美股挖掘机|兼具技术与产能碳化硅衬底龙头Wolfspeed继续一家独大

当代半导体行业的快速发展正将《摩尔定律》一步一步逼向死胡同。

举个栗子，iPhone 5nm工艺制程的A15仿生芯片上有150亿个晶体管，两年前A13的85亿个，性能翻一倍以上，勉强符合摩尔定律。不过《福布斯》网站曾刊文称，苹果的5nm芯片是摩尔定律走向终结的又一个路标。5nm差不多也就是10个原子那么大，都到这个量级了，还有多大希望，能让芯片每两年晶体管数量翻倍、性能翻倍呢？

但摩尔定律并不是一个永恒定律，不会永久有效。当然，若想要延续这一定律，必须在半导体产业链上取得进展，而底层材料突破则是关键一环。

经过几十年的发展，半导体底层材料已经历经多次迭代：

第一代半导体材料主要是硅和锗，上世纪60年代之后，硅基半导体逐渐成为主流，直到现在依然是应用最为广泛的半导体材料，全球95%以上的芯片是以硅片为基础材料制成的。

第二半导体材料的代表是砷化镓，可以制造更高频、高速的集成电路，但以目前的需求来看，砷化镓材料的禁带宽度依然较小。

第三代半导体材料应时代而生，以碳化硅（SiC）、氮化镓为代表的材料可以制备耐高压、高频的功率器件，目前来看，碳化硅是综合性能最好、商品化程度最高、技术最成熟的第三代半导体材料。

近年来，碳化硅已然成为企业重金押注的一大热门赛道。其中，碳化硅衬底对碳化硅晶圆的产能有着至关重要的影响，且具有更高的产品附加值，但技术制程非常复杂，国内外企业纷纷加大对碳化硅衬底的研发和生产。

TrendForce集邦咨询分析指出，碳化硅等第三代半导体关键衬底材料生长条件困难、工艺难度大、技术门槛高，将成为碳化硅下游产能的关键制约点。目前关键技术主要掌握在国际IDM大厂手中，本文介绍的则是全球碳化硅衬底龙头——Wolfspeed（WOLF）。

Wolfspeed前身为Cree公司，其原为Cree旗下第三代半导体业务部。Cree于2018年宣布战略转型，将发展重心转移至第三代半导体，于2021年10月正式更名为Wolfspeed并转至纽交所上市交易。

作为全产业链布局的第三代半导体领军企业，Wolfspeed当前主营业务分为三部分：碳化硅材料、碳化硅功率器件、碳化硅基GaN射频器件，并且提供氮化镓射频器件定制代工服务。

碳化硅衬底：Wolfspeed技术和产能优势显著

碳化硅材料包括衬底和外延，Wolfspeed材料收入主要来自于衬底。碳化硅衬底分为主要应用于新能源汽车领域的低电阻率导电型衬底和应用于5G、射频通讯领域的高电阻率半绝缘型衬底，公司在衬底领域具有领先的技术优势，研发实力雄厚并在各尺寸量产时程上领跑行业。

作为全产业链布局的碳化硅领军企业，公司FY2021收入5.26亿美元：碳化硅材料收入2.39亿美元，占比45%；碳化硅器件收入2.87亿美元，占比55%。据公司预计，全球碳化硅材料市场2022年市场规模达7亿美元，公司材料业务全球市占率第一，市场份额达46%。

而2021年，据知名半导体分析机构Yole数据，目前全球碳化硅晶圆市场份额分布，Wolfspeed占据超过六成份额，已经是全球第一。

具体来看，Wolfspeed优势分为几方面。首先是“先发优势”。早在1991年，公司就发布世界上首个商用碳化硅衬底，自那以后公司不断实现技术突破，在碳化硅衬底商业化运用和规模量产方面持续领跑。

其次，是大尺寸产量优势。目前，凭借在6英寸碳化硅衬底积累的先发优势，公司碳化硅衬底收入和盈利能力均处于行业前列，并率先开启8英寸衬底量产工作。

从量产时程来看，尽管绝大部分海外厂商已陆续完成8英寸衬底研发，但除公司（已量产，处于产能和良率爬坡阶段）以及罗姆旗下的SiCrystal（计划于23年开始量产）以外，其他厂商仍处于产线建设初期，且量产时间多集中在2024-2025年。考虑到碳化硅材料端的生产难度（长晶慢、切割磨损高、扩径难、外延设备产能有限且交期长等），公司的技术优势稳固，并有望通过率先实现8英寸衬底的商业化落地进一步提升其竞争力。

另外，Wolfspeed产能遥遥领先，其导电型衬底年产能，折合6英寸，达50万片，产能占全球50%。受益于下游新能源汽车需求爆发，公司碳化硅衬底晶圆订单旺盛且持续处于供不应求状态，约有1亿美元的订单无法得到满足。

另外，Wolfspeed已与多家器件厂商、车企签订了衬底、器件相关的长期供货协议，订单能见度高，在手合同金额已超过13亿美元（截至2021年底，其中，意法半导体8亿美元，英飞凌1亿美元，安森美8500万美元），将在未来持续贡献收入。预计公司碳化硅材料业务收入将由2021年的2.81亿美元增长至2026年的10.28亿美元，2021-26 CAGR 达21%，全球市占率保持在40%以上。

值得一提的是，据介绍，今年4月，Wolfspeed全球最大的首座8英寸（200mm）碳化硅工厂正式开业，该工厂预计2024年达产，届时产能将达2017年的30倍，所以衬底环节一家独大的局面恐怕还要持续下去。

需求旺盛营收实现八季度连续增长

当然说了这么多，没有业绩支撑，所有的是空口白话。Wolfspeed最新财报显示，2022财年Q4财报实现营收2.285亿美元，前值为1.458亿美元，预期值为2.078亿美元，超出市场预期9.96%，同时也是连续第八个季度实现营收增长；每股收益为-0.02美元，前值为-0.23美元，预期值为-0.10美元，超出市场预期80.00%。Wolfspeed隔夜股价爆拉与30%，这也再次确认了碳化硅高景气度。

展望2023财年一季度，收入预期2.325-2.475亿美元，中值2.4亿美元，环比+5%。同时，Wolfspeed的CEO Gregg Lowe指出，对2026年整体收入预期调整为26亿美金（1年前的预期为21亿美金）。8英寸寸SiC衬底量产有望使得衬底成本下降30%：2023年Wolfspeed位于纽约Mohawk Valley的8英寸Si晶圆厂有望投产，有望带动碳化硅单位成本的进一步下降。

国产现状：对标海外差距较大

碳化硅国产供应链不断优化，向国际靠拢。就产业链布局而言，国际龙头企业通过调整业务领域、整合并购等方式积极向上下游延伸、建立垂直集成平台，大力完善产业布局，如Wolfspeed和ROHM提供从衬底到最终器件的整体解决方案；而国内企业则相对规模较小，各环节较为分散：天科合达、天岳先进等厂商专注于碳化硅衬底，东莞天域、瀚天天成等厂商专注于外延片，华润微、泰科天润、扬杰科技、闻泰科技、士兰微等厂商则专注于器件制造。衬底厂商现亦有晶棒出售业务；三安集成、世纪金光等目前已形成碳化硅垂直产业链布局。随着市场需求的增加、产能扩张伴随优胜劣汰，向上下游延伸或谋求合作将成为国产供应链重要的降本和资源整合的路径。