导读

1、天花板的空间估计千亿级美金市场。第三代半导体材料还在起步期，增速极高，增量空间大，存量空间小。

2、电力电子领域，碳化硅适合中高压，650伏以上的电压等级；微波射频5G基站领域：氮化镓碳化硅是互补品的关系。

3、衬底和器件是两个技术门槛高的环节，与国外差距明显；位错国外可以达到1000/c㎡，国内目前是5000/c㎡，技术差距大约有5-8年时间差距；国外MOSFET已经大批量出货了，国内目前还是在二极管领域。

4、碳化硅投资强度：6寸的一台炉子300万，100台就是3个亿，100台炉子的产能大概是4万片。材料端3个亿，那4万片的器件线可能还要乘个3，也就是10个亿。

5、整个碳化硅器件它的一个价值量基本上衬底占50%，外延20%。剩下30%，工艺占20%，封装占10%。

6、外延这块是有危机的，因为外延本身它的技术门槛相对较低，除非体量做大了，体量不做大将来很有可能就被挤掉了；在这个领域要做设计企业很难，因为本身找代工的企业就不好找。

7、Cree在性能和可靠性中选择可靠性较强的平面型结构，瞄准在车上大规模使用。

Q：第三代半导体在半导体领域到底是怎么样的存在？

A：第三代半导体又称宽禁带半导体，现在比较成熟两个材料，一个就是碳化硅（SiC），一个氮化镓(GaN)，只能做分立器件。在整个半导体的这个领域当中，只占很小的一个领域。

存量方面：半导体领域最大的是集成电路。集成电路现在几乎100%都是用硅来做。整个半导体领域现在一年销售额大概是在五千亿美金左右。其中90%都是硅，剩余10%里才是非集成电路（分立器件约占5%）。

增量领域：例如新能源汽车、5G基站，是增速较快的领域，尤其在新能源车领域。但即使算上增量，可能天花板的空间估计千亿级美金市场。

总结一句话就是：第三代半导体材料还在起步期，增速极高，增量空间大，存量空间小。

Q:碳化硅与氮化镓之间的关系

A：一是电力电子领域（电流电压的功率变换）:它们两者之间有不同的赛道。碳化硅适合中高压，650伏以上的电压等级。主要应用场景是新能源汽车、光伏逆变器以及工业的一些应用领域。氮化镓适合中低压，650伏以下，主要应用场景是快充，手机快充消费电子快充等。

二是微波射频5G基站领域：氮化镓碳化硅是互补品的关系。是在碳化硅的基板上长一层氮化镓，叫碳化硅基的氮化镓，这样做出来的器件，就是微波射频器件，用在5G基站的功率放大器。现在5G基站里50%用碳化硅基的氮化镓器件，剩余50%用传统的硅器件。

Q：碳化硅各环节国内外现状

A:衬底：国内外差距很大最主要体现在尺寸，世界主流尺寸是6英寸，但目前国内主流还是在4英寸，而且国外Cree已经研制出8英寸，最快2022年底可能就能进入市场，而国内现在6英寸还是小批量供应，所以尺寸上体现出技术差别，另外衬底品质上差别，体现在是否完美，技术中有两个指标，微管和位错，微管部分国内外差别不大，都是每c㎡小于1个，位错国外目前Cree可以达到1000/c㎡，国内目前是5000-1万/c㎡，技术差距大约有5年时间差距。

外延：整体来看，碳化硅领域，技术瓶颈较低的是外延，目前外延有商用商业化设备的主要有两家国外企业，一家是意大利的LPE，另一家是德国的Aixtron，因为这两家公司在卖设备的时候也会带工艺，所以技术门槛不是太高，大约一千万左右就能买一台设备就可以做出合格的外延产品，后续的研发主要体现在让厚度更厚，性能更好以及在保证品质的情况下降成本，因为器件中衬底成本大约占到50%，外延成本在20-25%，所以外延工艺控制好，成本可以降低很多。

器件：另一个门槛较高的就是器件，器件的难度体现在工艺步骤很多，比如1个二极管大约几十步工艺，1个MOSFET大约上百步工艺，另一方面前期需要大规模投资，衬底一条产线可能几亿，器件至少在10亿人民币以上，核心问题还是工艺步骤多及一些核心高温工艺，如高温栅氧高温注入等。

目前国内外差距主要体现在，国外MOSFET已经大批量出货了，国内目前还没有能够大规模供货的企业，原因是因为国内目前还是在二极管领域，在三极管领域技术还是稍有滞后，同时二极管部分动静态指标也有一定差距，虽然电流电压等级参数相同，但导通电阻、开关损耗等相对有差距，意味着当真正面临使用阶段，效率会有一定差距。

除此之外，用在消费电子、工业、车规可靠性不同，目前车规级国内还没有企业能供货，特斯拉是意法半导体供货，比亚迪汉据行业内有传言是英飞凌供货，所以这部分就是器件上与国外还有一定差距。

封装：封装环节的核心矛盾在于，碳化硅材料的主要特性是高温高频，但目前封装还是照搬硅封装，所以高温高频性能并不能得到有效发挥，但这部分国内外都还没有突破，国内斯达半导体在做硅封装模块比较优秀，目前在碳化硅方面也有布局。

应用：最后是应用部分，应用需要量大才有技术问题显现及突破，目前国内大部分车企，比亚迪，北汽、宇通、蔚来等都有相应平台在做。

Q:碳化硅的投资强度？

A：投资强度上，4寸的已经没有投资意义了，预计还有3年的生存期，之后基本上就淘汰出市场。6寸的，按炉子算的话，一台炉子大概300万人民币，那么100台就是3个亿。8寸的现在还没法去算，因为国内还刚开始研发出来。就投资强度而言，6寸到8寸，预计最大也就翻一番。如6寸一台炉子300万人民币，那么8寸的炉子最多600万，可能还不到。炉子还好，关键是后面的加工线还远远滞后。不管是切割还是磨抛，机台目前都还没有。单台炉子算的话，600万这个投资强度都多了。

外延端基本上都兼容，设备都是商用的设备，如Aixtron、LPE等。买一套设备就会有相应的工艺匹配，就可以做出好的产品。只不过需要去调工艺，来更好的降低成本。外延机台投资强度就是一台1000万。

器件的投资强度会更大一些，因为它工艺需要的机台、步骤都会比较多，光刻、刻蚀、镀膜以及后面的封装等等，所以这块的投资强度会更大。比如刚刚说的6寸的一台炉子300万，100台就是3个亿，100台炉子的产能大概是4万片。材料端3个亿，那4万片的器件线可能还要乘个3，也就是10个亿。总体来说比IC的投资相对要低很多。

Q：整个碳化硅器件它的一个价值量或者说一个成本拆分大概是怎么样？

A：这块基本上衬底占50%，外延20%。剩下30%，工艺占20%，封装占10%。毛利率的话，国内厂家毛利率要比国外更低一点。衬底这个环节，平均毛利率应该能到40-45%左右。外延这个环节毛利率比较高，50-55%左右。器件这个环节相对低一点，因为成本还是比较高，控制得好的话可以到35-40%。封装这一块不好说，传统的封装毛利率比较高，但碳化硅如果用硅的封装，性能会受到很大的限制。真正给碳化硅量身定做的，适合高频高温的封装，这一块成本会很高。目前封装这一块市场还没有一个很好的平衡，本身这一块的研究也比较滞后。真正要说这一块利润的话，我觉得应该和器件环节相当。

Q：衬底，外延、器件、封装的格局。国内厂商它在氮化镓跟碳化硅上面跟海外的一些厂商的差距。

A：碳化硅或者第三代半导体，实际上国内跟国外差距还是不小。虽然我们相对 IC这个领域，第三代半导体之间的差距要小一点，但是在我看来也至少有5-8年的差距。这种差距体现在多方面，比如材料端，尺寸就有差距。一个尺寸到另一个尺寸差不多就需要花5年的时间，也就意味着我们现在没有8寸的，可能5年之后8寸的会慢慢出来。另一方面，在材料品质上也有差距。碳化硅最核心的一个品质就是位错密度。国际上现在平均是每平方厘米1000个，国内是5000个左右，大概是5倍。位错密度直接决定了器件的可靠性和稳定性的问题。

外延这个环节相对来说差距小一些，因为本身这个环节技术门槛相对低一点。设备是商用的设备，这块实际上国内外差距不大，就是有差距，也不会是5年，觉得最多就一两年差距，主要是控成本的差距以及材料的一致性、可靠性的问题上。国内有两家还不错，东莞天域、瀚天天成都是不错的企业。

器件上的差距也不小。国际上三极管、MOSFET产业化要比SBD晚了将近10年，因为它难度大。国内这一块可以说研发成功了，但是真正产业化供货MOSFET基本上还处于创业阶段。真正产业化的还是以SBD为主，不管是国内做得最早的碳化硅器件泰科天润，还是湖南长沙的线，主要是以SBD为主。国外都是大批量的生产MOSFET，而且在真正的器件用量上，MOSFET、三极管体量远远大于二极管。单说二极管的话，实际上它也有代替的产品，现在国际上也到第7代了。国内实际上至少要晚一代，晚一代就意味着同样规格的器件，性能就会要落后于别人。性能落后于别人，最终到电路上效率就会低，所以这就是差距。这就是国际上的竞争。

Q:外延和设计这两个环节怎么看？

A:外延这块是有危机的，因为外延本身它的技术门槛相对较低，除非体量做大了，体量不做大将来很有可能就被挤掉了。有两种可能，一种是被上游的衬底厂商给挤掉，因为他有彻底再做外延，很容易做上去。另一种也是可能会被下游的器件厂商给挤掉。因为这两个环节技术门槛都比较高的，它们往技术门槛比较低的地方去是比较容易的。所以没有体量就意味着没有规模经济带来的价格优势，就很容易被挤掉。瀚天天成，东莞天域这两家也是不错的，一直这么多年体量也不错，所以在这个领域确实没有看到新的企业进来，也许正是看到了这个状态，也不敢进来，进来以后就没有生存空间。

设计这块，很多新进入的玩家一开始走的设计路线。其实，在这个领域要做设计企业很难，因为本身找代工的企业就不好找，代工企业的技术能力有多强也不好说。这个领域代工体系还没有建立，代工体系的建立需要时间，这期间找谁去做，实际上自己有工艺线，就能很快生产出。另外，代工本身费用高，周期长，三五个周期才迭代出来，根本赶不上人家的速度，在分立器件方面，IDM为王，若干年后代工体系可能才会慢慢出来。设计企业想要进入车企供应链更难，很多主机厂希望是一个具备IDM技术的企业，因为车载应用要求的一致性和可靠性非常高，包括产出、产线的固定。

Q：Cree器件采用平面型结构，罗姆是沟槽型（trench），这个会不会有什么不同？

A：确实两者的技术路线不太一样。Cree是做了平面结构的MOSFET。罗姆是沟槽型trench。trench实际上从技术先进性上来说应该更好一些，trench结构的器件的性能也会更好。所谓的性能更好，就是它的脉压还有导通电阻在当下实验室测试、出场测试的时候性能都会很好。但是碳化硅器件我们需要在性能和可靠性两者之间做平衡。我一般把性能理解成一个爆发力，把可靠性比喻成持久力。一个器件不仅需要有爆发力，同时也需要有持久力。实际上trench的这种结构，它可以提升性能，但是这种trench结构，它的可靠性方面会有本质的缺憾。

当然也有办法去改善它，改善意味着成本又会上去。所以这两种技术路线，Cree可以看出来是比较保守的，他用平面的结构，它可靠性很好，可靠性好就损失了一部分的性能。然后就看什么资产上用了。对于车用来说，对于可靠性的要求更高。因为车使用上基本是10年以上，不是说今天开得很好，过了两年就不行了。所以Cree为什么一直坚持平面型的结构，他是要瞄准了在车上大规模的使用。trench的结构的可靠性也能提升，提升就意味着成本会上升。性能也好了，可靠性也好了，但是价格贵了，你愿不愿意买单？实际上又回到了一个你愿意买碳化硅还是硅的问题。

Q:上碳化硅半绝缘衬底产能的为啥很少？

A: 一是：半绝缘目前主要用在5G基站建设，现在基站建设放缓了，而这一块已经远远不能算是一个卖方市场了。而为什么国内这些企业如天岳先进还都在起来呢，原因是因为半绝缘这一块属于军用的，国外是有禁令的，所以国内企业活得还好。实际上这有一个很大风险，一旦美国放开这个市场，国内做半绝缘的日子就很难受了。像Cree、II-VI，良品率远远大于国内，所以他们是可以压价格的，甚至价格可能直接降到一个低于我们成本的一个概念。价格降到这个程度，卖多一片，就亏多一片，这是个风险点。

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