（报告出品方/作者：中信证券，陈俊云，许英博，贾凯方，刘锐）

公司概况：全球碳化硅衬底龙头供应商

公司概述：积累多年的碳化硅衬底龙头供应商

Wolfspeed是目前全球最大的SiC衬底制造商，前身为科瑞Cree旗下的Wolfspeed部门。公司成立于年，具有30余年的碳化硅生产经验，于年推出全球首款商用SiC晶圆，年推出首款V商用SiCJBS肖特基二极管，以及在年推出全球首款SiCMOSFET。近年来，公司发展战略不断发生变化，将碳化硅业务作为公司未来的主营业务，在年与年分别出售照明业务与LED业务，并于年10月将公司名称由Cree更改为Wolfspeed，从此专注于第三代化合物半导体领域的布局。

业务构成：碳化硅材料+功率器件+射频器件

公司产品主要围绕碳化硅布局，主要包括材料、功率器件和射频器件。1）半导体材料：生产器件的必需品，主要包括碳化硅材料（包括碳化硅衬底、碳化硅外延片）、氮化镓材料（基于碳化硅衬底长出的氮化镓外延片），其中核心产品为碳化硅衬底。2）碳化硅功率器件：基于碳化硅材料生产的功率器件，主要包括碳化硅肖特二极管、MOSFET、功率模块、栅极驱动器坂。3）碳化硅射频产品：基于氮化镓材料生产的射频器件，主要包括基于氮化镓的芯片、高电子迁移率晶体管HEMT、单片微波集成电路MMIC、横向扩散MOSFETLDMOS功率晶体管等。

财务分析：公司营业收入稳健增长，净亏损持续收窄

财务状况：财年营收实现高增长，毛利率持续恢复。FY公司实现营收7.46亿美元，同比增长42.0%，剥离传统业务对营收的影响正逐步消除。从毛利率角度，FY-Wolfspeed部门毛利率保持在45%-50%水平，FY-由于疫情影响与产能调整，公司设施利用率下降，毛利率持续下滑，FY公司毛利率为31%。FY年疫情影响有所减弱，叠加产能效率优化以及新工厂开业等一系列调整，公司FY毛利率为33.4%，其中各季度毛利率持续改善，分别为31.5%/32.9%/34.0%/34.5%。

业务调整影响净利润水平，FY亏损明显收窄。回顾公司的净利润变化，公司对原有业务的剥离以及转型期间对研发与设备的持续投入均对净利润产生了显著影响。FY公司转型阵痛得到有效缓解，Non-GAAP净亏损率从-20%缩减至-8%，主要受益于产能的优化提高。随着公司新工厂投产并进入正常运营周期，盈利能力料将持续提升。

财务比较：营收有待提升，但FY以来增速远超竞争对手。美国Ⅱ-Ⅵ公司在碳化硅领域的布局与Wolfspeed相似，过去三年，Ⅱ-Ⅵ的营收与增速皆高于公司，但从FY开始，受益于与下游器件厂商的紧密合作以及自身生产工艺与产能的领先，公司前三季度营收增速皆保持在35%以上，成为新能源汽车碳化硅应用的主要受益者之一，静待其营收随碳化硅渗透率提升而持续提高。

行业分析：新能源车性能要求提高，SiC价值凸显

行业背景：碳化硅是继硅和砷化镓之后的第三代半导体材料，由于其高击穿电场、高热导率、高迁移率等材料特性，由其制成的半导体器件在高温、高压、高频大功率的环境下具备良好的性能表现。因此，碳化硅器件在新能源汽车、5G基站、光伏、轨交等领域中应用前景广阔，尤其在新能源车领域，碳化硅器件的渗透率已开始逐渐攀升，目前已经应用于特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏等品牌的中高端车型。

行业规模增长潜力：碳化硅市场规模持续提高，新能源车为主要驱动力

行业规模：预计未来四年将迎来高速增长，年有望达89亿美元。碳化硅器件市场包括功率器件与射频器件，前者主要用于汽车、工业与能源领域，后者主要用于5G建设。Wolfspeed预测，年全球SiC器件市场规模为43亿美元，而随着碳化硅器件在电力、射频等领域的渗透率持续提升，预计到年市场规模将增长至89亿美元，对应CAGR为19.9%。

需求来源：下游器件用于新能源车、射频、光伏、轨交等，新能源车为主要推力。碳化硅器件的需求结构方面，新能源汽车将成为最大的应用领域，特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏等知名车企已经计划在未来车型中使用SiC分立器件或模块。Wolfspeed预计年的碳化硅器件市场结构中，新能源汽车将占据52%，其余射频、工控与能源将分别占据33%、16%，与年以射频器件为主的市场结构相比将产生较大变化。

重点应用场景：提高新能源车动力性能，减少汽车充电时间。碳化硅在新能源车中的主要应用场景为主逆变器、车载充电器与DC/DC变换器，其中约80%的市场规模来自于汽车主逆变器，17%来自于车载充电器OBC。由于碳化硅材料具有高击穿电压、高熔点、宽禁带等物理特点，碳化硅器件能够在高温、高压、高频的环境中提供更好的性能表现，并能实现更小的损耗，因此在新能源汽车中使用碳化硅器件能够延长5%-10%续航里程，实现设备小型化，以及实现高压快充与提高动力性能。此外，随着生产成本降低，预计未来碳化硅渗透率将持续爬升。

Wolfspeed预计未来4年汽车功率器件市场规模CAGR将达30%。根据Wolfspeed预测，年汽车碳化硅功率器件市场达16亿美元，并在接下来四年中保持30%的年均增长。年起，特斯拉Model3开始采用SiC，向市场证实了SiC的性能优势。在特斯拉宣布使用碳化硅后，其他电动车品牌也纷纷入局，如比亚迪纯电动车车型“汉”，Lucid推出的LucidAir皆采用SiC提高汽车性能，同时现代、奥迪、大众、奔驰、通用汽车等传统车企也开始研发SiC解决方案。

产业链结构：材料环节占最大价值量，衬底产能为行业瓶颈

碳化硅产业链：与硅基类似，但材料环节为核心难点。碳化硅产业链共分为“衬底、外延、器件及下游应用”四大部分，根据使用场景的不同，衬底分为导电型衬底与半绝缘型衬底，在其表面分别生长出SiC外延与GaN外延，并分别进一步加工为功率器件用于新能源汽车等功率领域，以及5G通讯等射频领域。

价值量拆分：CASA测算材料环节占据器件75%价值量，亦是产业链的核心难点。根据CASA对碳化硅器件价值量拆分测算，材料环节是当前难度最大、最为核心的生产环节，其中衬底生产与外延生产分别占器件总价值量的50%与25%，其余工序中前道晶圆处理占20%，封装测试占5%。材料环节因其高价值量占比，成为碳化硅产业链中各大厂商的主要争夺项。

碳化硅材料环节：产业链核心难点，中短期内保持供不应求

产品构成：主要包括功率材料与射频材料，用于下游器件生产。碳化硅材料主要分为功率材料与射频材料，分别用于功率器件与射频器件的生产，对应生产不同种类的衬底与外延片。

材料市场规模：Wolfspeed预计年将达17亿美元，大部分来源于功率需求。材料市场主要包括衬底与外延两部分，其中衬底需求为核心需求。根据Wolfspeed预测，年与年材料市场规模将达到12亿与17亿美元，主要增量由功率领域（主要是新能源车）提供。而根据Yole数据，年衬底市场规模中，大约60%来自于功率领域，这一占比将在未来数年持续提高。

新能源车的材料需求：预计年衬底需求达万片。随着全球乘用车销量与新能源车渗透率提升，新能源车领域需求持续提升。碳化硅渗透率方面，假设年碳化硅渗透率达30%，预计全球新能源车销量为万辆，对应使用碳化硅车型的销量为.8万台。年一台电动车约消耗0.2片6英寸晶圆，之后逐渐增长至单车0.4片，对应全球新能源车的等效6英寸晶圆需求为.5万片。若叠加工控、轨交、光伏等市场需求，则功率器件对应的需求将显著超过万片（等效6英寸）。假设每台车对应碳化硅价值量为~美元，则年对应市场空间66~亿美元。

5G基站的材料需求：预计E-E年中国年均需求9.7万片。4G通信向5G通信的转变带来5G基站的建设需求，其中功率放大器（PA）用于实现发射通道的射频信号放大，获得足够大的射频输出功率后才可用于天线传输，由此驱动了氮化镓射频器件对衬底的需求。与年为5G基站建设高峰期，假设每个宏基站与小基站中分别包含与2个功率放大器，而年宏基站GaN占比将由66%提升至85%，则对应中国宏基站E-E年衬底需求为13/10/8/7万片，小基站E-E年衬底需求为///片，合计E-E年中国对衬底的年均需求为9.7万片。

供需格局：中短期供给依旧紧张，国内产能落地仍需观察。综合上述材料环节的需求量预测，以及未来国内外当前产能及规划，我们对材料环节的供需格局作出以下判断：需求端：预计1-2年内，国内新能源汽车SiC器件应用需求将全面爆发，比亚迪、上汽、北汽等各大车企新能源车均研发试制碳化硅器件，但国内产能的释放需要到2-3年后，需求缺口持续放大。根据上述预测结果，年新能源车与5G基站两大主要应用场景的衬底需求量合计约万片，乐观假设届时良率为80%（年国际厂商良率约为60%，Wolfspeed新工厂我们预计年能到80%），则预计对应设计产能应为万片/年。

供给端：目前全球实际产能50-60万片/年，国内碳化硅衬底产量仅为20-30万片，可实现批量供应的有天科合达、山东天岳等，而国外产能主要集中在Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ与罗姆三大巨头手中。产能规划方面，国外设计产能普遍将于年开始释放，我们预计将达万片/年。通过整理各公司公告、投资者互动平台问答以及第三代半导体风向等的国内碳化硅衬底公司扩产数据，国内远期设计产能达万片/年，初步释放时间为-年。虽设计产能上看已能满足预计需求，但考虑到国内在该赛道的资金投入呈现小而散的局面，仅少数厂商具备量产能力，且衬底生产对工艺要求极高、国内外工艺差距约为7年，我们认为最终能够落地量产的企业将较少，预计实际产能较规划将打折扣，实际产能与设计产能仍将存在较大缺口。

碳化硅器件环节：市场规模稳健增长，主要受新能源车所驱动

功率器件市场规模：Yole预计年达63亿美元，对应六年CAGR为34%。Yole发布的PowerSiC报告指出，年碳化硅功率器件市场为10.9亿美元，预计年SiC功率器件市场将超过60亿美元，空间增长近5倍，对应六年GAGR为34%。

功率器件驱动力：主要为新能源汽车，其次是能源与工业。根据Yole测算，年，汽车领域对功率器件的需求占比为63%，未来数年需求将继续扩大，预计年将达到79%。究其需求来源，主要来自于汽车组件对能耗、性能要求的提高。电动汽车系统涉及功率半导体应用的组件主要包括主逆变器、车载充电系统OBC、车载DC/DC，碳化硅模块的使用使得整车的能耗更低、尺寸更小、行驶里程更长。此外，能源需求占比从14%降至7%，工业需求从11%降至9%，仅次于汽车需求。光伏逆变器龙头企业已采用碳化硅MOSFET功率器件替代硅器件，可进一步提高转换效率、明显降低能量损耗、大幅提升设备循环寿命，具备成本低、高效能的优势。

功率器件需求测算：主要来自新能源车，预计年需求达2.4亿个。功率器件的需求主要来自于新能源车碳化硅器件的替代，沿用先前对采用SiC新能源车的假设，并假设双电机车型的占比由年的25%增长至年的54%，其余为单电机车型。Model3四驱版本为双电机车型，采用了48颗意法半导体的SiCMOSFET器件，由此预计年新能源汽车SiCMOSFET合计总需求为2.4亿颗。

射频器件市场规模：预计年达29亿美元，主要受5G基站所驱动。数据速率和带宽需求的不断增长持续推动5G发展，而射频器件是无线连接的核心。第三代半导体射频器件主要应用在5G基站的功率放大器（PA）中，用于将调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大，使其射频输出功率达标后馈送至天线进行辐射。与传统材料相比，碳化硅基氮化镓在低功耗、高功率密度和长寿命等方面具备明显优势。Wolfspeed预计碳化硅基氮化镓将在5年内占据大部分射频器件市场，市场规模预计将由年的21亿美元增长至年的29亿美元，对应CAGR为8.4%。

竞争格局：各环节市场份额相对集中，龙头公司优势明显

碳化硅材料：衬底市场一家独大，外延市场呈现双寡头格局。1）衬底生产：衬底分为导电型与半绝缘型，分别用于功率与射频领域，但都呈现出寡头垄断的竞争格局。导电型衬底主要由Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ与Rohm垄断（CR3接近90%），其中Wolfspeed占据约60%市场。半绝缘型衬底主要由Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ与山东天岳垄断，CR3市场份额持续上升。2）外延生产：呈现双寡头竞争格局，年Wolfspeed与ShowaDenko在导电型外延市场中的市占率分别为52%与43%，市场份额向头部集中。

碳化硅功率器件：市场份额集中，前三厂商市占率超75%。根据Yole统计，年碳化硅功率器件市场份额CR%，其中意法半导体、英飞凌、Wolfspeed、罗姆和安森美市占率分别为40%、22%、14%、10%与7%，其中意法半导体与特斯拉存在合作关系，向后者提供SiCMOSFET模块，在碳化硅功率器件市场中占据最大的市场份额。

GaN射频器件：日本住友、Wolfspeed、Qorvo为主要玩家。射频器件领域呈现三足鼎立的竞争格局，市场CR%，日本住友、Wolfspeed与Qorvo分别占据40%、24%与20%的市场份额。其中，Wolfspeed前身Cree于年收购了英飞凌的RF部门，成为了全球GaN射频器件的主要提供商之一。

公司分析：持续提高供给能力，未来成长性明确

公司背景：公司之所以能占据产业链最大价值量环节的最大市场份额，其主要原因是公司在生产工艺的know-how积累、8英寸晶圆量产的技术研发与在手产能具备较大优势，高产能与高良率使得公司能够在供不应求的市场环境下实现大量且稳定的衬底供应。公司作为全球SiC生产经验最为丰富的IDM厂商，在手资源与未来规划上皆具备明显竞争优势。公司从开始生产SiC产品，年就推出全球首款商用SiC晶圆，至今已超过30年，在专利积累、工艺演进和在手产能上领先同类型厂家，拥有全球第一个8英寸碳化硅晶圆厂，引领全行业向大尺寸晶圆迈进。

展望未来：公司扩产速度与进度皆属全行业领先，考虑到与下游大型器件厂商的产能绑定关系，未来数年生产成本与效率亦有望保持行业前列。虽然长期角度看衬底供应将趋于充足，但在此之前公司将通过提高衬底自用率，提高器件业务收入比例，从而避免对衬底生产的依赖。我们认为，中短期看，公司衬底龙头地位稳固且具备较大盈利提升空间；长期看，公司对下游器件、模块的整合能力将成为业绩支柱。

竞争优势：成熟生产工艺+大尺寸量产能力+领先行业的在手产能

成熟生产工艺：碳化硅生产难度高，公司多年工艺积累成技术壁垒

碳化硅衬底生产环境严苛，高效、稳定的生产工艺具有高技术壁垒。由于当前大多数厂商碳化硅生产工艺不成熟、材料加工难度高、晶锭生长缓慢等客观因素，全球供应与需求之间产生巨大缺口，而Wolfspeed基于30余年的碳化硅生产经验（此前用于LED照明领域），具备高良率量产能力，亦是公司的核心竞争力。按生产工艺对其进行拆解，可将碳化硅生产分为衬底生产、外延片生产、器件生产三大阶段。而衬底的生产步骤包括粉末（碳化硅原料）合成、晶体生长、切割、研磨、抛光，其中晶体生长是核心难点，其质量取决于碳化硅粉末的纯度、生产人员的工艺积累、设备稳定性等。

SiC衬底生产难点主要体现在以下方面。1）生长速度慢：为了保证晶体质量，碳化硅长晶主要采用物理气相传输法（PVT），生长速度只有0.3-0.5mm/h，耗时是硅的-倍，从单晶生长到形成衬底需耗时1个月。2）生长环境要求高：碳化硅气相生长的温度在0℃以上且保持稳定，压力MPa，容易混入杂质，且直径越大，良率越低。

3）晶型多：碳化硅存在多种同质异构体，但只有4H-SiC等少数晶型适用于新型电力电子功率器件（拥有高电子迁移率、高热导率），且生产环境的不稳定很容易导致获得晶型与目标晶型不符。4）过程不可监测：晶体生长通常在密闭的高温石墨坩埚中进行，无法即时检测晶体的生长状况，因此难以控制硅碳比、温度梯度、晶体生长速率以及气流气压等参数，容易产生异质晶型，影响良率。综合来看，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，而且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，因此是衬底生产的核心环节。

Wolfspeed综合良率在60%左右，较竞争对手40%的良率有明显优势。SiC衬底生产设备并不难提供，核心门槛在于生产工艺的摸索，其结果往往体现在生产良率中。Wolfspeed当前综合良率在60%左右，且由于新工厂高度自动化，在新工厂达产后预期良率将达到80%以上。而国内衬底厂商的生产良率大多维持在40%以下，公司生产效率上存在较大差距。

8英寸产线：持续扩大生产成本优势，引领行业进入大尺寸时代

单晶圆生产效率提升明显，领先行业1-2年。①大尺寸效果：莫霍克谷8寸线工厂开工投产后，相较于原来的6寸线工厂，生产成本下降50%、生产速度提升50%、良率提升20%~30%，这将使得公司在中期获得领先行业的成本端优势。一个工厂的完整周期（从立项到全面达产）需要约5年时间，短期内难以追平优势。8英寸衬底虽然生产成本比6英寸高，但获得的优良裸晶数量更多，从而降低了单裸晶成本。以32平方毫米的裸晶为例，每片八英寸晶圆上的裸晶数量增加近90%，且边缘裸片的数量占比从14%减少至7%，综合良率可达80%以上。②竞争对手进展：公司新建8英寸碳化硅工厂已落地，目前处于产能爬坡阶段，而竞争对手8英寸量产时间普遍为-年，落后于Wolfspeed约1-2年时间。

在手产能：提高衬底供应能力，夯实公司市场占有率

在手衬底产能85万片/年，成全球衬底主要提供者。根据CASA统计数据并等效换算为6英寸，年我国导电型碳化硅衬底产能为17.8万片/年，半绝缘型衬底产能为8万片/年。Wolfspeed在年投资者日公布，预计财年公司产能将达到16.7万平方英尺（按面积等效6英寸为85万片/年），成为全球衬底产能的主要提供者。

未来展望：扩展进度领先+长期订单充足+加强产业整合能力

Wolfspeed主要通过三点维护市占率：新工厂投产旧产能改造以提高产能与良率、绑定主要客户以及持续“材料+器件”全产业链布局。此外，随着全球碳化硅衬底扩产潮的掀起，长期来看供应终将充足，因此公司亦通过衬底产能自给，向IDM厂商转型，提高功率与射频器件业务的收入占比。

扩产计划：扩产产能与速度领先同行，仍将保持龙头地位

预计年年产万片，规划产能与落地时间皆领先同行。Wolfspeed预计年产能为k平方英尺，年为k平方英尺，折合6英寸晶圆.41平方厘米面积，对应6英寸产能将在年达到85.1万片/年，在年增加至.2万片/年。1）国际产能方面，与其他国际厂商相比，公司扩产速度明显高于同行业水平，在年其他厂商产能落地前将保持领导地位。目前公司除了达勒姆工厂扩产优化产线、莫霍克谷工厂产能爬坡之外，已经开始规划第三座更大的工厂。根据公司业绩电话会信息，随着莫霍克谷工厂产量逐步提高，预计年将超过总产量的50%，即达到61.6万片/年（等效6英寸）。2）国内衬底产能方面，虽然年多家厂商公布且开始了扩产计划，但投产时间集中在-年。此外，产能规划考虑到当前生产难度高，工艺门槛高，良率较低，且有相当一部分无法实现规模量产，实际有效产能仍有待观察。

在手订单：下游器件厂商主动绑定产能，长期合同持续增长

材料业务供不应求，下游器件厂商积极绑定产能。在衬底供应有限的背景下，下游器件厂商倾向于与衬底厂商锁定未来供应，因此公司长期订单较为充足。年8月，公司与意法半导体将现有碳化硅晶圆的多年长期供货协议总价提高至5亿美元以上，并延长协议有效期，较原合同总价提高一倍，提供6英寸碳化硅裸片和晶圆。此外公司还和SiC器件的竞争对手安森美（年，万美元）和英飞凌（年，1亿美元）达成长期供货协议。截至年底，公司总计长期订单已超过13亿美元，并与大型整车厂达成合作关系，其中美国豪华电动车企LucidMotors于年4月与Wolfspeed签订多年合作协议，在其高性能纯电车型LucidAir中采用Wolfspeed的XM3碳化硅功率模块。

产业链整合能力：利用衬底产能优势，发展下游器件业务

借助产能发展器件业务，持续布局全产业链。Wolfspeed未来将把更多衬底用于自给，以持续提高高毛利器件的收入。目前Wolfspeed更多和Tier1厂商合作，直接和整车厂合作较少，但目前已经开始导入，而且在手订单充裕，导入周期一般在5年左右。借助材料端的优势，公司完全有足够时间来缩短和STM、英飞凌等厂商在技术、客户端的差距。

公司向下游业务倾斜的优势主要在于：1）掌握产业核心优势：碳化硅器件的优势在于耐高温、高压、低损耗，而这些优势几乎全部来自于材料的特殊性，同时对制程要求不高，器件厂无法掌握核心话语权，主动权依然在上游衬底巨头手中；2）衬底生产具有高技术门槛：即使长期来看市场供应最终归于充足，且目前已经有多家厂商具备生产能力，但碳化硅的低成本量产依然具备很高的技术门槛；3）回避供货不及时的风险：在价格持续下探（目前是硅器件的5x，预计能达到硅器件的1.5x），碳化硅需求将持续增长，且向铁路、电力、云计算等领域的扩展亦会加大需求，为提高生产效率与降低成本，并避免上游供货不及时的风险，只有IDM模式能够通过资源协调实现。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

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