中国碳化硅产业是如何赶超发达国家的？_风闻

2025年5月，全球最大的碳化硅生产企业美国Wolfspeed正式启动破产保护程序。

Wolfspeed是碳化硅产业的开拓者和引领者，碳化硅产量一直到2024年都是全球第一。

为何Wolfspeed会陷入破产？

不仅是Wolfspeed，西方发达国家的意法半导体、住友电工、瑞萨电子等企业也暂停了对碳化硅新生产线的投资，甚至退出了碳化硅产业。

与此同时，中国的碳化硅生产企业仍在继续扩张：天岳先进、天科合达、三安光电等企业仍继续扩大对碳化硅的投资。

碳化硅是第三代半导体材料，在未来的产业发展中将发挥重要作用。

为何此时西方国家纷纷停止了生产线的建设甚至退出这个充满前景的产业呢？

一、碳化硅产业发展简史

图1：三代半导体材料

半导体是指在常温下导电性能介于绝缘体与导体之间的材料，常见的半导体材料包括硅、锗等元素半导体及砷化镓、碳化硅、氮化镓等化合物半导体。

半导体是电子产品的核心，是信息产业的基石，而半导体材料则是整个产业发展的起点。

按照研究开发和规模化应用时间的先后顺序，半导体行业将这些半导体材料划分为三代。

三代半导体材料在不同的应用场景中各有优劣，并没有绝对的替代关系。

图2：碳化硅晶圆

碳化硅属于第三代半导体材料，主要特点是禁带宽度大、热导率高、临界击穿场强高、电子饱和漂移速率高等。

碳化硅主要用于制造功率器件和射频器件。

图3：碳化硅功率器件和硅功率器件性能对比

碳化硅功率器件能够极大提高能源转换效率，相比硅基功率器件有两个显著优势：

相同电压等级的碳化硅基功率器件和硅基功率器件，碳化硅基器件的尺寸是硅基器件的十分之一，导通电阻是其百分之一；

相同规格的碳化硅基MOSFET 较硅基IGBT 的总能量损耗可大大降低 70%。

图4：碳化硅产业链

碳化硅产业链与硅产业链基本相同：

最上游是材料生产——单晶硅晶圆和碳化硅晶圆；

中游是芯片制造——硅基芯片和碳化硅芯片；

下游是终端应用，如计算机、智能手机、新能源汽车等。

碳化硅功率器件广泛应用于电动汽车、新能源发电、轨道交通、智能电网等领域，是支撑这些新兴产业发展的基础元器件。

我们今天分析的碳化硅产业主要是指最上游碳化硅材料的制造。

图5：碳化硅技术演进路径

碳化硅发明和使用的时间比硅晚了四十多年，一直到1991年科锐公司（Wolfspeed前身）才推出了全球首片商用碳化硅晶圆并开始碳化硅材料的产业化应用。

碳化硅产业技术演进的主要路径是碳化硅衬底的尺寸（按直径计算）：按照 2 英寸（50mm）、3 英寸（75mm）、 4 英寸（100mm）、6 英寸（150mm）、8 英寸（200mm）和12英寸（300mm）的路径演进。

碳化硅材料的尺寸越大，可以同时制造的芯片数量就越多，碳化硅芯片的制造成本就会越低。

6英寸和8英寸是当前行业的主流技术水平，12英寸的碳化硅彻底也已诞生。

图6：全球碳化硅衬底市场规模

作为一种90年代才逐步商业化的半导体材料，碳化硅材料的整体市场份额相对较小，2020年全球碳化硅衬底的市场规模大概是30亿元。

随着电动车、风力发电和光伏发电等产业的发展，碳化硅衬底的市场规模增长很快：在2024年增长至88亿元，预计在2030年增长至585亿元。

现阶段全球99%以上的集成电路和95%以上的半导体器件都是以硅作为基础功能材料，化合物半导体占比相对较低，仅占5%左右。

图7：全球碳化硅功率器件市场规模

虽然碳化硅衬底的市场规模较小，但是将其制成功率器件后市场规模显著扩大：

2020年全球碳化硅功率器件市场规模是6.44亿美元，2024年增长至32.40亿美元。

碳化硅功率器件的下游就是市场规模更加庞大的电动车、风力发电和光伏发电等新兴产业，对这些新兴产业的发展至关重要。

二、中国和外国碳化硅产业发展对比

图8：中外企业碳化硅尺寸发展时间点对比

美国科锐公司（Wolfspeed前身）是碳化硅产业的开创者和引领者。

1991年科锐公司推出了全球首片商用碳化硅晶圆，1999年实现了4英寸碳化硅晶圆的量产。

此后在2009年和2015年又是科锐公司在全球最早实现了6英寸碳化硅晶圆和8英寸碳化硅晶圆的量产。

2021年10月科锐正式更名为Wolfspeed并大规模扩张产能，准备利用新能源汽车发展的有利时机在碳化硅材料领域大展拳脚。

图9：天岳先进发展过程

相比国外碳化硅生产企业，中国企业很晚才进入碳化硅产业。

天科合达、天岳先进和三安光电目前是中国最大的碳化硅生产企业：

天岳先进2010年才刚刚成立，天科合达则在2010年后进入碳化硅产业，三安光电更是在2020年左右才建成第一条碳化硅生产线。

虽然中国企业进入碳化硅产业的时间比海外企业要晚很多，但是速度发展很快：

2015年天岳先进实现了4英寸碳化硅晶圆的量产，2019年实现了6英寸碳化硅晶圆的量产。

2023年天岳先进实现了8英寸碳化硅晶圆的量产，比美国Wolfspeed公司晚了8年。

2024年天岳先进成功开发了12英寸晶圆，在12英寸碳化硅晶圆的开发上领先所有企业。

图10：2020年全球碳化硅市场份额

2020年天岳先进依靠4英寸和6英寸碳化硅产能，在碳化硅材料的市场份额已经跃居第三。

为什么天岳先进在如此短的时间内就能追赶上发达国家的企业？

主要原因是碳化硅产业技术还不成熟，市场规模还不大：

虽然科锐公司早在2015年就实现了8英寸碳化硅晶圆的量产，但是一直到今天大多数企业都还未解决8英寸生产线的良率问题。

全球碳化硅生产企业的主力生产线仍然6英寸生产线，8英寸生产线的产能仍然较低。

根据Yole的数据，2020年全球碳化硅材料的市场规模才只有1.8亿美元，只相当于硅晶圆市场规模的百分之一。

市场规模是一个产业发展成熟度的重要标志之一，如此小的市场规模也反映了碳化硅产业的不成熟。

图11：2023年国内6英寸碳化硅生产线产能

正是由于碳化硅产业在技术和市场上还不成熟，给了中国企业极佳的反超机会。

中国碳化硅企业虽然发展的时间较晚但是发展速度却十分迅速，大部分中国碳化硅企业直接从6英寸生产线起步，2020年以后有多家企业进入碳化硅产业并具备了量产能力。

根据业内一份不完整的统计，2023年中国具备6英寸碳化硅晶圆量产能力的企业达到15家之多，6英寸碳化硅晶圆产能已经大幅超过西方国家。

不仅如此，中国碳化硅企业未来的产能扩张规划更是惊人，将显著超过国外企业的总体产能。

图12：国内和国外企业8英寸生产线进展情况

当前全球碳化硅产业8英寸生产线还相对较少：

Wolfspeed在2015年就具备了8英寸碳化硅晶圆的量产能力，但是一直都只是小批量生产，公司新建的莫霍克谷8英寸碳化硅晶圆厂在2025年才实现大规模量产。

罗姆公司和Coherent公司在2024年都只有小批量生产8英寸碳化硅晶圆的能力，西方国家其它碳化硅企业也大致如此。

国内碳化硅生产企业如天科合达、天岳先进和三安光电等都已经具备了小批量生产8英寸碳化硅晶圆的能力。

在8英寸碳化硅生产线的发展上，中国企业已经和国外企业并驾齐驱。

图13：中国企业专利申请数量

中国碳化硅企业不仅是在产能扩张上十分迅速，在技术研发上同样毫不逊色。

2010年中国企业碳化硅产业发明专利的申请数量只有28项，到2020年则增长至706项，十年时间扩大了30多倍。

中国企业在碳化硅产业技术上的发展有利支持了产业的发展，使得中国碳化硅企业在竞争中不断取胜。

图14：碳化硅材料价格变化

中国的天科合达、天岳先进等企业不仅在生产技术上完成了突破，而且显著降低了生产成本：

天岳先进通过改进长晶工艺，将6英寸衬底的良率提升至突破性的80%，并成功将关键设备单晶炉的成本压缩至进口设备的50%；

天科合达则通过持续的工艺创新，使6英寸衬底价格在三年内下降了60%，从每片约1000美元大幅压低至400美元左右，仅为国际巨头价格的30%。

中国碳化硅企业的发展使得全球碳化硅材料价格急剧下跌：

2020年每片6英寸碳化硅衬底的价格还有7100元，到2024年已经下跌至4200元，而且下跌的趋势还没有停止。

图15：海外碳化硅企业经营变动

由于碳化硅材料价格的快速下跌，海外碳化硅企业的经营和扩张纷纷陷入困境。

Wolfspeed在2021~2024年大规模投资进行产能扩张，新建了莫霍克谷8英寸碳化硅晶圆厂并扩大了达勒姆6英寸碳化硅晶圆厂的产能。

Wolfspeed原本想借助电动车发展的时机快速扩张，但是碳化硅晶圆价格的快速下跌直接浇灭了Wolfspeed的梦想。

碳化硅晶圆价格的急剧下跌摧毁了Wolfspeed盈利的希望，最终导致Wolfspeed在2025年破产，而这主要是中国企业的竞争导致的。

2024年，Wolfspeed的市占率从60%骤降至33.7%。

2025年Wolfspeed破产，而日本和欧洲的碳化硅生产企业也纷纷中止了对碳化硅的投资。

中国厂商的快速崛起彻底改变了全球SiC晶圆的竞争格局，海外碳化硅企业被一点一点赶出了市场。

图16：Wolfspeed 8英寸碳化硅晶圆厂

为什么中国碳化硅企业发展的时间较晚却能却能很快追赶上西方国家企业？

最主要的原因是西方国家在碳化硅产业上领先的幅度不够大，护城河不够深。

另一方面，中国已经具备了高新技术产业发展的全部条件，有能力进入所有新技术领域。

图17：碳化硅的主要用途

在碳化硅产业上，西方国家既没有技术优势也没有产能优势：

碳化硅产业的技术至今还不成熟，西方国家前面领先的几十年大部分是属于前期的摸索和试错，他们的先发优势还不能构成技术壁垒。

此外碳化硅材料整体的市场规模较小，下游需求尚未真正发展起来，西方国家企业在碳化硅产能也没有形成显著优势。

碳化硅功率器件在新能源时代才迎来市场需求的爆发，而中国在电动车、风电、光电这些新兴产业上都是领先的，自然会推动对上游碳化硅材料的需求。

技术并不神秘，技术是可以理解和认知的。

产业的发展有其客观规律，西方国家并不能一直保持领先的。

只要产业发展的条件具备，所有的前沿产业中国都可以发展起来。

三、中国加入前沿产业竞争有何影响？

在诸多前沿产业中，以芯片为代表的半导体产业由于发展时间长，以美国为代表的西方国家领先优势较大，中国无法在短期内追赶上。

碳化硅产业的发展时间相对较短，特别是商业化时间的较短，因此中国与西方国家的差距较短。

中国在资金、基础产业、技术条件、资金和市场需求等各方面的条件都十分完备，因此能够在短期内追赶上西方国家。

在碳化硅产业链上，中国现在只是在碳化硅材料这个环节对国外企业完成了赶超，下游碳化硅功率器件仍然是意法半导体、英飞凌、安森美等国外企业占据着主要的市场份额。

碳化硅材料一年的市场规模只有几十亿美元，远不如规模将近200亿美元的硅单晶市场。

但中国的产业追赶就是这样：

在产业链上的每一个环节，每一个细分市场进行追赶。

图18：比亚迪仰望汽车

为什么发达国家以前在汽车、飞机、机床、PC等这样的终端产品上大幅领先中国？

不仅是因为他们在产品总体设计上领先，还因为他们在材料、零部件等上游环节同样领先。

中国在终端产品上的追赶同样需要从最上游的原料和零部件做起。

中国的工业化程度在不断升级！

中国不仅完成了传统产业的追赶，在前沿产业同样在快速赶超发达国家。

以碳化硅产业为例，虽然碳化硅材料生产技术的难度很高，但是中国有能力进入碳化硅生产企业数量很多。

这从侧面说明了中国总体技术水平的提高，中国企业整体技术能力的提高。

中国企业加入前沿产业竞争的主要后果是什么？

最主要后果是高科技产品价格的快速下跌，使得西方国家高科技产业发展的模式无法维持！

为什么Wolfspeed会破产？

为什么西方碳化硅产业纷纷放弃发展12寸生产线？

根源是中国碳化硅企业快速扩张产能以后价格下跌的速度太快了，在这种价格水平下西方企业投资建设12寸生产线将没有回报。

全球碳化硅产业发展的结果是中国发展模式对西方国家发展模式的胜利！

为什么中国企业可以容忍高技术产品的低价而西方资本无法容忍低价？

中国企业都是从与西方国家企业的竞争中发展起来的，都是从低端做起、从低价做起。

中国企业在技术上向上攀爬是为了改善生存条件，反正比做低技术和低端产品的回报更高。

发达国家则完全不同，发达国家的企业原本占据了利润最丰厚的高端市场和产业链，这些资本要求的回报极高。

如果没有中国企业的竞争，西方国家的这种发展模式是可以维持下去的，实际是西方国家利用高科技向不发达国家征税。

中国的发展改变了这一切！

中国不仅打破了西方国家企业对全球征收的高科技税收，更是直接在竞争中击败了西方国家企业。

碳化硅产业如此，光伏产业更是如此！

未来西方国家在前沿产业发展上无法与中国竞争。

未来我们将会见证更多中国高科技前沿产业的崛起。

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