有这么一群芯片厂商，芯片业务还没咋整明白，就搞起了另外一门副业。而这个副业，跨度和芯片业务相比还贼大，一下子就跑到珠宝行业去了。

但该说不说，在这块儿它们还整挺好。

天岳先进大伙都知道吧，就之前华为投资过的那个，每年靠着这门生意，就能赚个两三千万，几乎占到总营收的两成左右。就连之前招股书中透露的前五大客户，里面的珠宝商也都占了两三个。

搞半导体材料的中电科二（ 中国电子科技集团公司第二研究所 ），也专门搞了个珠宝业务，还自己创了个名叫 UNIMOSS 的珠宝品牌，目前已经拥有 10 万克拉的产能了。

一家名叫天科合达的半导体公司，甚至还曾因为钻石业务占比太高，被质疑科创属性，最后没上科创板。

当然，国外的一些芯片厂商也不例外，被特斯拉一把手捧起来的半导体供应商 Wolfspeed ，在 90 年代的时候，负责人就成立了一家珠宝公司，专门向 Wolfspeed 买钻。为了保证合作的稳定，两家公司还签订了供应协议，现在协议已经被延长到了 2025 年。

珠宝？芯片？？怎么看都是两个八竿子打不着的东西，它们又是怎么关联到一起的？


为什么是卖珠宝？

其实仔细扒一下，就会发现上面的那些半导体企业，都有这么两个共同点。

一是它们都是搞碳化硅半导体的，二是它们卖的珠宝，都是莫桑钻。

碳化硅，关注新能源车领域的差友肯定不陌生。当时，马斯克宣布把特斯拉 Model 3 主驱逆变器的硅基 IGBT ，替换成碳化硅 MOSFET ，直接就在新能源车领域掀起一阵碳化硅芯片替换潮，国内比亚迪、小鹏都纷纷入局。

碳化硅作为第三代半导体的代表，和硅材料半导体比，性能提升得可不止一点儿，在热、化学、机械方面的稳定性都上了另外一个 level 。

而好巧不巧，莫桑钻，其实也就是碳化硅晶体。

在制备碳化硅半导体的过程中，随便拿出个半成品晶体出来，打磨打磨就是莫桑钻了。看这成色、看这光泽，一点也不比真钻石差。

所以，这些企业其实并不是有意想卖珠宝的。

说白了，就是因为技术不成熟，导致良品率不够高，才会整出了这一门卖珠宝的生意。因为它们卖给珠宝商，能加工当莫桑钻的碳化硅晶体，大都是 “ 不合格 ” 的芯片 “ 废料 ” 。而这在目前的碳化硅芯片圈儿，其实是个普遍现象了。

最主要的原因，还是得怪和传统的硅基半导体比，碳化硅的良品率有些太拉胯了。

一般来说，长晶、衬底和外延生长三个环节，是生产半导体用碳化硅最关键的三步，也是技术难度最大、成本最高的三步。比如长晶环节，就是在特定环境下，让碳化硅粉末长成碳化硅晶棒，并且这些晶棒还有方向、尺寸要求。这也是最让厂商头痛的地方了，因为这过程 “ 又臭又长 ” ，而且有点像开盲盒。得看命！

碳化硅市场前景广阔

碳化硅功率器件具有高频、 高效、 高温、 高压等优势，是下一代功率器件的发展方向。受高效电源、电动汽车等行业的需求驱动，碳化硅功率器件未来市场容量将以超过30％的年复合增长率发展，预计2027年市场容量达到120亿美元。

电动车共有四个部件可以用到碳化硅，分别是车载充电器OBC、DC-DC的变换器，以及DC-AC主逆变器。外延的生长环节碳化硅需要的温度更高，退火的环节也需要温度更高，掺杂的浓度、粒子浓度也会有一些不同，这是碳化硅技术的难点。

我们也看到碳化硅这些器件逐步在各个领域上得到了非常广泛的应用，可以说是非常有潜力、发展的市场，尤其是在高压电力的这块应用场景上，无论是海外还是国内，核心的龙头公司都纷纷在布局，像ST、CREE都对碳化硅的布局做得非常透。

行业的层面上来说，我们认为2020年往后看，行业复合增速在40％左右，目前全球市场是在5.5亿美金左右，每年以40％的速度在增长，这是非常有潜力和增速的市场。

由于它有各种各样的优势，目前在600伏以上的电力电子领域，比如说FPC电源、光伏逆变器、新能源汽车的电机控制器、车载充电机、DC-DC及充电桩有很多的应用，随着价格的下降，在白色家电、轨道交通、医疗设备、国防军工也会得到比较多的应用。

随着电动汽车行业的需求驱动，现在的增长速度超过30％，也有的说40％到50％，总的来说增长的速度比较快，有一个机构预测到2027年碳化硅的功率器件的市场容量可以达到120亿，还是比较可观的数字。


碳化硅全产业链提速

作为第三代半导体材料，碳化硅相较于硅材料，具有大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射等特点，适合制造高温、高压、高频、大功率的器件。

当前从光伏到新能源汽车，碳化硅下游市场需求旺盛，特别是随着电动汽车和新能源需求的持续增长，对SiC材料的需求呈现出井喷式增长的态势。国产碳化硅正在从产业化向商业化加速迈进。

从产业链来看，SiC产业链条较长，涉及衬底、外延、器件设计、器件制造和封测等一系列环节，各个环节的专业性要求较强，同时对技术和资本投入的要求也很高。

其中，碳化硅衬底和外延片的价值量占比超过一半，衬底成本最大，占比达47%；其次是外延成本占比为23%，成为决定碳化硅器件品质的关键。

衬底即通过沿特定的结晶方向将晶体切割、研磨、抛光，得到具有特定晶面和适当电学、光学和机械特性的洁净单晶圆薄片，用于生长外延层，可分为半绝缘型及导电型。

SiC衬底市场高度集中，全球衬底前三名是Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、Rohm。国外厂商在两类衬底市场中均占有主要份额。从半绝缘型SiC衬底市场份额来看，Wolfspeed、II-VI和山东天岳三家公司平分秋色，各占据约30%的市场份额。从导电型SiC衬底的市场份额来看，Wolfspeed占据超60%的市场份额，在SiC单晶市场价格和质量标准上有极大话语权，天科合达和山东天岳占比仅为1.7%和0.5%。

外延环节主要是在碳化硅衬底上，经过外延工艺生长出的特定单晶薄膜，衬底晶片和外延薄膜合称外延片。

在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）外延片，可制成微波射频器件，应用于5G通信等领域；在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层（SiC-on-SiC）制得碳化硅外延片，可制成功率器件，应用于电动汽车、新能源、储能、轨道交通等领域。

SiC外延片属于行业产业链中间环节，其中，Wolfspeed、ShowaDenko呈现双寡头垄断市场，合计约占SiC导电型外延片95%的市场份额。目前国内相关外延厂商东莞天域和厦门瀚天天成等均已实现产业化，可供应4-6英寸外延片。中电科13所、55所、希科半导体等也能供应外延片，整体产能仍有较大提升空间。

SiC器件环节主要负责芯片的制造，整体涉及的流程较长，以集合芯片设计、芯片制造、芯片封测等多个产业链环节于一体的IDM模式最为常见。

在器件制备方面，由于材料的特殊性，器件过程的加工和硅不同，采用了高温工艺，包括高温离子注入、高温氧化以及高温退火工艺。

在SiC器件市场，欧美厂商占据主要份额，90%以上份额被国外公司占据。根据Yole 2022年数据，ST占据了全球37%的市场份额，成为市场的领导者；其次是英飞凌占据19%的份额，紧随其后的是Wolfspeed，占据了16%的份额。后面依次是安森美、罗姆和三菱电机等，这些厂商共同占据了全球80%以上的SiC市场份额，与各大车企及Tier1厂商互动密切。

国内厂商在SiC功率器件领域入局相对较晚，相关企业华润微、士兰微、斯达半导、时代电气、泰科天润、安徽长飞先进、派恩杰、上海瞻芯、中电科55所及13所等正积极布局碳化硅器件。

当前国内厂商仍处于发展初期，与国际巨头存在一定差距。目前SBD国内已经量产，但至少相差一代；OBC方面，国内通过车企测试的只有一两家；MOSFET方面，目前ST、英飞凌、Rohm等600-1700V SiC MOS已实现量产并达成签单出货，而国内目前SiC MOS设计已基本完成，多家设计厂商正与晶圆厂流片阶段，后期客户验证仍需部分时间，在电流密度、减薄工艺、可靠性都亟需提升，因此距离大规模商业化仍需要时间。


国内厂商密集布局

碳化硅导电型衬底主要被Wolfspeed、贰陆公司与罗姆垄断，三者市占率接近90%；半绝缘型衬底厂商主要有Wolfspeed、贰陆公司与天岳先进。天岳先进近日对投资者表示，已将济南工厂的部分设备从生产半绝缘型产品向生产导电型产品转换，正在建设的临港工厂以导电型产品为主。

中信证券指出，晶体生长需要在苛刻环境下，通过精准控制环境参数，在多种晶型中选择并长出目标晶型，过程缓慢且不可监测，这对工艺和设备稳定性都提出了很高要求，经验累积时间长。晶盛机电于2017年起涉足碳化硅领域，相继研发出4英寸、6英寸第一代、6英寸第二代及6英寸第三代晶体生长设备、核心晶体加工设备及配套工艺，并通过自有籽晶经过多轮扩径，成功生长出8英寸N型碳化硅晶体。科威尔的SiC动态测试机已经完成研发，并在多个客户进入试用送样阶段。

器件厂商的国产碳化硅商业化进程则更快一些，华润微第二代碳化硅二极管1200V、650V平台已系列化三十余颗产品，在充电桩、光伏逆变、工业电源等领域实现批量供货，碳化硅MOSFET第一代产品已在650V、1200V、1700V多个平台系列化多颗产品，预计2022年下半年进入批量供应。扬杰科技开发出的650V 2A-40A、1200V 2A-40A碳化硅肖特基二极管已批量出货，SiC 1200V 80mohm系列产品已经实现量产，1200V 40mohm产品也将在2022年第四季度推出。时代电气开发了750V-3300V的SiC器件，批量应用于机车、动车、城轨、柔性输电等领域。斯达半导应用于乘用车主控制器的车规级SiC MOSFET模块开始大批量装车应用，该公司新增多个使用该模块的主电机控制器800V系统项目，推动销售增长。

其他厂商的碳化硅产品也陆续推出，例如新洁能已推出1200V60mohmSiC MOSFET样品，预计2022年下半年向客户送样测试，并将1200V17mohm、1200V32mohm、1200V75mohm等SiC MOSFET系列产品推向市场，主要目标市场是光伏逆变器和汽车厂商。东微半导初步获得新能源车载充电机应用客户的批量订单，部分车载电子客户已经使用该公司开发的并联SiC二极管高速系列TGBT产品，实现对SiC MOSFET的替代。