深度分析| 碳化硅的投資思考
深度分析| 碳化硅的投資思考
第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) 2022-02-18 17:31
本文作者：滿川愛潛水
本文從碳化硅的4點(diǎn)核心行業(yè)環(huán)境出發(fā)，闡述3個(gè)備受關(guān)注問題的看法，以及在目前情形下的2點(diǎn)投資思路，供與各位專家老師探討。
核心的行業(yè)環(huán)境：襯底產(chǎn)能、器件結(jié)構(gòu)、晶圓尺寸、國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)；
關(guān)注的投資問題：SBD VS MOS、車規(guī)VS 非車規(guī)、Fabless VS IDM、Si 利潤水平 VS SiC 利潤水平；
傾向的投資領(lǐng)域：優(yōu)先考慮“外延片&器件制造”組合或“車規(guī)&模塊”組合，其次考慮“IDM&SBD”組合或“CIDM&MOS&高質(zhì)量客戶群體”組合。
01 核心行業(yè)環(huán)境
一、襯底產(chǎn)能
高品質(zhì)襯底材料高度集中，CR3逐步提高材料自用比例，幾大IDM瓜分剩余主要產(chǎn)能，未來幾年，若國內(nèi)襯底廠商沒有顯著進(jìn)步，材料產(chǎn)能大概率依舊會(huì)是二三線器件廠商成長的天花板。
當(dāng)下市場供應(yīng)由襯底驅(qū)動(dòng)。緊缺產(chǎn)品交期大概是1年至1.5年，這么緊俏的市場為啥一時(shí)半會(huì)擴(kuò)不出來產(chǎn)能？
根據(jù)派恩杰創(chuàng)始人公開訪談的數(shù)據(jù)顯示，Wolfspeed目前等效6寸片的產(chǎn)能規(guī)模約為6萬片/月，按照其50%市占率測算，全球等效8寸片的產(chǎn)能規(guī)模6.4萬片/月，對于傳統(tǒng)的功率大廠買幾臺(tái)SiC的專用設(shè)備，在制造環(huán)節(jié)擴(kuò)產(chǎn)還是相對容易的。主要問題還是在上游的材料環(huán)節(jié)，Wolfspeed、ROHM、ⅡⅥ三家掌握了大概80%的襯底產(chǎn)能，三家的擴(kuò)產(chǎn)節(jié)奏整體限制了市場產(chǎn)能供給。
未來三年市場依舊由襯底產(chǎn)能驅(qū)動(dòng)。根據(jù)Wolfspeed最新的投資者大會(huì)（2021年11月）所公布的數(shù)據(jù)顯示， Wolfspeed預(yù)計(jì)2022年和2024年的產(chǎn)能分別為90萬片和130萬片（折算6寸），其中8英寸分別為12萬片和17萬。假設(shè)Wolfspeed繼續(xù)維持全球50%的市場份額，那么全球2022年和2024年市場銷量折合6英寸分別約為180萬片至260萬片。目前高質(zhì)量襯底的應(yīng)用主要集中于CR3，以國際IDM大廠收購的NORSTEL、GT-Advanced廠商的襯底產(chǎn)能還較低，以國內(nèi)廠商為代表的襯底廠商的產(chǎn)品良率、品質(zhì)和生產(chǎn)效率還有一定差距，如果后期在技術(shù)和產(chǎn)能的追趕上沒有重大進(jìn)度，短期看中高功率器件產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要還受襯底CR3控制。
CR3逐步提高材料自用比例。根據(jù)Wolfspeed投資者大會(huì)（2021年11月）數(shù)據(jù)顯示，2021財(cái)年襯底材料和芯片對營收的貢獻(xiàn)相差不大，但是預(yù)計(jì)2024年后，Wolfspeed的營收將由2/3來自芯片產(chǎn)品。我們再看ROHM 2025年希望能夠獲取大概30%的市場份額，目前其襯底和器件的市場份額均低于20%，且器件的市場份額較低，如果要完成30%的市場份額目標(biāo)，戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型向器件的方向發(fā)力是必然的戰(zhàn)略路徑。再看ⅡⅥ公司最近的動(dòng)作，從通用技術(shù)獲得了器件和模塊的制造技術(shù)，ⅡⅥ也盯上了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的大蛋糕。
圖片來源：水深三米
幾大IDM瓜分剩余主要產(chǎn)能。根據(jù)Wolfspeed投資者大會(huì)（2021年11月）數(shù)據(jù)顯示，2024年后，Wolfspeed的營收將由三分之二來自芯片產(chǎn)品，如果按照材料65%的成本占比測算，2021年和2024年的材料自用比例從40%提高到了56%。根據(jù)目前Wolfspeed 5年內(nèi)長期產(chǎn)能協(xié)議15億美金，結(jié)合其未來的營收和材料銷售比例預(yù)測，大部分的材料產(chǎn)能已經(jīng)被幾大IDM廠商預(yù)定，后期的襯底供應(yīng)的格局大概率不會(huì)有顯著的變化。
二、晶圓尺寸
8寸晶圓的成本效益顯著高于產(chǎn)業(yè)預(yù)期。
關(guān)于8英寸，前期大家對其成本效應(yīng)有不同的看法，有不少觀點(diǎn)是8英寸的機(jī)臺(tái)設(shè)備太貴，導(dǎo)致分?jǐn)偝杀具^高。根據(jù)Wolfspeed最新的投資者大會(huì)（2021年11月份）所公布的數(shù)據(jù)顯示，以32平方毫米的MOSFET裸片為例，預(yù)計(jì)2024年8英寸晶圓廠的單顆裸片成本是目前6寸廠的37%！
Wolfspeed 2019年開始建設(shè)8英寸材料和晶圓制造工廠，且高度自動(dòng)化；預(yù)計(jì)2022年開始爬坡，2024年達(dá)產(chǎn)。達(dá)產(chǎn)后，8寸材料達(dá)到材料產(chǎn)能的一半。根據(jù)最新的投資者說明會(huì)，良率方面，8寸在做完化學(xué)機(jī)械拋光CMP后的良率可到90%以上。裸片數(shù)量方面，2024年，以32平方毫米的裸片為例，從六寸晶圓擴(kuò)大到八寸晶圓，PDPW增加了近90%。自動(dòng)化程度方面，Wolfspeed的4寸和6寸的潔凈間和設(shè)備還主要基于LED的生產(chǎn)環(huán)境，8寸是Wolfspeed第一個(gè)真正意義上的功率器件工廠。
2024財(cái)年MVF晶圓廠的單顆MOSFET裸片成本降低63%，其中28%的降本來自良率提高，25%來自規(guī)模效應(yīng)，另有10%來自自動(dòng)化減少的人工和生產(chǎn)周期。
圖片來源：水深三米
三、器件結(jié)構(gòu)
國內(nèi)外的SiC MOSFET的器件結(jié)構(gòu)存在代際差距。
（一）硅基器件結(jié)構(gòu)的摩爾定律
器件結(jié)構(gòu)專利非常難繞開：各類器件結(jié)構(gòu)的工藝專利相對有一定的空間規(guī)避，但器件結(jié)構(gòu)由于太過于基礎(chǔ)，專利繞不開，除了侵權(quán)就基本只能等專利過期或交專利授權(quán)費(fèi)。IGBT在前5代結(jié)構(gòu)每一代都是碾壓式的性能和成本優(yōu)勢，5代后優(yōu)勢放緩。
目前IGBT第5代結(jié)構(gòu)專利已過期，第6代算是第4代的加強(qiáng)版。英飛凌器件結(jié)構(gòu)的技術(shù)壁壘給性能成本帶來的邊際效益已經(jīng)沒那么明顯，近幾年國內(nèi)IGBT迎來了大發(fā)展。
圖片來源：斯達(dá)半導(dǎo)體招股書
（二）SiC MOSFET結(jié)構(gòu)大概率重走IGBT老路
可量產(chǎn)的SiC溝槽結(jié)構(gòu)高度稀缺。目前平面結(jié)構(gòu)的廠商主要包括Wolfspeed、ST、Microsemi，國內(nèi)批量的有APS、瞻芯、瀚芯、派恩杰這幾家Fabless企業(yè)，溝槽結(jié)構(gòu)已量產(chǎn)的有ROHM、英飛凌。據(jù)公眾號碳化硅學(xué)習(xí)筆記研究信息顯示，目前業(yè)界能夠量產(chǎn)的SiC溝槽結(jié)構(gòu)僅有ROHM的雙溝槽結(jié)構(gòu)、英飛凌的半包溝槽結(jié)構(gòu)、日本住友的接地雙掩埋結(jié)構(gòu)。
圖片來源：Yole經(jīng)修改
溝槽結(jié)構(gòu)成本和性能優(yōu)勢明顯。目前ROHM Gen3結(jié)構(gòu)（Gen1 Trench結(jié)構(gòu)）的芯片面積相當(dāng)于是Gen2（Plannar2）的75%，同一芯片尺寸的導(dǎo)通電阻可降低50%。
圖片來源：ROHM
再看 ROHM Gen4結(jié)構(gòu)（Gen2 Trench結(jié)構(gòu)）的性能。在不犧牲短路耐受時(shí)間的前提下，成功地使導(dǎo)通電阻比以往產(chǎn)品降低約40％，通過大幅降低柵漏電容（Cgd），成功地使開關(guān)損耗比以往產(chǎn)品降低約50％。
圖片來源：ROHM
SiC MOSFET的器件結(jié)構(gòu)目前看在重走IGBT的路，國內(nèi)廠商如果無法突破溝槽結(jié)構(gòu)的專利壁壘，一直在平面結(jié)構(gòu)演進(jìn)的話，那么代際的差距可能還會(huì)逐步拉大。
四、國內(nèi)擴(kuò)產(chǎn)
國產(chǎn)襯底的大規(guī)模投產(chǎn)正在進(jìn)行中，襯底的良率、效率、品質(zhì)作為重要變量，對國內(nèi)器件廠商未來的成本結(jié)構(gòu)、產(chǎn)能瓶頸會(huì)有較大影響。
目前國內(nèi)產(chǎn)能不足20萬片，未來，據(jù)中國電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)SiC襯底在建和已建成的項(xiàng)目就低于30個(gè)，項(xiàng)目總規(guī)劃投資額超過300億元人民幣，預(yù)計(jì)規(guī)劃產(chǎn)能超200萬片/年。這里面很多產(chǎn)能可能難以最終落地，但是僅考慮天岳、天科、露笑、同光、爍科、三安等幾家相對靠譜的廠商，幾年內(nèi)投產(chǎn)100萬片/年的產(chǎn)能看著還是蠻有希望的，而Wolfspeed 2024年預(yù)計(jì)產(chǎn)能約為130萬片，國內(nèi)襯底廠商的集合體預(yù)計(jì)能成為全球一個(gè)不可忽視的力量。
我們可以對這部分的產(chǎn)能做個(gè)假設(shè)，關(guān)鍵要素包括成本、質(zhì)量兩個(gè)部分，其中8寸幾年內(nèi)規(guī)模出貨可能性不大暫不考慮。
成本方面，由于國內(nèi)襯底生產(chǎn)良率和效率低，成本相比CR3都還有很大的差距，如果幾年內(nèi)國產(chǎn)襯底廠商能夠釋放大規(guī)模的有效產(chǎn)能，成本能夠控制到與國外廠商基本差不多，鑒于目前全球襯底的毛利還較高，疊加目前國內(nèi)熱錢資本對快速擴(kuò)產(chǎn)的杠桿效應(yīng)，襯底價(jià)格大幅下行是必然的。
質(zhì)量方面，如果襯底的質(zhì)量還是難以充分滿足大功率器件，尤其是大功率MOSFET的要求，那么這部分的襯底可能會(huì)比較集中沖進(jìn)中低功率SBD市場，襯底的價(jià)格競爭會(huì)更激烈，但有利于器件廠商SBD產(chǎn)品毛利率的提高。如果是襯底質(zhì)量能夠滿足大功率MOSFET的生產(chǎn)要求，在產(chǎn)能方面，國內(nèi)器件廠商可以打破高品質(zhì)襯底的產(chǎn)能瓶頸，在成本方面，對國內(nèi)廠商的SBD和MOSFET產(chǎn)品毛利率的提高均有很大的幫助。
02 關(guān)注的投資問題
一、SBD VS MOSFET
器件結(jié)構(gòu)和晶圓尺寸帶來的代際壓力，MOS相比SBD要敏感的多，MOSFET預(yù)計(jì)會(huì)面臨非常大的成本壓力。
（一）技術(shù)維度
從靜態(tài)的角度看，現(xiàn)階段MOSFET是個(gè)好生意，出貨也不易。
由于MOSFET難度大，毛利率高，MOSFET產(chǎn)品顯然更能賺錢。因此目前不少股權(quán)投資機(jī)構(gòu)將MOSFET的研發(fā)和出貨情況作為判斷SiC器件公司投資價(jià)值的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。
鑒于目前全球SiC MOSFET缺貨的市場行情，國內(nèi)幾家Fabless企業(yè)較早的研發(fā)進(jìn)度及與全球稀缺的SiC代工產(chǎn)能的深度合作關(guān)系，中國電動(dòng)車和光伏供應(yīng)鏈的先天優(yōu)勢，國產(chǎn)廠商的定價(jià)策略，目前國內(nèi)已陸續(xù)有Fabless企業(yè)的MOSFET產(chǎn)品在出貨。不考慮后期產(chǎn)品可靠性的潛在不利因素，能夠沖進(jìn)MOSFET的陣營，其實(shí)對企業(yè)的研發(fā)能力、供應(yīng)鏈管理能力都是一個(gè)很大的肯定，確實(shí)不容易。
從動(dòng)態(tài)的角度看，后期國內(nèi)MOSFET的競爭力勢必會(huì)面臨成本壓力。
SBD和MOSFET的核心的差異：一是對晶圓尺寸成本效益的敏感度不同，按照Wolfspeed的數(shù)據(jù)口徑，考慮襯底缺陷的情形下，MOSFET 6寸和8寸平臺(tái)的良率存在近20%-30%的差異，因此對8寸的成本效應(yīng)非常敏感；考慮襯底缺陷的情形下，SBD 6寸良率一般能過90%，對8寸的成本效益相對不敏感。二是器件結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性差異程度不同，MOSFET的平面型和溝槽型的差異有點(diǎn)像自行車和機(jī)動(dòng)車的差距，目前國內(nèi)外SBD的代際差異更像是普通機(jī)動(dòng)車和跑車的差距。
圖片來源：水深三米
上文提過，Wolfspeed 8寸MOSFET 成本能降低約63%，假設(shè)溝槽結(jié)構(gòu)的成本能夠保持平面結(jié)構(gòu)的75%（ROHM第一代溝槽結(jié)構(gòu)的成本大概是第二代平面結(jié)構(gòu)面積的75%），且溝槽結(jié)構(gòu)后續(xù)也會(huì)逐步演進(jìn)到8寸平臺(tái)，良率和平面結(jié)構(gòu)基本一致，那么溝槽結(jié)構(gòu)的成本大概是現(xiàn)有6寸平面結(jié)構(gòu)的28%！
圖片來源：水深三米
也就是說如果6寸平面型MOSFET的毛利率0%，那么8寸溝槽型的毛利率則達(dá)到了恐怖的72%，遠(yuǎn)高于功率器件市場的毛利率，更是遠(yuǎn)高于Wolfspeed 預(yù)測的2024年至2026年的毛利率50%-54%，因此后續(xù)的6寸平面MOS面臨著巨大的成本壓力。
圖片來源：水深三米
因此，如果因?yàn)榭吹侥壳癕OSFET的毛利高，以MOSFET的出貨作為主要投資邏輯，后期還需要經(jīng)歷高質(zhì)量襯底的產(chǎn)能瓶頸、8寸和器件結(jié)構(gòu)帶來的成本性能壓力。
另外，如果國內(nèi)襯底產(chǎn)能和品質(zhì)上不來，稀缺的非長期的襯底產(chǎn)能既不經(jīng)濟(jì)，也是企業(yè)做大MOSFET業(yè)績規(guī)模的天花板。
二、問題二，IDM VS Fabless
IDM友好SBD，F(xiàn)abless友好MOSFET。
目前國內(nèi)SiC器件公司主要有四種模式，一是純粹的Fabless企業(yè)，只設(shè)計(jì)，工藝全交給代工廠，這個(gè)很好理解；二是會(huì)COT局部工藝參數(shù)的廠商，這一類的工藝技術(shù)以公開工藝信息來源為主，實(shí)際意義和宣傳意義到底哪個(gè)更強(qiáng)值得商榷；三是會(huì)將部分SiC特有核心工藝外包代工，其余工藝在自己控制或強(qiáng)關(guān)聯(lián)的產(chǎn)線做，這種模式距離調(diào)通完整工藝還有較大差距；四是全部工藝在自有產(chǎn)線做。
在硅基領(lǐng)域，由于設(shè)計(jì)工藝強(qiáng)相關(guān)、型號繁多、成本敏感等因素，功率和模擬電路都有典型的IDM路徑依賴特征。這里，為了分析SiC商業(yè)模式的特殊性，我們重點(diǎn)看下SiC相比硅基功率器件，有哪些主要的區(qū)別？
設(shè)計(jì)主要區(qū)別：一是缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、二是缺乏有效的仿真支持，因此導(dǎo)致設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的成功率相比硅基要低不少。
流片主要區(qū)別：一是成熟代工產(chǎn)能集中于境外（尤其是MOSFET），導(dǎo)致單次流片時(shí)間長；二是單次流片成本遠(yuǎn)高于硅基；三是有效制造產(chǎn)能高度集中；四是目前6寸和8寸的成本差異相比硅基要明顯的多。
根據(jù)兩者區(qū)別，再看一下SiC的特有產(chǎn)業(yè)環(huán)境下IDM和Fabless的優(yōu)劣勢。
IDM模式的主要優(yōu)勢：一是SiC的IDM模式對系列化的產(chǎn)品開發(fā)會(huì)更快更便宜，這點(diǎn)相比硅基IDM非常突出；二是由于各家的工藝都不一樣，各家的工藝基本都有其優(yōu)劣勢，IDM模式相當(dāng)于壟斷了全球稀缺的工藝來源，帶來產(chǎn)品的差異化競爭力。
Fabless的主要優(yōu)勢：一是如果做MOSFET的話，那國內(nèi)IDM還不具備成熟的工藝能力，只能選擇代工去做，F(xiàn)abless在MOSFET方面的進(jìn)展速度快。二是如果一個(gè)代工廠所代工的產(chǎn)品已經(jīng)有了現(xiàn)場驗(yàn)證數(shù)據(jù)，那這條供應(yīng)鏈的基礎(chǔ)可靠性已經(jīng)得到了驗(yàn)證，比帶著面紗的國內(nèi)供應(yīng)鏈更易于讓客戶接受；三是如果后期代工廠逐步切換到8英寸，那么設(shè)計(jì)公司也能跟隨切換到8英寸平臺(tái)，不需要額外的工藝研發(fā)和資本性支出的包袱。
另外，有一點(diǎn)硅基和SiC都有，但是也很重要，在IDM模式下，設(shè)計(jì)和工藝能夠共同以產(chǎn)品為共同目標(biāo)，雙向互動(dòng)，只為產(chǎn)品的綜合競爭力負(fù)責(zé)，而不是代工廠主要只對其工藝實(shí)現(xiàn)能力負(fù)責(zé)。
圖片來源：水深三米
再提煉一下，IDM模式對SBD產(chǎn)品比較友好，主要體現(xiàn)兩點(diǎn)，一是，由于國內(nèi)SBD工藝已經(jīng)相對成熟，IDM模式的研發(fā)效率和成本管控要顯著優(yōu)于Fabless模式，相比硅基更甚。SBD對8寸帶來的成本效益沒有那么敏感，IDM的6寸產(chǎn)線日子也能過得不錯(cuò)。Fabless模式對MOSFET產(chǎn)品比較友好，一是現(xiàn)在MOS核心工藝開發(fā)難度不小，二是隨著代工廠也逐步向8寸升級，F(xiàn)abless向8英寸切換相對更加容易一些。
三、問題三，車規(guī)市場
近幾年是進(jìn)入車規(guī)市場的關(guān)鍵窗口期，但是由于襯底和制造產(chǎn)能的客觀因素，國內(nèi)器件廠商難以在此期間成為主要選手。
根據(jù)Yole的預(yù)測數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)2025年汽車領(lǐng)域的SiC銷售額占比約達(dá)到61%，汽車市場是SiC公司回應(yīng)未來發(fā)展路徑難以回避的重要問題。
關(guān)鍵市場窗口期。一是車規(guī)SiC市場來的很快很猛很集中，隨著特斯拉和比亞迪等車企的示范效應(yīng)，新能源旗艦車型也逐步由600V平臺(tái)向800V平臺(tái)切換，近幾年成為各家車廠的爆款車型應(yīng)用SiC的市場窗口期。二是窗口期內(nèi)市場屬性有本質(zhì)區(qū)別，如果說五年內(nèi)是硅抽身讓出來給SiC公司肆意狂奔的相對弱競爭市場，還是Si和SiC之間的競爭，那么五年后新進(jìn)入者要面對的可能便是SiC和SiC的競爭。
那么面對市場窗口期，國內(nèi)企業(yè)有多大機(jī)會(huì)去分一杯羹呢？
根據(jù)2021年前三季度的新能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，前二十大車型合計(jì)市占率約為40%；前二十大車型的最低年出貨量超5萬輛，對應(yīng)逆變器、OBC對應(yīng)的6寸SiC晶圓的全年需求量差不多約為1.6萬片和0.4萬片。根據(jù)國金證券的預(yù)測，2020年至2025年的新能源汽車復(fù)合增長率約為32.4%，大概是4年翻4倍，也就是說目前的一款爆款車，2025年的銷量可能至少得20萬輛，其對應(yīng)的SiC的峰值產(chǎn)能需求大概是6.5萬片和1.6萬片。
由于目前國內(nèi)IDM公司雖有已經(jīng)通過16949和AEC-Q101的企業(yè)，但尚未規(guī)模出貨MOSFET產(chǎn)品，且汽車領(lǐng)域的主要應(yīng)用產(chǎn)品是MOS，因此IDM真正意義上車還需要時(shí)間，這個(gè)比較簡單明了，我們重點(diǎn)看下Fabless企業(yè)的情況。
Fabless離主力車規(guī)市場還有一紙襯底長期協(xié)議和一個(gè)長期產(chǎn)能的距離。
對于新能源汽車這種高速增長的市場，從車廠的角度，考量SiC供應(yīng)商產(chǎn)能供給能力肯定不僅是一兩年的時(shí)間維度，產(chǎn)能在哪里是進(jìn)車的非常重要的因素，這也是現(xiàn)在ROHM、Wolfspeed都將長期穩(wěn)定產(chǎn)能作為其對外銷售的重要宣傳語的原因。
先看襯底產(chǎn)能，上文提到過，看未來幾年襯底的消費(fèi)者格局不會(huì)有顯著變化，能上車的優(yōu)質(zhì)襯底產(chǎn)能已經(jīng)基本被包出去了，先不考慮剩余襯底價(jià)錢的問題，關(guān)鍵是量小且難有供應(yīng)保障。
再看代工供應(yīng)鏈，根據(jù)漢民集團(tuán)對外提供的公開信息，漢磊現(xiàn)有產(chǎn)能大概是1000片（4+6），2023年至2024年將6寸平臺(tái)擴(kuò)產(chǎn)到約4000片/月。經(jīng)XFAB公布的購買設(shè)備情況和對外披露的碳化硅財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)測算，XFAB現(xiàn)有的產(chǎn)能應(yīng)該約為5000片/月（6寸），但Lubbock最大可擴(kuò)產(chǎn)至2萬片/月（折合6寸）。另外，積塔6寸5000片/月、華潤微6寸1000片/月。按照目前代工廠的產(chǎn)能規(guī)模，目前全球最大的SiC代工廠XFAB的全部產(chǎn)能還不夠應(yīng)付一輛爆款車四年后的主驅(qū)產(chǎn)能需求，因此如果一家Fabless沒法綁定一家Foundry的產(chǎn)能，且這家Foundry也沒有明確的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，進(jìn)入主驅(qū)市場或作為OBC\DCDC產(chǎn)品的主力供應(yīng)商的難度還是顯而易見的。
圖片來源：水深三米
目前我們會(huì)看到國內(nèi)領(lǐng)先的幾家器件企業(yè)基本都在向車規(guī)級模塊布局，車規(guī)器件給企業(yè)充滿估值，車規(guī)模塊給企業(yè)充滿產(chǎn)值。
四、問題四，利潤水平
撇開外延片的SiC器件生意，并不比硅基賺錢。
一、毛估行業(yè)理想毛利率水平為60%，鼓舞人心
由于Wolfspeed披露了2024年和2026年的毛利率為50%-56%，且2024年至2026年GaN業(yè)務(wù)的占比已經(jīng)很小，企業(yè)毛利率水平基本代表SiC業(yè)務(wù)的毛利水平，可以作為行業(yè)毛利率的參考標(biāo)準(zhǔn)。
由于2020年至2023年是Wolfspeed的資本性支出高峰期，絕大部分新增產(chǎn)能來源于此階段的資本性支出，類似于是一個(gè)新建的工廠，短時(shí)間的折舊壓力巨大，因此參考其毛利率的時(shí)候，需要排除其折舊的干擾因素。按照近幾年約10億美金的資本性支出和2024年15億美金的營收目標(biāo)，近幾年高強(qiáng)度的資本性支出帶來的新增折舊對毛利的影響毛估估8%的影響，我們可以把這部分加回（按照三分之二進(jìn)成本計(jì)算），Wolfspeed 2024年至2026年的毛利率水平約為60%，以該數(shù)據(jù)作為行業(yè)理想的毛利率參考數(shù)據(jù)。
二、毛估剔除外延片價(jià)值量的毛利率37%，并不理想
如果一個(gè)產(chǎn)業(yè)包括多個(gè)價(jià)值環(huán)節(jié)，假設(shè)所有子環(huán)節(jié)均是高度分工合作，其中某一環(huán)節(jié)的獨(dú)立售價(jià)在最終產(chǎn)品售價(jià)的占比是A%，該環(huán)節(jié)的毛利率為a%，該環(huán)節(jié)如果能垂直整合進(jìn)來，理論上企業(yè)毛利率增加約A%*a%（這里暫不考慮折舊對設(shè)備資產(chǎn)折舊對于垂直整合和代工模式的不同影響，晶圓制造設(shè)備環(huán)節(jié)的折舊時(shí)間一般是5-10年，對于直接掌握制造環(huán)節(jié)的話，一般會(huì)有2/3左右進(jìn)了成本里面，影響企業(yè)的毛利率。而Fabless拿到的代工價(jià)格卻和制造廠的高強(qiáng)度折舊沒有直接關(guān)系，代工廠類似于按照設(shè)備的實(shí)際使用期限來進(jìn)行折舊，體現(xiàn)到對外代工服務(wù)的售價(jià)中）。
按照Wolfspeed 2024年至2026年大概60%毛利率體現(xiàn)了外延片、器件制造的綜合價(jià)值。我們按照外延片單獨(dú)銷售的毛利率也是60%左右的水平（Wolfspeed沒有單獨(dú)披露外延片的毛利率，但是鑒于當(dāng)前的緊缺度，該部分業(yè)務(wù)的毛利率應(yīng)該不比整體毛利水平低）測算，如果Wolfspeed不包括外延片的業(yè)務(wù)，那么毛利率將降低為37%，也基本代表國際上傳統(tǒng)硅基IDM大廠在不考慮折舊影響下的SiC業(yè)務(wù)的毛利率水平。2020年英飛凌、意法半導(dǎo)體、安森美毛利率分別為32%、37%、33%，剔除折舊的影響后（按照三分之二進(jìn)成本計(jì)算）的毛利率為46%、46%、44%，相比上文提到的剔除外延片后的SiC業(yè)務(wù)的毛利率還要高不少，整體看，如果不掌握上游材料的價(jià)值量，單純做器件的話并不比硅基賺錢。
如果要將襯底在器件的成本比例降下來，遠(yuǎn)期主要看液相法等新技術(shù)帶來襯底本身成本的降低，近期主要因素一個(gè)是6寸MOSFET良率的進(jìn)一步提高，二是國內(nèi)襯底的規(guī)?；瘧?yīng)用。國內(nèi)廠商的成本結(jié)構(gòu)還面臨著晶圓尺寸、器件設(shè)計(jì)的代際差異（根據(jù)上文提到的，8寸溝槽的MOSFET生產(chǎn)成本毛估約為目前6寸平面MOSFET的28%，如果是購買國外襯底的話，還面臨著相比長期襯底產(chǎn)能更加昂貴的價(jià)格，因此國內(nèi)廠商面臨著更加大的成本壓力。
短期看，近三到五年，最有希望能發(fā)生變化的因素就是國內(nèi)襯底的規(guī)?；瘧?yīng)用。國內(nèi)器件公司幾年內(nèi)的毛利率水平并不容樂觀，另外，SiC人才的薪資、人員薪酬外的研發(fā)支出也都要比硅基要高，建議以不高于硅基上市公司的毛利率和凈利率預(yù)測。
03 建議的投資領(lǐng)域
一、投“外延片+器件制造”或“模塊&車規(guī)”
（一）投“外延片+器件制造”
撇開外延片的SiC器件生意，并不比硅基賺錢，涵蓋了外延片環(huán)節(jié)可能才是真正意義上大家感官上的新賽道的好生意。本人在《Cree的2024年》也提到過這種模式的優(yōu)勢，除了供應(yīng)鏈和研發(fā)的優(yōu)勢外，成本競爭力確實(shí)差異大。
做一個(gè)比較極端的假設(shè)，如果三安集成繼續(xù)走Led的中國特色路線，將價(jià)格一下子打下來，比如將SiC產(chǎn)品的毛利率降低到25%（大概是目前硅基功率器件的水平），那意味著，只要第三方的外延片廠商的毛利率還有40%，那么純粹的器件廠商就基本沒法賺錢了。
但是，由于目前單一主體整合全部環(huán)節(jié)的在產(chǎn)企業(yè)僅三安集成一家，要投這種模式的企業(yè)可遇不可求。這種模式對資本能力、團(tuán)隊(duì)復(fù)合程度、創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)包容度也有很大的關(guān)系，是一個(gè)相對浩大的工程，需要豐富生意經(jīng)驗(yàn)和管理能力，不好駕馭，具備較大的門檻。
（二）投“模塊&車規(guī)”
近幾年是進(jìn)入車規(guī)市場的關(guān)鍵窗口期，但是由于襯底和制造產(chǎn)能的客觀因素，國內(nèi)器件廠商難以在此期間成為主要選手，另外，車規(guī)主要產(chǎn)品MOSFET依舊面臨著國外的技術(shù)代際競爭壓力，因此在車規(guī)市場直接硬剛器件其實(shí)非常難。
車作為最大且增長最快的市場，目前作為關(guān)鍵時(shí)期，其實(shí)車規(guī)模塊是一個(gè)不錯(cuò)的路徑，既不會(huì)錯(cuò)過這個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，又規(guī)避了MOSFET這個(gè)強(qiáng)技術(shù)競爭賽道。
模塊公司我理解主要三點(diǎn)，車廠綁定程度、國際器件大廠綁定程度、銀燒結(jié)等新技術(shù)，重要性依次降低。
二、投“SBD&IDM”和“CIDM&MOS&高質(zhì)量客戶群體”
（一）投“SBD&IDM”是眼前穩(wěn)妥的選擇
根據(jù)Yole的預(yù)測，預(yù)計(jì)2023年二極管和MOSFET的銷售占比差不多各占一半，在前四大市場電動(dòng)車、PFC&電源、光伏、充電樁占比分別為14%、67%、46%、40%，除了電動(dòng)車，其他三大市場其實(shí)SBD的市場份額和MOSFET差不了多少。
根據(jù)HIS的預(yù)測數(shù)據(jù)，2027年全球SiC功率半導(dǎo)體的市場規(guī)模為102億美金，預(yù)計(jì)SiC二極管的市場規(guī)模不低于20億美金。對照目前全球功率器件市場規(guī)模約為180億美金，其中二極管和晶體管占比分別為1/3和2/3，硅基二級管的市場規(guī)模是60億美金。揚(yáng)杰科技、蘇州固锝、華微電子三家TOP3的本土二極管廠商2021年的全年?duì)I收大概在20億元至40億元之間，如果按照國內(nèi)SiC和目前硅基二極管的全球市占率類似，那么國內(nèi)出貨前三名的SiC二極管公司的營業(yè)收入將達(dá)到約為7億元至13億元。
按照目前的投產(chǎn)情況，三安集成大概率是會(huì)在里面的，其他主要看IDM公司。
（二）投“CIDM&MOS&高質(zhì)量客戶群體”
中短期內(nèi)，MOSFET面臨著技術(shù)代際的差異，限制了MOSFET的發(fā)展空間和利潤水平。
短期看，8寸規(guī)模化的成本效益轉(zhuǎn)折點(diǎn)還有兩年的時(shí)間，當(dāng)前6寸平面型和溝槽型的成本和性能差異還不夸張，加上整體缺貨的市場行情，6英寸的平面MOSFET還有其生命力。長期看，MOSFET畢竟是價(jià)值量最高的部分，待技術(shù)的差異顯著縮小，國內(nèi)SiC MOSFET大發(fā)展的時(shí)間有望來臨。
但是，中期看，8寸和溝槽型的代際差距、襯底和制造產(chǎn)能缺口、Fabless和小規(guī)模購買國外襯底對成本壓力，都是MOSFET的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，需要有敬畏之心。
建議投資“CIDM&MOS&高質(zhì)量客戶群體”。在供應(yīng)鏈上，建議投資與海外晶圓廠有高度綁定關(guān)系的Fabless，既能多拿到一些產(chǎn)能，也能獲得更多的工藝技術(shù)支持，在后期Foundry由6寸向8寸轉(zhuǎn)的時(shí)候也能獲得更多的先機(jī)。在業(yè)務(wù)上，建議投資在品牌客戶布局上有先發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)，尤其是在車規(guī)、光伏、充電這三塊市場。一是國內(nèi)廠商備份國內(nèi)供應(yīng)鏈有一定的潛在需求，即便后期國際大廠能經(jīng)濟(jì)充分供貨，國內(nèi)廠商也能有一定份額，目前能卡進(jìn)去就是先發(fā)優(yōu)勢。二是車規(guī)工業(yè)品牌客戶的銷售的毛利率也還可以。
另外，國內(nèi)Fabless合作Foundry量產(chǎn)8寸（五年內(nèi)大概率沒問題），溝槽結(jié)構(gòu)專利過期（大概還有10年時(shí)間），是MOSFET投資值得重點(diǎn)關(guān)注的時(shí)間點(diǎn)。
參考資料
1.Wolfspeed，《Wolfspeed Investor Day，2021》
2. 01芯聞，《Wolfspeed和碳化硅的未來將是怎樣？》
3. 碳化硅芯片學(xué)習(xí)筆記，《SiC功率器件設(shè)計(jì)重要么？— 再談價(jià)值超千萬美元的Rohm雙溝槽專利訴訟案》
4. 碳化硅芯片學(xué)習(xí)筆記，《【第五代專利過期后】— 硅IGBT的五代后時(shí)代，群雄爭霸》
5. 張國斌，《本土第三代半導(dǎo)體領(lǐng)軍企業(yè)派恩杰談SiC 模塊發(fā)展趨勢》
6. 湖杉資本，《電動(dòng)汽車的800V高壓平臺(tái)》
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