这里写一下对碳化硅产业的理解，看下来是一个正在经历1到N的行业，虽然落在标的上比较难选，不过仍然值得研究跟踪，对关键问题也有一些思考。不负责数据来源，很多数据也没有放，而是以趋势和变化为主，不构成投资建议
简单介绍：碳化硅是材料，比硅有更大电压、电流、频率承受能力。用途是在功率半导体，产品为碳化硅mos，主要用在新能源车的逆变器。市场主要在碳化硅mos替代原本硅基IGBT，电压400V升到800V（800V下必须用碳化硅器件）、效率提升趋势。产业链环节是衬底→外延→单管/mos/器件→模块，价值链过去集中于衬底。碳化硅已经过了0-1验证，关注1到N的放量期的供需、每个环节的格局变化、行业机会和风险
关键问题1：消费者为什么使用碳化硅？
这个问题直接而根本，决定了一个技术的渗透率，同时也很难断定它的动态演变
我的思考是回归第一性原理，消费者顾虑前两个就是充电和里程，中国美国欧洲都是。但是如何满足，碳化硅是不是最好路径，是否能直接解决问题？首先把碳化硅和800V拆分开，800V必须用碳化硅（硅基IGBT寿命和损耗很差），但用碳化硅不一定使用800V系统（例如特斯拉400V碳化硅）
在我看来，快充痛点之下，800V技术路径最优，其他能解决充电顾虑的比如换电路线都不如提升功率，但是当前800V要面临2个限制，一是快充桩才可以，二是周围没有其他人一起充，只能独享整个地基设施，二者满足后充电速度由30-60分钟变为15-30分钟，提升只在于短时间变的更短，但是未来基础设施是不断完善的，未来要关注跟踪超快充电桩的铺设和更换的节点，类似4G手机与基站的建设
另一方面，里程痛点之下，碳化硅的效果在于提升转化效率，让固定电池容量跑更多里程，技术路线有效但有限，仍然有增程式来解决这个痛点
碳化硅真正解决的是效率，电池→电动机的效率，这也是马斯克使用碳化硅的原因之一，即让全球单位能源发挥最大效能，而效率其实并不是当前消费者的主要顾虑
这也解释了为什么国内众多车企都宣传800V而非碳化硅，消费者关注的也是快充，使用的是800V+碳化硅
关键问题2：有多少人真的能研发和扩产？
衬底更加虚（很难拆收入反推），器件因贴近车厂或消费者而更加真实（更容易从收入反推）。海外企业无法提前了解工厂信息，只能靠季报交流去跟踪。因此只能靠Yole等外部来源对比估算，因此也不保真
2023年全球SiC衬底产能规划133万片（合6英寸），2025年274万片
2023年全球SiC器件产能规划79万片（合6英寸），2025年153万片
这里面衬底增速显著大于器件，原因在于国产衬底的快速放量，天岳先进和天科合达23年初签下英飞凌订单（mos级别，非二极管），天岳先进披露了5月临港工厂投产，到Q3披露已经可以看到收入端放量，股价也给了反应
器件端国产仍然在研发期，没有一家的碳化硅mos能上车，甚至大规模上工业也很难；不过SiC二极管已经红海
更关键的问题在于，衬底和器件的生意本质不同，也就是下面这个问题
关键问题3：有何降本来源？研发/扩产的背后靠的是什么关键能力？（核心）
生意本质不同：衬底做好需要不断迭代积累经验，类似老中医；器件做好需要研发和技术，类似创新药。短期衬底弹性高，长期器件技术和客户壁垒更为关键
衬底最重要的是长晶，长晶靠手艺与经验，类似中医，因此各家最后的路线或许会趋同，且衬底片合格即可。业内都是师徒制，老师傅带新人，行业痛点是缺少老师傅，5-10年经验的人才极度稀缺，一两个懂的老师傅就很容易跑出黑马（天岳、安森美），也有像意法收购的Norstel研发SiC已经超过15年的仍未大规模生产（根据Yole的CEO Eloy）
器件最重要的是mos设计出来的结构的性能和稳定性，类似新药的分子式，结构设计必须绕开别人专利，最终产品也必须走向差异化。过去英飞凌占据IGBT多年龙头，专利卡位效果甚好，也证明了这一点，第四代IGBT之后其他家才有机会。因此mos设计需要整个团队的技术knowhow和互相配合，是技术探索和密集实验测试堆积出来的成果
衬底降本：现在基本只靠良率提升。良率提升靠控制温度，需要在无法观察的黑箱下，在不同阶段给不同温度与压力的精准控制。因此，衬底良率海内外差距较大，由长晶温度控制经验影响，经验型人才是关键
mos单管降本：靠die良率提升，而提升路径看mos器件的升级迭代。什么是die良率，根据美国某材料科学论文，控制缺陷密度相同，die的面积越小，die良率越大，因为好的面积利用更多，废弃面积更少，下图很直观
那么如何降die成本/A？两条路径都指向提升mos性能，既可以让同等100A的用更少材料，还可以提升良率，减少废弃材料。这也是为什么各家器件大厂都在大力研发新一代mos的重要原因之一，降低成本毛利率就抗打了，未来普及和降价就能放心大胆去给折扣签单
那么器件性能就成了一个关键决定因素，看下来目前是器件迭代的关键期，性能边际变化大，决定未来市占率与毛利率。拆解下来，器件性能的提升=比导通电阻下降（或电流密度提升）+稳定性提升。稳定性只能靠时间和量的积累，需要跟客户多年充分反馈沟通，再回到研发团队做优化（wolfspeed虽然SiC MOS出的早，但是车规经验少，17年开始探索车规非常晚，英飞凌/意法等其他厂都有十几年的车规经验）。电流密度靠的就是迭代，目前平面栅已经基本迭代到最后一两代，pitch已经无法做到再细再窄，粗略预计未来高端mos都是沟槽栅的天下，且意法半导体公布25年出沟槽，安森美下一代M4也是沟槽，罗姆25年会更新到Gen5沟槽。简单讲，降低电阻的路径就是先降低channel区电阻，再降低JFET区电阻，最后降低漂移区电阻，每次迭代或每次改变新区域的电阻都会带来新的问题需要攻克。综合来讲，mos性能迭代能力很看基因，有IGBT技术积累和车规经验会很有优势，衬底没有办法分出芯片好坏，只是决定成本。芯片设计出的性能与稳定性是最核心的壁垒
模块降本：目前模块封装方案百花齐放，英飞凌和安森美等企业推出可直接使用的模块；同时特斯拉、纯电野马使用单管并联模式，采购2颗MOS合一的小模块，自己做冷却和封装方案，基板与烧结成本自己承担。冷却与价格是主要考虑因素，车厂自己做是希望降本，冷却不断提升是配合更高电流密度的MOS。模块的技术壁垒不高，国内有很多在做，想通过模块切入碳化硅链
另外聊一下8英寸。这个问题没人能说清，大概率会是先经历良率下降的阵痛期，再逐步超越6寸，就像6寸替代4寸一样。理论上的经济性来自1）来自衬底成本下降，由于长晶炉的单位产值提升，最后衬底价格下降，2）单片的边缘损耗从14%降到7%，3）降低缺陷密度，提升质量提升die yield良率
关键问题4：车企思考方式，碳化硅多少降幅对应新能源车里碳化硅多少渗透率？
首先，未来车企会是800V+碳化硅的成本一起考虑，而非单独碳化硅替代IGBT的额外成本，而400V上升到800V需要1-2万，不止是碳化硅要配，电池的BMS也要大改。因此，我不建议用碳化硅替代IGBT的额外成本来比较电池节省成本
车企思考是性能和成本的权衡，本质是销量和利润的权衡，而当前国内车企这两年都在选择销量而非利润，欧企或许不同（未调研），因此为了销量，车厂首选顾客愿意付费的增值，使用800V作为一大卖点。目前没有碳化硅价格vs渗透率的明确线性关系，未来需要靠跟踪车企意愿和行动（华为带领问界M9和智界S7有进一步推动其他车企的趋势）。假如车企内卷过于严重，需求不足，资本周期的阶段变成下行，那各家都会选择利润，先活下去，这只是假设
所以我自己测算23年中国大概146万辆，全球280万辆。25年中国413万辆，全球732万辆。中国渗透率从17%到31%，靠20万以上的纯电车型渗透率到100%，欧洲渗透率16%到28%，欧洲前排销量的车型格局一直没变，所以靠前排车型（BBA+大众）从研发到放量，美国渗透率已经50%以上，都是特斯拉，未来不会太多变化
关键问题5：车销量到器件需求量、车销量到衬底需求量的对应？
单车用几颗？特斯拉48颗，50A，650V，8颗一并联（并联颗数=总颗数/6，因为三相逆变器里每相上下桥）；英飞凌36颗，66A或33A两款，1200V，6颗一并联，现在大多数也是36颗，特斯拉是18年设计的方案非常保守，同时特斯拉宣布-75%也需要跟踪，因为特斯拉用量大，所以行业对其敏感度很大。总体看下来，单车数量有下降趋势，单颗MOS电流有上升趋势，配置方案不改单车价值
单片衬底供几车？目前5-6辆车。我的结论就是由器件升级驱动，颗数与电流配置的排列组合方案不影响。推导过程比较麻烦，涉及mos颗数到衬底的变量关系，简单说就是器件升级迭代能提升良率并降低废弃面积+降低使用面积的双重作用，这个之前也有提到，但为什么电流和颗数的配置无所谓呢，下降电流一方面可以主动降低die面积并提升良率（谁都可以），但另一方面会增加使用面积（一颗大电流的面积<多颗小电流的面积加总），所以没有人会拿初代小规格mos无限堆叠
结论：碳化硅当前处于加速渗透期，衬底产能快速增加，需求受技术迭代而增长放缓，过去紧张的衬底产能未来不会是主要矛盾，我认为以后需关注器件环节
关键问题6：器件公司未来需要关注什么？
国际头部玩家发展路径：安森美半导体、意法半导体、罗姆为器件公司向衬底材料环节做收购，依靠积累的IGBT设计经验和积累的功率客户，用资本支出收购衬底；英飞凌未做收购而是选择广合作；Wolfspeed是衬底出身而后自主研发器件技术
签长期供应协议LTSA锁价不严格锁量，锁价且每年有一定降幅，量不锁，有一定区间，并且不会签满客户的全部预期产量
综合来讲，我的判断是未来衬底供应的价格和稳定性不再是关键因素，关键因素会变成抢客户能力，一方面需要靠过往积累的车规/工业经验，另一方面靠自身产品设计能力和迭代速度/效果，当前为跑马圈地关键阶段，提前锁定大车企客户是关键
除了Wolfspeed是100%收入为碳化硅之外，其他海外头部企业碳化硅业务都在10%以内，对碳化硅的弹性都不大，但也有整体产品矩阵和解决方案的能力的提升。因此，未来意法和安森美仍然有卡位优势，但安森美传统功率业务仍然需要度过下行周期，它的优势在于管理层+产品能力+长期客户关系的alpha，能更平滑度过传统功率的需求下行期。英飞凌上车相对慢，工业客户量大，但优势在于它沟槽mos性能强。公司研究还需要更深入，这里暂时不展开。最后放一个股价对比：
附一点反思：研究迭代，是明白研究要深入产业，要明确市场分歧和主要矛盾，要给出自己独立观点和逻辑支撑，要持有动态视角看未来，要敢于质疑和深挖，要理解资本周期和变化中的不变