有這么一群芯片廠商，芯片業(yè)務還沒咋整明白，就搞起了另外一門副業(yè)。而這個副業(yè)，跨度和芯片業(yè)務相比還賊大，一下子就跑到珠寶行業(yè)去了。

但該說不說，在這塊兒它們還整挺好。

天岳先進大伙都知道吧，就之前華為投資過的那個，每年靠著這門生意，就能賺個兩三千萬，幾乎占到總營收的兩成左右。就連之前招股書中透露的前五大客戶，里面的珠寶商也都占了兩三個。

搞半導體材料的中電科二（ 中國電子科技集團公司第二研究所 ），也專門搞了個珠寶業(yè)務，還自己創(chuàng)了個名叫 UNIMOSS 的珠寶品牌，目前已經擁有 10 萬克拉的產能了。

一家名叫天科合達的半導體公司，甚至還曾因為鉆石業(yè)務占比太高，被質疑科創(chuàng)屬性，最后沒上科創(chuàng)板。

當然，國外的一些芯片廠商也不例外，被特斯拉一把手捧起來的半導體供應商 Wolfspeed ，在 90 年代的時候，負責人就成立了一家珠寶公司，專門向 Wolfspeed 買鉆。為了保證合作的穩(wěn)定，兩家公司還簽訂了供應協(xié)議，現在協(xié)議已經被延長到了 2025 年。

珠寶？芯片？？怎么看都是兩個八竿子打不著的東西，它們又是怎么關聯(lián)到一起的？


為什么是賣珠寶？

其實仔細扒一下，就會發(fā)現上面的那些半導體企業(yè)，都有這么兩個共同點。

一是它們都是搞碳化硅半導體的，二是它們賣的珠寶，都是莫桑鉆。

碳化硅，關注新能源車領域的差友肯定不陌生。當時，馬斯克宣布把特斯拉 Model 3 主驅逆變器的硅基 IGBT ，替換成碳化硅 MOSFET ，直接就在新能源車領域掀起一陣碳化硅芯片替換潮，國內比亞迪、小鵬都紛紛入局。

碳化硅作為第三代半導體的代表，和硅材料半導體比，性能提升得可不止一點兒，在熱、化學、機械方面的穩(wěn)定性都上了另外一個 level 。

而好巧不巧，莫桑鉆，其實也就是碳化硅晶體。

在制備碳化硅半導體的過程中，隨便拿出個半成品晶體出來，打磨打磨就是莫桑鉆了?？催@成色、看這光澤，一點也不比真鉆石差。

所以，這些企業(yè)其實并不是有意想賣珠寶的。

說白了，就是因為技術不成熟，導致良品率不夠高，才會整出了這一門賣珠寶的生意。因為它們賣給珠寶商，能加工當莫桑鉆的碳化硅晶體，大都是 “ 不合格 ” 的芯片 “ 廢料 ” 。而這在目前的碳化硅芯片圈兒，其實是個普遍現象了。

最主要的原因，還是得怪和傳統(tǒng)的硅基半導體比，碳化硅的良品率有些太拉胯了。

一般來說，長晶、襯底和外延生長三個環(huán)節(jié)，是生產半導體用碳化硅最關鍵的三步，也是技術難度最大、成本最高的三步。比如長晶環(huán)節(jié)，就是在特定環(huán)境下，讓碳化硅粉末長成碳化硅晶棒，并且這些晶棒還有方向、尺寸要求。這也是最讓廠商頭痛的地方了，因為這過程 “ 又臭又長 ” ，而且有點像開盲盒。得看命！

碳化硅市場前景廣闊

碳化硅功率器件具有高頻、 高效、 高溫、 高壓等優(yōu)勢，是下一代功率器件的發(fā)展方向。受高效電源、電動汽車等行業(yè)的需求驅動，碳化硅功率器件未來市場容量將以超過30％的年復合增長率發(fā)展，預計2027年市場容量達到120億美元。

電動車共有四個部件可以用到碳化硅，分別是車載充電器OBC、DC-DC的變換器，以及DC-AC主逆變器。外延的生長環(huán)節(jié)碳化硅需要的溫度更高，退火的環(huán)節(jié)也需要溫度更高，摻雜的濃度、粒子濃度也會有一些不同，這是碳化硅技術的難點。

我們也看到碳化硅這些器件逐步在各個領域上得到了非常廣泛的應用，可以說是非常有潛力、發(fā)展的市場，尤其是在高壓電力的這塊應用場景上，無論是海外還是國內，核心的龍頭公司都紛紛在布局，像ST、CREE都對碳化硅的布局做得非常透。

行業(yè)的層面上來說，我們認為2020年往后看，行業(yè)復合增速在40％左右，目前全球市場是在5.5億美金左右，每年以40％的速度在增長，這是非常有潛力和增速的市場。

由于它有各種各樣的優(yōu)勢，目前在600伏以上的電力電子領域，比如說FPC電源、光伏逆變器、新能源汽車的電機控制器、車載充電機、DC-DC及充電樁有很多的應用，隨著價格的下降，在白色家電、軌道交通、醫(yī)療設備、國防軍工也會得到比較多的應用。

隨著電動汽車行業(yè)的需求驅動，現在的增長速度超過30％，也有的說40％到50％，總的來說增長的速度比較快，有一個機構預測到2027年碳化硅的功率器件的市場容量可以達到120億，還是比較可觀的數字。


碳化硅全產業(yè)鏈提速

作為第三代半導體材料，碳化硅相較于硅材料，具有大禁帶寬度、高擊穿電場、高飽和電子漂移速度、高熱導率、高抗輻射等特點，適合制造高溫、高壓、高頻、大功率的器件。

當前從光伏到新能源汽車，碳化硅下游市場需求旺盛，特別是隨著電動汽車和新能源需求的持續(xù)增長，對SiC材料的需求呈現出井噴式增長的態(tài)勢。國產碳化硅正在從產業(yè)化向商業(yè)化加速邁進。

從產業(yè)鏈來看，SiC產業(yè)鏈條較長，涉及襯底、外延、器件設計、器件制造和封測等一系列環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)的專業(yè)性要求較強，同時對技術和資本投入的要求也很高。

其中，碳化硅襯底和外延片的價值量占比超過一半，襯底成本最大，占比達47%；其次是外延成本占比為23%，成為決定碳化硅器件品質的關鍵。

襯底即通過沿特定的結晶方向將晶體切割、研磨、拋光，得到具有特定晶面和適當電學、光學和機械特性的潔凈單晶圓薄片，用于生長外延層，可分為半絕緣型及導電型。

SiC襯底市場高度集中，全球襯底前三名是Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、Rohm。國外廠商在兩類襯底市場中均占有主要份額。從半絕緣型SiC襯底市場份額來看，Wolfspeed、II-VI和山東天岳三家公司平分秋色，各占據約30%的市場份額。從導電型SiC襯底的市場份額來看，Wolfspeed占據超60%的市場份額，在SiC單晶市場價格和質量標準上有極大話語權，天科合達和山東天岳占比僅為1.7%和0.5%。

外延環(huán)節(jié)主要是在碳化硅襯底上，經過外延工藝生長出的特定單晶薄膜，襯底晶片和外延薄膜合稱外延片。

在半絕緣型碳化硅襯底上生長氮化鎵外延層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）外延片，可制成微波射頻器件，應用于5G通信等領域；在導電型碳化硅襯底上生長碳化硅外延層（SiC-on-SiC）制得碳化硅外延片，可制成功率器件，應用于電動汽車、新能源、儲能、軌道交通等領域。

SiC外延片屬于行業(yè)產業(yè)鏈中間環(huán)節(jié)，其中，Wolfspeed、ShowaDenko呈現雙寡頭壟斷市場，合計約占SiC導電型外延片95%的市場份額。目前國內相關外延廠商東莞天域和廈門瀚天天成等均已實現產業(yè)化，可供應4-6英寸外延片。中電科13所、55所、?？瓢雽w等也能供應外延片，整體產能仍有較大提升空間。

SiC器件環(huán)節(jié)主要負責芯片的制造，整體涉及的流程較長，以集合芯片設計、芯片制造、芯片封測等多個產業(yè)鏈環(huán)節(jié)于一體的IDM模式最為常見。

在器件制備方面，由于材料的特殊性，器件過程的加工和硅不同，采用了高溫工藝，包括高溫離子注入、高溫氧化以及高溫退火工藝。

在SiC器件市場，歐美廠商占據主要份額，90%以上份額被國外公司占據。根據Yole 2022年數據，ST占據了全球37%的市場份額，成為市場的領導者；其次是英飛凌占據19%的份額，緊隨其后的是Wolfspeed，占據了16%的份額。后面依次是安森美、羅姆和三菱電機等，這些廠商共同占據了全球80%以上的SiC市場份額，與各大車企及Tier1廠商互動密切。

國內廠商在SiC功率器件領域入局相對較晚，相關企業(yè)華潤微、士蘭微、斯達半導、時代電氣、泰科天潤、安徽長飛先進、派恩杰、上海瞻芯、中電科55所及13所等正積極布局碳化硅器件。

當前國內廠商仍處于發(fā)展初期，與國際巨頭存在一定差距。目前SBD國內已經量產，但至少相差一代；OBC方面，國內通過車企測試的只有一兩家；MOSFET方面，目前ST、英飛凌、Rohm等600-1700V SiC MOS已實現量產并達成簽單出貨，而國內目前SiC MOS設計已基本完成，多家設計廠商正與晶圓廠流片階段，后期客戶驗證仍需部分時間，在電流密度、減薄工藝、可靠性都亟需提升，因此距離大規(guī)模商業(yè)化仍需要時間。


國內廠商密集布局

碳化硅導電型襯底主要被Wolfspeed、貳陸公司與羅姆壟斷，三者市占率接近90%；半絕緣型襯底廠商主要有Wolfspeed、貳陸公司與天岳先進。天岳先進近日對投資者表示，已將濟南工廠的部分設備從生產半絕緣型產品向生產導電型產品轉換，正在建設的臨港工廠以導電型產品為主。

中信證券指出，晶體生長需要在苛刻環(huán)境下，通過精準控制環(huán)境參數，在多種晶型中選擇并長出目標晶型，過程緩慢且不可監(jiān)測，這對工藝和設備穩(wěn)定性都提出了很高要求，經驗累積時間長。晶盛機電于2017年起涉足碳化硅領域，相繼研發(fā)出4英寸、6英寸第一代、6英寸第二代及6英寸第三代晶體生長設備、核心晶體加工設備及配套工藝，并通過自有籽晶經過多輪擴徑，成功生長出8英寸N型碳化硅晶體?？仆柕腟iC動態(tài)測試機已經完成研發(fā)，并在多個客戶進入試用送樣階段。

器件廠商的國產碳化硅商業(yè)化進程則更快一些，華潤微第二代碳化硅二極管1200V、650V平臺已系列化三十余顆產品，在充電樁、光伏逆變、工業(yè)電源等領域實現批量供貨，碳化硅MOSFET第一代產品已在650V、1200V、1700V多個平臺系列化多顆產品，預計2022年下半年進入批量供應。揚杰科技開發(fā)出的650V 2A-40A、1200V 2A-40A碳化硅肖特基二極管已批量出貨，SiC 1200V 80mohm系列產品已經實現量產，1200V 40mohm產品也將在2022年第四季度推出。時代電氣開發(fā)了750V-3300V的SiC器件，批量應用于機車、動車、城軌、柔性輸電等領域。斯達半導應用于乘用車主控制器的車規(guī)級SiC MOSFET模塊開始大批量裝車應用，該公司新增多個使用該模塊的主電機控制器800V系統(tǒng)項目，推動銷售增長。

其他廠商的碳化硅產品也陸續(xù)推出，例如新潔能已推出1200V60mohmSiC MOSFET樣品，預計2022年下半年向客戶送樣測試，并將1200V17mohm、1200V32mohm、1200V75mohm等SiC MOSFET系列產品推向市場，主要目標市場是光伏逆變器和汽車廠商。東微半導初步獲得新能源車載充電機應用客戶的批量訂單，部分車載電子客戶已經使用該公司開發(fā)的并聯(lián)SiC二極管高速系列TGBT產品，實現對SiC MOSFET的替代。