 年 1.3 太瓦， 2024 年 1.6 太瓦， 2025年 1.8 太瓦。

未来五年，针对太阳能光伏发电的发展趋势，SolarPower Europe 预计：由于各国双碳目标的压力，此后太阳能光伏发电的占比将逐年增加。

SPE在报告中预测称，截至2025年，太阳能累计并网发电能力将达到1870GW。在最理想的条件下，至2025年年底，这个数字可能会达到2146GW。

中国光伏行业协会主办的光伏产业配套供应链发展论坛信息中称，国内需求占比在 2021 年为 30.02%，预测在 2022 年达到 33.96%，我们假 设 2023-2025 年占比均为 33%。简单换算得到，对应国内光伏逆变器新增装机量在 2020-2025 年分别为 40.71、 56.14、75.05、89.03、110.39 及 132.33GW。

中国光伏行业协会主办的光伏产业配套供应链发展论坛信息中预测，2022 年国内光伏新增装机量项目结构中，户用、工商业等分布式、 集中式分别占比 40%、40%及 20%。

对应美国国家可再生能源实验室发布的 2021Q1 太阳能光伏系统能源储存成本基准报告中发布的光伏逆变器价格，同时基于我们 给出每年降价 10%的假设，推算得到国内光伏逆变器市场空间在 2020-2025 年分别为 265.75、329.82、396.85、423.70、472.78 及 510.09 亿元。

据悉，IGBT 等功率半导体器件占逆变器成本约 15%，以此得到光 伏逆变器对应的功率半导体市场空间，在 2020-2025 年分别为 39.86、49.47、59.53、 63.56、70.92 及 76.51 亿元。市场空间不容小觑。

生产端看碳化硅衬底全球供应

目前，碳化硅晶片产业格局呈现美国全球独大的特点。

以导电型产品为例， 2018 年美国 占有全球碳化硅晶片产量的 70%以上，仅 Wolfspeed 就占据一半以上市场份额，剩余份 额大部分被日本和欧洲的其他碳化硅企业占据。

碳化硅产能全球占比：截至 2021 年 11 月 Wolfspeed 投资者报告披露其产能占比全球市场 份额高达 62%，第二名为 II-VI 占比 14%，第三名 SiCrystal 占比 13%，第四名为海力士占比 5%。

source： Wolfspeed 投资者交流日报告,天风证券研究所

如果来测算全球 SiC 产能，根据 Wolfspeed 官方战略展望报告，Wolfspeed（CREE）SiC 预计 2022 年产能为 167k sq ft， 2024 年为 242k sq ft，折合 8 寸晶圆 324.29 平方厘米面积测算，公司 8 寸产能将在 2022 年 达到 47.9 万片/年，在 2024 年扩张至 69.4 万片/年。

假设 Wolfspeed 的产能占比维持 62%的份额，那么预计 2022 年全球供应端折合为 8 寸的产 能为 77.3 万片，2024 年为 111.9 万片。与需求端的情况相比较来看，全球巨头纷纷扩产，加速争夺碳化硅这条“黄金赛道”是有非常充分理由的。

最后想用今年9月，安森美新上任总裁Hassane El-Khoury针对芯片供应问题做的回应来结束文章。

他说：“未来不会出现产能过剩的情况，虽然可能供应有所增加，但是增加的需求更加旺盛。一段时间过后，当需求趋于平缓，供应也会匹配着需求而来。比如智能电源和智能感知技术，如果智能电源技术发展起来且有了更多的产品，电动车领域也会在它的支持下有更长足地发展，多出来的产能会被电动车行业消耗，供应跟着产业走。”

文章数据来源：天风证券报告