第三代半导体，我倾向于选择Wolfspeed

第三代半导体，我是很看好的。其实第三代半导体这个名字是不准的，应该称第三类或者第三种半导体，因为碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）对于硅基半导体而言是一种互补关系，而不是取代关系。但为了方便，还是继续称第三代半导体。

第三代半导体的研究很多，可以很容易找到相关资料，这次我想说说我自己在投资上的分析和选择。完全是个人观点，未必正确。我倾向于选择SiC的龙头Wolfspeed（下文简称WOLF）而不是GaN的龙头Navitas（纳微半导体，下文简称NVTS），有以下几个分析角度和原因。

一、SiC和GaN的产业比较

为什么最近一两年市场对第三代半导体这么看好，主要是因为电动车的加速普及以及SiC功率半导体对电动车的充电、续航、效率等特性的提升。2018年特斯拉的model3采用了碳化硅半导体器件，是碳化硅崛起的里程碑。2021年，800v高压架构凭借其快速充电、提高续航、减重为主的众多优异特性，突然在多款高端车型上出现。而这几年海外的已有龙头及国内企业也开始纷纷加速投资，供求都在加速提升且伴随着成本的持续下降。这些意味着碳化硅进入了加速发展的拐点期。

SiC应用于新能源车的情况及出货规模梳理

资料来源：IDTechEx，CASA Research，各公司官网，中金公司研究部

SiC功率半导体的最大增量在电动车（主逆变器+车载充电器+直流电转换器），其次是伴随电动车普及的充电桩。光伏（PV）及储能（ESS）增量不多，暂时处于第二大应用。可以简化理解为SiC就是看电动车的增长，而电动车基本可以确定会取代当今绝大部分的燃油车，这意味着当前的碳化硅功率半导体，有一个增长速度较快、持续性较强和空间较大的发展趋势。

GaN功率半导体的应用增量其实主要来自手机高压快充的快速普及，其次是在射频领域，比如用于5G基站。手机快充的启动时点也大约是2018-2019年。尤其是小米、OV这样的国产手机厂，把快充作为一个解决重要痛点的价值增量，迅速推广，你追我赶。2019年，卢伟冰怼荣耀9X只有10瓦的充电器，而2021年，120瓦的神仙秒充已经出现。因为氮化镓的应用基数很低，所以它的增速比碳化硅更快。但是根据现有预测，四五年以后，它的总市场规模明显小于碳化硅。

综合看，未来几年，SiC的应用范围更大，增量主要来自电动车和充电桩，而GaN暂时主要来自手机和电脑的快充，其次是通讯领域。至于两个应用的交界区域，最重要的是电动车。现阶段，碳化硅已被特斯拉等车企的采用而确立了主导地位。在主流预测中，电动车带来的需求主要来自SiC而非GaN。SiC有着更大的市场规模，但由于基数更大，所以增长速度不如GaN（参考上图）。

二、产业格局

这是个比前一个问题重要得多的问题。

SiC的产业链价值分布，现阶段主要在衬底，其次外延，因为制造衬底和外延的技术难度很大，成本很高。

而恰恰在衬底领域，WOLF具有绝对的优势。并且，高速增长的电动车需要的导电型，WOLF优势更为明显，市场占有率达到60%以上；而增速较低的射频需要的半绝缘型，WOLF占比少一些。

图1

图2

图3

上面三个图的数据不统一。第一个来自头豹研究院，碳化硅衬底WOLF市场份额低于50%，但导电型大于60%。第二个来自Yole，第三个来自Yole和WOLF的估算，2020年碳化硅衬底WOLF占62%。

WOLF在衬底这块是一家独大，而在外延片与昭和电工形成双寡头垄断，在碳化硅的功率器件领域，排在第二的位置。注意，这些数据往往不够准确。WOLF之所以在碳化硅领域有如此明显的优势，源于其在1991年全球第一次提供了商业化的SiC产品，在SiC的专利数量方面位居世界首位。

在GaN功率半导体领域，NVTS已赶超Power Integrations（PI）位居首位，但两者差距不大。第三名Innoscience（英诺赛科）发展非常迅猛。在手机快充用GaN领域，这三家依然是均势，NVTS略微领先。

其实，WOLF与NVTS也有交集。NVTS所在的氮化镓半导体领域，氮化镓一般用于外延，而衬底有两种主要方案，分别是碳化硅和硅，也就是GaN on SiC和GaN on Si。GaN on SiC生产效率偏低，成本略贵，更重要的是其物理特性决定其应用主要在射频。GaN on Si生产效率相对较高，成本较低，更重要的是其物理特性决定其主要主要应用比较广泛，比如手机快充。WOLF本身在碳化硅衬底有绝对优势地位，也在GaN on SiC占据龙头地位，而NVTS的手机快充GaN芯片则用的是GaN on Si。虽然WOLF一般不至于去做GaN衬底，但事实上，NVTS的领域主要被限定在GaN on Si的多种应用上。

第三点，商业模式

这也是一个非常关键的问题。

WOLF是一个IDM公司，具备SiC衬底-外延-器件-模块的一体化生产能力，简单说是横跨制造和设计。上文也提过，现阶段SiC产业链的技术难度和价值主要分布在衬底和外延，只有抓住这个核心，才能形成现阶段的核心竞争力。未来WOLF也可以在此基础上，加强自己在设计和器件上的能力。

NVTS是一个Fabless（纯设计）公司，它的GaN功率芯片制造是由台积电代工，组装测试也由别的公司完成。NVTS是一家创立于2014年的年轻企业。它近几年的快速崛起，在产品上几乎完全依赖小米、OV的手机快充。小米率先采用它的GaN芯片用于快充，还是其股东。但GaN在过去的应用并不单是快充。被NVTS超越的Power Intergrations（PI），是一家成立于1988年、深耕GaN多年的IDM公司。它的收入来源就比较分散，且取得了长期的增长。其实，这种多种应用的收入来源具有更好的稳健性。第三名英诺赛科也是一家IDM公司，最近还进口了阿斯麦的光刻机。

四、企业增长的动力及确定性

这是一个最核心的问题。

毫无疑问，WOLF的增长动力主要来自电动车的强劲增长以及其高压架构的普及，上面的SiC行业增长预测已介绍过。WOLF现在的管线高达180亿美元，大多数来自电动车，为未来几年的销售增长提供了确定的保障。近三年的管线新增，呈逐渐增加的态势，且主要以电动车为主。电动车需求带来的收入增加主要在2023财年开始体现（2022下半年及2023上半年）。

上图Automotive代表电动车，而Industrila&Energy包含了充电桩需求

更为关键的，WOLF在纽约州的Mohawk Valley世界首座8寸SiC材料工厂将于2022年上半年开始生产，而之前位于南加州的Durham campus生产工厂也将逐渐具备生产8寸SiC材料的能力，并将计划进一步扩产。在纽约州的新厂的规模远大于老厂。产能扩增，将会进一步确立WOLF在全球SiC衬底的主导地位。与此同时，8寸SiC晶圆的量产会让SiC芯片的成本明显下滑，推动需求的增加。

总的看，WOLF的增长高度取决于电动车的发展，增长速度和趋势都非常确定，而WOLF也很有先见之明地在几年前就开始建造世界首座8寸碳化硅工厂并于今年开始生产。以WOLF过去十几年在SiC功率半导体领域领先世界的生产技术和生产规模，它最有可能抓住这次SiC的发展红利，甚至扩大已有的优势，并借此把上游材料领域的优势向下游器件业务推进。

NVTS当前的发展完全取决于手机、电脑的快充，但用于手机快充的GaN芯片单价很低，每个快充的GaN芯片价值1美元，去掉生产的成本，贡献给设计公司的纯利润没有多少（以小米67w快充为例，网上售价129元，即20美元，生产成本肯定大幅低于20美元，其中GaN芯片的成本1美元应该是合理的）。NVTS和Yole的用于快充的GaN需求空间估算结果（见上文）相似，2026年分别为5.7亿美元和6.7亿美元，可见这个体量是不大的。2026年，即便NVTS拿到1/3的市场份额，也只有约2.5亿美元的收入规模。

因此，GaN要想出大公司，或者NVTS要做大，就必须进军电动车。这个观点，NVTS应该是认同的。NVTS的投资者关系副总裁近期在谈到SiC与GaN的竞争时认为，电动车的功率半导体之前用硅，现在会用SiC，未来会转为用GaN。他还认为，GaN与SiC的最终战场将是牵引逆变器和电机驱动器。2022年1月14日，纳微半导体在上海成立全球首家针对电动汽车的氮化镓功率芯片设计中心，其中国区总裁说：“对于 GaN来说，电动汽车是一个令人兴奋的扩展市场，估计每辆EV内，氮化镓的潜在价值为250美元”，这远远大于现在氮化镓在每个快充里面的1美元价值。

对于GaN在电动车的应用，NVTS乐观预估2026年能达到7.24亿美元，而Yole预估只有1.55亿美元。当前的事实是，在特斯拉的带领下，电动车在功率半导体上的升级完全采用SiC而不是GaN。纳微半导体当前只是建立了GaN用于电动车的芯片设计中心。据此分析，即便最终会采用GaN，在未来两年，不会有GaN芯片取代SiC上车并量产。

在NVTS自己的收入预测中，在2026年，GaN用于手机快充的收入会达到约2.5亿美元（符合上文的总市场5.7-6.7亿美元，市场1/3市场份额的预测）。在2025年，才出现电动车贡献的收入，包括电动车在内的其他收入增长动力，在最近两年缺乏可预测性。

总的看，Navitas当前及未来两年，最大成长动力来自手机的GaN快充的快速普及，不过有由于单价低，市场总空间有限，因此向电动车转移是其势在必行的选择。但是，GaN抢夺现在SiC明显占优的电动车需求，能否可行存在不确定性，至少进程上看，未来两年量产上车的可能很小。Navitas在手机GaN快充芯片领域发展很快并领先于PI和英诺赛科，其纯设计的模式虽提升了资金回报率，但也减少了价值的分配。更为关键的是，作为非专业的投资者难以判断其设计的竞争壁垒是否足够的强。

第五点，估值

根据Wolfspeed的预测，2024财年收入将达到15亿美元，毛利率约为46%，我个人推测净利润为3亿美元以上。当前市值125亿美元对应2024财年净利润的PE为不到40倍，也就是当下市值对应一年半后到两年半后的完整一年的净利润是不到40倍。而今天意法半导体的ttmPE为40倍。即便考虑到其高成长性的确定性，估值并不算便宜。股价呈现底部抬升走势，在美股科技股大幅回落的环境下，表现相对强势。

根据Navitas的预测，2024年收入达到3.08亿美元，毛利率达到53%，EBITDA达到5千万美元，个人乐观预计净利润达到4千万美元，当前在股价大幅回落后市值为14亿美元，对应PE为35倍。这个大幅回落后的估值，具有了一定吸引力，但由于需要开辟新跑道来打开发展空间，这个的可预测性不够强，所以难以判断其贵还是便宜。

第六点，结论

SiC上电动车的产业趋势快且确定，Wolfspeed的已有技术和产能优势明显，今年8寸新厂开始生产更加强化了这个优势。资本支出已开始降低，收入会随产能释放而增长，单位可变成本也有望大幅降低转变为毛利率提升及产品的竞争力提升。Wolfspeed的成长速度和确定性都不错，无论从产业爆发还是自己新厂开始生产，都意味着它处于一个加速发展的拐点期。虽然估值包含了不少乐观预期，但考虑到未来的很大空间和较好的确定性，不失为一种中长线投资标的。

Navitas当前及未来两年的增长非常依赖于手机快充上GaN芯片的趋势，这个确定性也很强，所面临的问题是发展空间小，因此Navitas必然要去开拓其他领域的机会。虽然GaN必然会在其他领域有更广泛的应用，但Navitas能否抓住，甚至在GaN芯片设计方面的技术壁垒的强弱，对缺乏信息和专业判断能力的投资者来说是相对模糊的，因此有些难以判断当前股价是否具有较强吸引力。

本文完全是我个人投资的所思所想，不做任何投资建议。