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小米快充，激活的是第三代半導體材料氮化鎵（GaN），除了氮化鎵，第三代半導體產(chǎn)業(yè)化成熟的還有碳化硅（SiC）。“得碳化硅者，得天下”，恰逢國內(nèi)上市公司露笑科技（002617）正在籌劃非公開發(fā)行股票，募投方向正是碳化硅（SiC）晶體材料的產(chǎn)業(yè)化，本文結合露笑科技電話會議的內(nèi)容，對第三代半導體材料碳化硅的技術和產(chǎn)品，以及露笑科技在碳化硅領域的產(chǎn)業(yè)布局，進行一個全方位的解讀。
最近二級市場火熱的第三代半導體，在小米快速充電頭的助力下引爆，在資本市場上引起的波瀾，估計雷軍也始料未及。因為小米快充用的是氮化鎵（GaN）功率器件，因此大家普遍關注的是第三代半導體材料之一的氮化鎵。
而第三代半導體已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化應用的，除了氮化鎵（GaN），還有另外一種材料——碳化硅（SiC）。
“得碳化硅者，得天下”
這是品利基金投資經(jīng)理陳啟最早喊出的一句口號，以碳化硅為襯底材料，碳化硅基碳化硅、碳化硅基氮化鎵，既可以滿足功率器件要求，又可以做射頻器件，一材兩用，足以見得碳化硅材料在第三代半導體中的地位，而且產(chǎn)業(yè)化成熟，未來前景可期。
恰逢國內(nèi)上市公司露笑科技（002617）正在籌劃非公開發(fā)行股票，募投方向正是第三代半導體材料碳化硅（SiC）晶體材料的
產(chǎn)業(yè)化。2 月 23 日，上市公司董秘、財務總監(jiān)和碳化硅項目負責人，還專門就此次增發(fā)和公司碳化硅業(yè)務，在財通電新平臺上向投資者做了解答。
在資本市場爆發(fā)的一周內(nèi)啟動增發(fā)，節(jié)奏掌握的夠準。
本文結合此次電話會議內(nèi)容，對第三代半導體材料碳化硅的技術和產(chǎn)品，以及露笑科技在碳化硅領域的產(chǎn)業(yè)布局，進行一個全方位的解讀。
根據(jù)公眾號“創(chuàng)道咨詢”（FinanceDL）昨天的文章《虛虛實實第三代半導體，一文看透幾家上市公司概念》，已經(jīng)對幾家涉及第三代半導體概念的上市公司做了一個初步解讀，其中就包括露笑科技。
在第三代半導體領域，露笑科技專注的是碳化硅長晶設備和碳化硅晶體材料。長晶設備已經(jīng)向合作伙伴供貨，碳化硅晶體材料是此次募投方向。所以露笑科技在碳化硅領域的階段定位為早期，技術成熟，市場有待開拓。
今天我們就談一談，第三代半導體材料的主角之一，碳化硅（SiC）。
本文嘗試將碳化硅技術、產(chǎn)品和市場，以及露笑科技的產(chǎn)業(yè)布局，穿插在一起講，希望能夠更形象一些。為了辨識度更高，本文黑色字體為碳化硅通識介紹，藍色字體為露笑科技相關介紹。
首先，對于第三代半導體材料，主要是區(qū)別于一代、二代而言，但基本上都是四族元素（碳、硅、鍺）及其化合物：
第一代半導體材料以硅（Si）、鍺(Ge)為代表；
第二代半導體材料以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）為代表；
第三代半導體材料，目前各大廠商摩拳擦掌積極布局的，包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、氮化鋁（AlN）、金剛石（C）等。
圖表來源：聯(lián)儲證券
這三代半導體，劃分標準主要是按照材料性能指標高低及產(chǎn)業(yè)化難易程度，越往高世代，產(chǎn)業(yè)化難度越高，材料性能越優(yōu)異，包括禁帶寬度、導熱率、擊穿電壓等。比如本文要講的碳化硅（SiC），與第一代半導體材料硅（Si）相比，禁帶寬度是硅的 3 倍、導熱率 3 倍、擊穿電場 9 倍、飽和漂移速度 2.7 倍。
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圖表來源：廣發(fā)證券
我們都知道，半導體的本質(zhì)就是“開 - 關”特性，反映到數(shù)字領域就是“0-1”，構成了所有數(shù)字世界的基礎。第一代半導體如此，第三代半導體也不例外，要么為了實現(xiàn)數(shù)字計算的 01，要么為了實現(xiàn)物理世界的開關。碳化硅（SiC）的優(yōu)異半導體屬性，就是為了在特殊領域?qū)崿F(xiàn)開 - 關特性，比如耐高溫、高壓，大電流的高頻大功率的器件，比如 5G 毫米波領域……
具體到碳化硅（SiC）材料，由于原子的排列結構不同，可以形成幾百種形態(tài)各異的晶體結構，比較常用的如α晶型結構（2H、4H、6H、15R）和β晶型結構（3C-SiC）等。
晶體結構的不同，決定了材料的性能不同，應用領域也不同：α晶型 4H 可以用來制造大功率器件；6H 最穩(wěn)定，可以用來制作光電器件；β晶型結構（3C-SiC）可以用來制造高頻器件以及其他薄膜材料的襯底。
此次露笑科技定增的募投方向，就是用于碳化硅（SiC）晶體材料和制備項目，初步擬定產(chǎn)品為 4-6 英寸半絕緣片以及 4H 晶體 N 型導電碳化硅襯底片。
根據(jù)露笑科技在此次電話會議上的解答，半絕緣片主要用于軍工領域，需求量較小，但毛利率較高；4H 晶體 N 型導電碳化硅襯底片適用于大功率器件（HEMT、SBD、MOSFET、IGBT 等），市場需求量大，是公司未來的主力產(chǎn)品；而對于β晶型結構（3C-SiC），公司目前考察市場需求量不大，但不排除未來公司根據(jù)市場需求，調(diào)節(jié)產(chǎn)線的產(chǎn)能分配。
而對于 4 英寸和 6 英寸的問題，國際上不少碳化硅材料企業(yè)都轉(zhuǎn)向 6 英寸，這是一個趨勢。露笑科技募投方向包括 4 英寸和 6 英寸，主要原因是目前國內(nèi)碳化硅器件制造領域，還有許多 4 英寸存量產(chǎn)線，有足夠的市場需求，短時間內(nèi)不會馬上過渡到 6 英寸。
由此可見，露笑科技此次募投方向，主要還是針對的是碳化硅晶體材料。那么碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈條如何呢？每個產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上的公司都有哪些呢？
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圖表來源：廣發(fā)證券
同其他半導體產(chǎn)業(yè)一樣，碳化硅產(chǎn)業(yè)也包括晶體材料制造（長晶、襯底）、外延片、晶圓制造、封裝測試、器件、應用等幾個環(huán)節(jié)。
露笑科技主營業(yè)務是藍寶石襯底生產(chǎn)，主要針對 LED 光電領域。藍寶石作為一種襯底材料，也在半導體領域發(fā)揮了巨大作用，所以此次露笑科技過渡到碳化硅，也算順理成章。
雖然此次露笑科技的定增募投方向是碳化硅晶體材料項目，但露笑科技從很早之前就開始儲備碳化硅長晶技術了。根據(jù)此次電話會議和公開資料披露，公司在去年 8 月就向合作伙伴國宏中宇提供了 80 套碳化硅長晶爐成套設備。
不過從產(chǎn)業(yè)鏈參與企業(yè)看，產(chǎn)業(yè)前段的碳化硅晶體制造環(huán)節(jié)是技術含量最高的，但這個環(huán)節(jié)被美國科銳公司（Cree）掌控者，基本上控制了國際碳化硅單晶的市場價格和質(zhì)量標準，占全球碳化硅單晶 80%以上的市場份額。
國產(chǎn)替代是趨勢，露笑科技算是國內(nèi)為數(shù)不多的想瓜分科銳公司市場的參與者，但技術實力確實無法和科銳公司相抗衡。此次電話會議，筆者還特意問了公司碳化硅項目負責人，在知識產(chǎn)權方面，公司是否存在與科銳公司有沖突或者授權的情況。得到的答復是，公司的碳化硅長晶爐設備，是在藍寶石襯底設備長期技術積累的基礎上，依靠自主研發(fā)設備升級完成，具有完全的自主知識產(chǎn)權。
如果屬實，這確實是一個好消息，體現(xiàn)了公司的技術實力。不過話也說回來了，科銳公司關于碳化硅的核心專利，主要是在 93、94 年申請的，大部分已經(jīng)到期或者即將到期。
除了露笑科技，國內(nèi)在碳化硅晶體制造環(huán)節(jié)參與的公司還有：山東天岳，前段時間被華為公司參股，也成了網(wǎng)紅；天科合達，新三板企業(yè)，250 臺(套)碳化硅單晶生長爐及其配套切、磨、拋設備的碳化硅襯底生產(chǎn)線；與露笑科技合作的中科鋼研；三安光電旗下的北電新材也有碳化硅產(chǎn)品……
國際上，除了科銳公司，美國二六（II-VI）、道康寧（Dow Corning）、德國 SiCrystal AG、日本新日鐵等公司也都積極參與其中。
碳化硅晶體，屬于化合物半導體材料，自然界是沒有現(xiàn)成的材料可供開采的，只能通過化學合成，而且合成工藝很復雜，速度超級慢，所以成本較高。
根據(jù)露笑科技相關人員介紹，當前碳化硅晶圓的價格高出硅晶圓的數(shù)倍，碳化硅 4 英寸晶圓需要 3000 多元，6 英寸晶圓在 7000 元以上。主要原因是碳化硅晶體制造工序復雜，長晶速度慢，產(chǎn)能受限。七八天的時間，才能生長幾厘米。
制造碳化硅晶體，需要用到碳化硅長晶爐，涉及到的技術路線包括：物理氣相運輸法（PVT）、溶液轉(zhuǎn)移法（LPE）、高溫化學氣相沉積法（HT-CVD）。其中，PVT 因為工藝過程簡單，設備價格較低，所以行業(yè)采用率也最高。
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圖表來源：廣發(fā)證券
非化工專業(yè)讀者簡單理解一下原理就好，PVT 方法制造碳化硅晶體，就如同鍋底上積累下來的厚厚一層鍋灰。在長晶爐里，碳化硅粉體在 2000 多度的高溫下被氣化，然后因爐內(nèi)溫差，又在爐子的頂端凝結成固體晶體。
就這個速度，幾天幾夜能長個一兩厘米。
露笑科技的碳化硅長晶爐，也是采用的 PVT 法。從公司介紹來看，雖然技術水平?jīng)]法和科銳公司相提并論，但在國內(nèi)碳化硅晶體、襯底片加工和制備方面，屬于第一梯隊。
接下來再看看碳化硅的器件和行業(yè)應用方面。
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圖表來源：品利基金
前面提到了，不同的半導體材料屬性不同，制作出來的器件性能也不同。因為第三代半導體材料的優(yōu)異特性，包括禁帶寬度、導熱率、擊穿電壓等，都比一、二代半導體材料優(yōu)越。
碳化硅憑借其寬禁帶、耐高溫、大電壓、高電流、優(yōu)越的散熱性能，特別適合用來制造大功率器件、微波射頻器件以及光電器件等。可應用于工業(yè)機電、5G 通信、高鐵、汽車電子、智能電網(wǎng)、光伏逆變、消費電子等領域。
根據(jù)露笑科技的介紹，目前硅也在功率器件中有所應用，但受制于產(chǎn)品性能，主要應用于消費電子領域。隨著 SiC 產(chǎn)能的提升，如果產(chǎn)品價格逐步下降，SiC 有逐步取代 Si 的趨勢。
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圖表來源：廣發(fā)證券
露笑科技目前生產(chǎn)的碳化硅晶體襯底，主要有幾個應用方向，軍工、工業(yè)、5G 等。根據(jù)公司的介紹，碳化硅基氮化鎵外延片，可以用于 5G 毫米波射頻器件加工領域。而其他功率器件客戶群體也巨大，傳統(tǒng)的功率器件制造 IDM 公司，都在轉(zhuǎn)型積極布局碳化硅功率器件，市場需求量巨大。
涉及到市場競爭問題，公司不認為會像公司原有業(yè)務藍寶石襯底一樣，快速進入紅海市場。雖然碳化硅晶體領域，已經(jīng)有山東天岳、天科合達等公司參與，但市場足夠大、技術壁壘足夠高，產(chǎn)品處于供不應求狀態(tài)。
而且碳化硅針對市場領域與藍寶石不同，藍寶石主要應用于 LED、消費行業(yè)，主要存量博弈，市場有限。碳化硅作為基礎材料，下游應用主要在工業(yè)領域，市場空間很大，毛利較高，跟藍寶石完全不同量級。因此，公司的碳化硅業(yè)務不會步入藍寶石后塵。
其他關于露笑科技此次電話會議披露信息：
1）公司布局的重點為碳化硅（SiC）晶體材料（襯底），未來會考慮碳化硅外延片，但沒有布局產(chǎn)業(yè)鏈下游的碳化硅功率器件的打算。
2）公司此次增發(fā)剛剛開始，尚未確定參與的投資機構，歡迎到公司現(xiàn)場調(diào)研，進一步探討公司產(chǎn)品的一些技術細節(jié)。
3）碳化硅的市場需求角度，目前國內(nèi)的 SiC 襯底片國內(nèi)只占 5%，而市場需求則占 45%，每年有 35%增幅，供小于求，投資大，周期長，市場參與企業(yè)數(shù)量不多。
