文丨读懂财经

2018年，特斯拉在Model 3上破天荒的“一掷千金”，在主逆变器中安装了24个由意法半导体制造的碳化硅（SiC）MOSFET 功率模块。

那时，一块SiC芯片的价值要比惯例硅芯片贵十倍左右，即便现在SiC售价有所下调，但SiC芯片的价值也是同等硅器件的数倍。

一直以来，特斯拉皆是电动车子市场的先驱，尤其在本钱操控上差不多到了“丧心病狂”的地步，采纳模块化平台、压铸一体成型后车体、改良电池包设置、放弃激光雷达，只需能够紧缩本钱，差不多没有所不用其极。

但如许“吝啬”的特斯拉却乐意在几块小小的SiC芯片上消费重金，究竟原因何在？就为了明显提高续航能力。

相较于Model S上运用的IGBT模块，Model 3所采纳的SiC芯片能够为逆变器带来5-8%的效能提高，即逆变器效能从82%提高至90%，大幅改进续航能力。另外，SiC器件在高温下体现更好，哪怕达到200度的高温，也能保持寻常功率，确保长时间的高效能输出。

正是鉴于这点优势，马斯克终归将更不便宜的碳化硅利用到Model 3功能版上，因此拉动了一场SiC替代惯例硅基器件的资产革命。

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一战成名的第三代半导体

随着Model 3的成功，SiC一战成名，功率模块最初快速“上车”。

自此以后，SiC正规成为丰田、比亚迪、蔚来、通用、大众、雷诺-日产-三菱等车企的要点布置方向。SiC这一较为生疏的名词，也渐渐被市场地熟知。

实质上，SiC隶属第三代半导体，这曾经是半导体产业产生的第两次资产突破。

第一代便是以硅和锗等素材为代表的单质半导体资料，它的发觉干脆推进了人类通信、航空光伏技艺的进行。

尽管被称为第一代半导体产物，但硅基半导体资料今天依旧是产量第一大、利用最广的半导体资料，90%以上的半导体产物是用硅基资料制作的。

第二代半导体资料以砷化镓、磷化铟为代表，相对硅基器件具备高频、快速的光电功能，被广大利用于光电子和微电子范畴，是制作发光二极管的要害衬底。

第三代半导体资料以SiC和氮化镓为代表的宽禁带半导体资料，适用于高温、高压、高频次情景，同一时间具备电能消耗不多的优势。

值得注意的是，三代半导体之中却非彼此十足替代的关连，却是更相似于相互补充。每一代产物之中均有着各自的优势，仅在部分情景实现对惯例产物的替换。

比如SiC耐高压，资料击穿电场强度是硅的10倍；同一时间热导率比硅更高，对散热的请求更低；适用高频情景，碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍，这打算了碳化硅器件可行实现更高的事业频次和更高的功率密度。

这意指着，SiC可行降低能耗损耗，提升燃料转化效能，SiC资料能够实此刻射频器件和功率器件上对硅基资料的功能完美替代。

在此此前，硅基IGBT统治了高压高电流情景，而硅基MOSFET效能远不如IGBT，仅适用于低压情景。只是，硅基IGBT也存留少许缺点，例如没有办法承担高频工况、功耗较大等。

SiC显露后，源于具有耐高压、耐高频的特性，因而仅用构造更容易的MOSFET器件就可以掩盖此刻IGBT耐压水准，同一时间规避硅基IGBT的缺点，耗能更少。数据统算显现，相同规格的碳化硅基 MOSFET较硅基 IGBT 的总能量损失可大大下降 70%。

正是因而在Model 3上的成功，让第三代半导体快速商业化落地，因此也让资本市场注意到了小小元器件的价格。

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SiC的“奇点时候”

虽然SiC存留诸多功能上的优势，但显著过高的本钱依旧节制了它的周全利用。

硅晶圆生产工艺老练，硅基器件本钱极低。与之相对，日前营运SiC衬底制备须要用到物理气相传输法（简单称呼PVT法），这类方法须要极高温度，同一时间生长周期长、操控难度大，良品率低。另外，SiC硬度极高且脆性高，分割耗时远远超出平凡硅片。

这点原因概括起来，形成了碳化硅的高本钱困难。

日前来看，SiC器件本钱还是硅基产物数倍。但考量到SiC器件的低能耗优势，以及量产和技艺老练带来的本钱下调趋向，在新燃料时期，SiC将要迎接隶属它的性价比“奇点时候”。

新燃料时期将是SiC的大舞台。在新燃料车子产业，SiC可用于驱动和操控电机的逆变器、车载充电器和迅速充电桩等。

在逆变器上，一台运用SiC功率器件的电动车子，在同等电池要求下，续航能够提高5-10%。这也是日前碳化硅在新燃料车子利用最多的市场。而在充电和快充范畴，随着本钱的下降，碳化硅器件的利用也在渐渐深入。

之前，小鹏布置的800V高压快充平台，即配置SiC芯片，用来在高压情景中发挥要害功能。

与此同一时间，新燃料革命还带来了更多利用情景，光电、风电等不规则发电形式，以及配套的储能体制，将成为SiC器件有待开发的巨大市场。

如在光伏发电上，日前光伏逆变器龙头公司已采纳SiC功率器件替代硅器件。新基建中，特高压输电工程对SiC器件具备重要要求。

广而言之，未来SiC将在固态变压器、柔性交流输电、高压直流输电及配电体系等利用方面推进智能电网的进行和变革。

据Yole预测，SiC器件利用体积将从2020年的6亿美金迅速增添至2030年的100亿美金。华为估计，在2030年光伏逆变器的SiC渗透率将从日前的2%增添至70%以上，在充电根基设备、电动车子范畴的渗透率超越80%，通信电源、效劳器电源将周全推广利用。

乐天预计，隶属SiC的大时期将要来得。

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国产半导体的突破口

从更高维度剖析，以SiC为代表的第三代半导体资料，有望成为华夏半导体产业的突破口。

以硅基IGBT为例，全世界IGBT等元器件日前仍以英飞凌、安森美、三菱、富士等为主。数据显现，2019年IGBT模组市场份额CR10占比81.10%，此中仅斯达半导为国家内部公司，占比仅2.50%。

尽管在新燃料车子IGBT细分范畴上，斯达半导和比亚迪等公司市场份额占相比大。但在全世界硅片产能全体受限的概况下，IGBT产物配额非常匮乏，国产化替代步伐其实不算快。

而SiC跳出了硅片大局，其实不受制于全世界硅片产能难题。更要紧的是，全世界第三代半导体日前全体处于进行初期阶段，国家内部公司与世界巨头差距其实不大。

纵观全个资产链，SiC的下游工艺制程具备更高的包容性和宽容度，生产步骤对设施请求相对较轻，投资额相对较小，最重要的要害之一在上游资料端。

世界巨头具备优先优势，如现已更名Wolfspeed的科锐企业，曾经达成碳化硅全资产链的掩盖，能够量产8英寸碳化硅衬底。

尽管日前国家内部公司仅能制造4英寸和6英寸衬底，但从他们的量产时间上看，落后世界巨头的时间由10年以上缩小至7年，差距正好不停缩短。

以全世界半绝缘型SiC（即用做氮化镓射频器件衬底）市场份额看，2020年美国科锐和贰陆企业市场份额区别为33%和35%，而山东天岳市场份额已达30%，名次全世界第三。

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山东天岳在半绝缘型碳化硅市场上份额逼近世界巨头

在导电性SiC晶片（即用作功率器件衬底）上，世界巨头优势较大，但国家内部公司也在努力追赶。2018年，国家内部天科合达和山东天岳市场份额区别为1.7%和0.5%，天科合达名次全世界第六。

新燃料大时期，国家内部是第一大的新燃料车子市场，愈是第一大的燃料运用国之一，在此催化下，国产SiC资产链有望实现更快进行，甚而成为我们国家在半导体产业的突破口。

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谁在提早布置SiC？

显而易见，SiC资产链曾经成为资本热捧的风口。

由上至下，SiC资产链可行分为衬底、外延、器件和利用四大步骤。

衬底步骤，山东天岳、天科合达曾经成为国家内部龙头，此中，山东天岳科创板IPO已获经过，将成为碳化硅衬底第一股。其它企业方面，天科合达申请主动终止了IPO申请，河北同光晶体也传出科创板IPO计划。

在外延和器件步骤，市场参加者许多。外延步骤最重要的有瀚天天成、东莞天域等，器件步骤有泰科天润、中车时期电气、绿能芯创、上海瞻芯等公司，同一时间掩盖这两个步骤的更有中电科十三所、中电科五十五所、根本半导体等。

风口以下，SiC也已成为国家内部到市场企业投资布置要点方向。

日前，三安光电已宣告总投资160亿元，将塑造国家内部首条、全世界第三条SiC垂直整合资产链，掩盖衬底、外延和器件三大步骤。这类形式日前仅科锐和罗姆两大企业采纳，其它世界巨头们也正好经过投资并购等形式实现全资产链布置。

露笑科技计划总投资100亿布置SiC资产名目，日前曾经打开6英寸导电性SiC衬底小批量试制造；光伏晶体设施制造商晶盛机电也宣告31.34亿元投资SiC衬底晶片制造基地名目，设置产能年产40万片6英寸及以上大小的导电型和半绝缘型SiC衬底晶片；凤凰光学碳化硅外延资料也已具有量产能力。

另外，华润微、斯达半导等半导体公司也在布置SiC衬底和器件步骤。此中，华润微SiC产物将要发表。

SiC也迎接科技巨头稠密押注。据山东天岳招股书，华为麾下哈勃投资是山东天岳第四大股东，发行后持有6.34%股权；同一时间，哈勃投资也是天科合达第四大股东，IPO终止前持有4.82%股权。除此之外，华为还投资了瀚天天成以及东莞天域两大碳化硅外延龙头公司。

另外，小米麾下湖北小米长江资产基金也在本年10月底投资SiC器件公司上海瞻芯，持股6.80%；TCL资本参加了SiC器件公司泰科天润的D轮融资。

可行见到，SiC曾经成为科技巨头和资本布置的要点方向。随着焦点技艺路线更为老练，其降本钱路径曾经显示，在新燃料大局和国产半导体崛起契机下，SiC有望打开千亿级蓝海市场。

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