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1、1半導體行業系列專題半導體行業系列專題（二二）之之碳化硅：碳化硅：襯底產能持續擴充，關注滲透加速下襯底產能持續擴充，關注滲透加速下的國產化機會的國產化機會證券研究報告分析師：付強S1060520070001（證券投資咨詢）徐勇 S1060519090004（證券投資咨詢）郵箱：FUQIANG XUYONG平安證券研究所平安證券研究所 TMTTMT團隊團隊20242024年年1 1月月1010日日請務必閱讀正文后免責條款請務必閱讀正文后免責條款電子行業電子行業 強于大市強于大市2投資邏輯圖投資邏輯圖碳碳化化硅硅材料性能突出，材料性能突出，器件優勢明顯器件優勢明顯降本提效增益明降本提效增益明顯，下

2、游持續景顯，下游持續景氣帶動需求提升氣帶動需求提升當前硅基半導體逼近物理極限器件光伏自主可控需求強烈2026年全球SiC器件市場規模將達7171億美元材料相較Si禁帶寬度熱導率擊穿電壓電子飽和漂移速率X3倍倍X5倍倍X10倍倍X3倍倍相較Si器件總能量損耗低80%80%器件尺寸縮小90%90%開關頻率和工作溫度均大幅提升當前國內外技術代差約為5 5-8 8年，具備實現國產替代機遇第三代半導體為關鍵技術，利好政策持續推出助力產業發展綜合性能突出，替代趨勢清晰新能源車市場天花板高電力損耗減少6 6-10%10%；綜合成本下降6%6%轉換效率提升至99%99%；能耗降低50%50%；設備循環壽命提升

3、5050倍2023年SiC上車速度明顯加快，800V高壓SiC平臺車型不斷推出2027年車用SiC功率器件市場規模達5050億美元2027年光伏SiC功率器件市場規模達4 4億美元降本提效優勢明顯，下游需求不斷提升下游持續景氣，存在供應缺口SiC晶體生長慢且加工難,原材料到晶圓轉換率僅50%50%海外廠商以IDM為主，產能存在內供消化情況資料來源：平安證券研究所整理hYaXuZnYyXcZgY8ZxVnPtRoM7N9R8OtRoOpNrNlOoOrQeRqRpO7NoPpOMYpPnPxNnNtM3投資要點投資要點材料性能突出，器件優勢明顯。材料性能突出，器件優勢明顯。當前Si半導體已逼近物

4、理極限，以SiC為代表的第三代半導體成為后摩爾時代半導體行業發展的重點方向之一，SiC材料擁有高擊穿電場、高導熱率以及高飽和電子漂移速度等特性，制備的器件相較于Si產品能夠降低80%損耗的同時將器件尺寸縮小90%，在新能源汽車、光伏以及軌道交通等領域具備廣闊的替代空間。SiC為半導體重要新材料，產業鏈自主可控需求強烈。為半導體重要新材料，產業鏈自主可控需求強烈。當前海外對華科技限制持續加碼，產業鏈自主可控刻不容緩，SiC作為半導體領域的重要新材料，國內外SiC技術代差約為5-8年，相較硅基半導體，具備實現國產替代機遇，國家重視程度將不斷上升，有望持續推出利好政策助力國內SiC行業發展，國內Si

5、C產業鏈有望迎來快速發展良機。SiC晶體生長慢且加工難，提升良率和產能是控制成本的關鍵。晶體生長慢且加工難，提升良率和產能是控制成本的關鍵。SiC器件成本是Si器件的3倍左右，是制約SiC行業快速發展的核心因素之一，造成該問題的主要原因在于SiC長晶速度緩慢且加工難度大，從原材料到晶圓轉換率僅為50%。未來在技術進步和規模經濟共同作用下，產線將向8英寸轉移，襯底尺寸擴徑將助力產業鏈降本，預計襯底價格將以每年8%的速度下降，有望進一步加速SiC發展滲透。降本提效增益明顯，下游持續景氣帶動需求提升。降本提效增益明顯，下游持續景氣帶動需求提升。SiC器件能夠為新能源汽車以及光伏等關鍵下游帶來明顯的效

6、率提升以及綜合成本優化，隨著SiC滲透加速，Yole預計2026年全球SiC器件市場規模將達71億美元，其中，新能源汽車作為SiC器件增長的主要驅動力，近些年整體銷量呈現快速增長態勢，將不斷帶動SiC器件需求，預計2027年全球車用SiC功率器件市場規模將達50億美元。投資建議：投資建議：在SiC頭部廠商持續擴產背景下，SiC襯底、器件供應能力不斷加強，規模效應帶動價格持續下探，SiC滲透率持續提升，尤其是在新能源汽車領域，SiC上車速度明顯加快，預計2024年市場將會推出更多搭載SiC器件的車型，將進一步帶動SiC需求增長，疊加當前國產替代主旋律持續深化，國家對重點領域關鍵材料重視程度持續提

7、升，國產SiC廠商有望迎來發展良機，建議關注技術底蘊扎實且產能擴充順利的SiC產業鏈公司天岳先進、時代電氣、斯達半導、新潔能、晶盛機電、晶升股份、三安光電。風險提示：風險提示：1）碳化硅上車進度不及預期風險；2）產業鏈各環節國產替代進度不及預期風險；3）襯底價格下降不及預期風險；4）宏觀經濟下行風險。CONTENTCONTENT目錄目錄一、一、降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升四、投資建議和風險提示四、投資建議和風險提示三、行業重點公司三、行業重點公司二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵51.1 硅基

8、半導體逼近物理極限，第三代半導體性能優勢突出硅基半導體逼近物理極限，第三代半導體性能優勢突出資料來源：億渡數據，平安證券研究所 第三代半導體是指化合物半導體，包括碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、氧化鋁（AlO）以及金剛石等寬禁帶半導體材料（導帶與禁帶間能隙差Eg2.3eV）。第三代半導體綜合性能優勢突出。第三代半導體綜合性能優勢突出。當前硅基半導體在架構、可靠性、綜合性能的提升方面都已經逼近物理極限，摩爾定律演進逐步放緩，相較第一代半導體，以碳化硅和氮化鎵為代表的第三代半導體從材料端至器件端的性能優勢突出，具備高頻、高效、高功率、耐高壓、耐高溫等特點，是未來半導體產業發展

9、的重要方向。第一代半導體第一代半導體第二代半導體第二代半導體第三代半導體第三代半導體主要材料技術標志硅、鍺砷化鎵、銻化銦碳化硅、氮化鎵元素半導體元素半導體化合物半導體化合物半導體主要產品大尺寸晶圓、小芯片制程大規模集成電路提升通信速度、存儲密度光通信、光顯示、光存儲高擊穿電場、高功率、高頻高頻高功率電子器件第一代半導體第一代半導體第二代半導體第二代半導體第三代半導體第三代半導體半導體材料半導體材料SiSiGaAsGaAsGaNGaN4H4H-SiCSiC禁帶寬度（eV）1.121.433.373.26擊穿場強（MV/cm）0.30.0653電子遷移率（cm2/Vs）13508500125080

10、0空穴遷移率（cm2/Vs）480400600V電流密度中等高非常高導通電阻中等中等低高頻開關特征高低非常高成本低中等高熱導率低低高運行溫度125125175-200供應商多多僅少數幾家老牌供應商，但新供應商數量增長迅速可靠性標準尚在摸索建設中技術成熟度高高中等121.8 車用車用SiC功率器件主導市場，市場占比逐年提升功率器件主導市場，市場占比逐年提升資料來源：Yole，天科合達招股書，平安證券研究所 電動汽車為電動汽車為SiC功率器件核心應用下游，功率器件核心應用下游，市場占比逐年提升。市場占比逐年提升。由于SiC功率器件在能源轉換效率方面具有明顯優勢，因此廣泛應用于電動汽車、光伏新能源、

11、軌道交通和智慧電網等領域。其中，汽車應用為SiC功率器件最核心應用下游，且市場占比呈現逐年增加態勢，Yole預計2027年車用SiC功率器件占總市場比例將由2021年的63%增加至79%，其次為工業和新能源領域，占比分別為9%和7%。碳化硅功率器件應用領域碳化硅功率器件應用領域全球碳化硅功率器件市場規模（億美全球碳化硅功率器件市場規模（億美元元）汽車工業新能源交通運輸電信及基礎設施消費類其他2027年年63億美元億美元CAGR+34%2021年年11億美元億美元131.9 新能源汽車：新能源汽車：SiC加速上車，加速上車，800V平臺車型持續推出平臺車型持續推出資料來源：TrendForce，

12、電子發燒友，平安證券研究所Model 3Model 3主逆變器采用了主逆變器采用了2424顆顆SiC MOSFETSiC MOSFET全球新能源汽車銷量全球新能源汽車銷量 新能源汽車銷量持續提升，中國為全球第一大市場新能源汽車銷量持續提升，中國為全球第一大市場。根據TrendForce數據，2022年全球新能源汽車銷量達1065萬輛，同比+64%，其中純電汽車銷量達789萬輛，同比+69%，混動汽車銷量達274萬輛，同比+51%，從地區來看，2022年中國地區占全球市場比例達63%，為全球第一大市場。2023年搭載年搭載800V高壓平臺車型明顯增多。高壓平臺車型明顯增多。2018年，特斯拉率先

13、在Model3上采用SiC主驅逆變器模塊，成為業界首個大規模搭載SiC模塊的車企，伴隨SiC襯底產能提升和工藝進步，搭載SiC器件車型逐步增多，尤其是在2023年下半年，以小鵬G6、智界S7、問界M9為代表的800V高壓平臺車型紛紛發售，SiC上車速度明顯加快。0%30%60%90%120%150%0400080001200016000銷量（千輛）同比140100020003000400050006000DC/DCOBC逆變器1.10 新能源汽車：新能源汽車為新能源汽車：新能源汽車為SiC功率器件實現增長的核心推手功率器件實現增長的核心推手資料來源：Yole，ROHM官網，平安證券研究所IGB

14、T+Si FRD20162016201720172018201820192019202020202021202120222022逆變器車載充電器DC/DC變換器大功率DCDC(用于快速充電)SiC MOSSi SBDSi MOSSiC SBD+SiC MOSSiC MOSSiC MOS車用功率器件類型演進歷程車用功率器件類型演進歷程電動汽車碳化硅功率器件市場規模（百萬美元）電動汽車碳化硅功率器件市場規模（百萬美元）SiC功率器件在車用領域主要涉及逆變器、功率器件在車用領域主要涉及逆變器、OBC以及以及DC/DC。新能源車通過搭載SiC功率器件，將帶來逆變器效率提升、系統尺寸小型化、綜合成本降低

15、以及行駛里程增加等好處，將取代Si器件成為未來新能源車升級功率器件的主要趨勢。盡管當前SiC-MOS成本約為Si-IGBT的3倍，但是根據英飛凌測算，SiC-MOS可以減少6-10%電力損耗，電池成本節省將超過SiC器件增加的成本，最高可以節省6%的綜合系統成本。同時，SiC優勢在800V平臺中將進一步放大，以小鵬G9為例，其800V高壓SiC平臺相較400V平臺續航提升5%，可實現充電5分鐘續航超過200Km。2027年全球車用年全球車用SiC功率器件市場規模功率器件市場規模有望有望達達50億美元。億美元?？紤]到未來新能源汽車存在續航里程以及充電效率提升的需求，SiC功率器件滲透率將進一步提

16、升，市場規模也有望從2021年的7億美元增加至2027年的50億美元，2021-2027年年復合增長率達39%，其中，逆變器為主要應用領域，2027年全球市場規模將達46億美元，OBC和DC/DC分別為3.4億美元和0.6億美元。1510%50%70%0%20%40%60%80%1.10 光伏：光伏：降本增效成為降本增效成為SiC功率器件在光伏領域的主要驅動力功率器件在光伏領域的主要驅動力資料來源：CASA，Yole，平安證券研究所 降本增效成為降本增效成為SiC功率器件在光伏領域的主要驅動力功率器件在光伏領域的主要驅動力。在光伏發電應用中，使用SiC材料可將轉換效率可從96%提升至99%以上

17、，能量損耗降低50%以上，設備循環壽命提升50倍。得益于SiC功率器件帶來的降本增效優勢，根據CASA預測，在2025年碳化硅功率器件占比將達到50%，未來將繼續保持穩定增長態勢。2027年全球光伏年全球光伏SiC功率器件市場規模將達功率器件市場規模將達4.2億美元。億美元。2021年全球光伏碳化硅功率器件市場規模為1.54億美元，隨著SiC器件滲透率持續提升，預計2027年全球光伏SiC功率器件市場規模將增加至4.23億美元，2021-2027年年復合增長率為18%全球光伏碳化硅功率器件市場規模全球光伏碳化硅功率器件市場規模光伏逆變器中導電型碳化硅功率器件占比預測光伏逆變器中導電型碳化硅功率

18、器件占比預測0%5%10%15%20%25%30%012345市場規模（億美元）同比CONTENTCONTENT目錄目錄一、一、降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升四、投資建議和風險提示四、投資建議和風險提示三、行業重點公司三、行業重點公司二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵172.1 碳化硅產業鏈全景圖碳化硅產業鏈全景圖資料來源：億渡數據，Yole，平安證券研究所設備設備襯底襯底外延外延設計設計制造制造封測封測應用應用天科合達、中電化合物泰科天潤、時代電氣、華潤微、士蘭微、聞泰科技、揚杰科技世紀金光、

19、中電科55所、中電科13所、民德電子Resonac、住友電氣、SKWolfspeed、ROHM、ST、Infineon、CoherentMicrochip北方華創中微公司天科合達晶盛機電RevoDeveDISCOGTAT三安光電天岳先進露笑科技東尼電子廣東天域瀚天天成普興電子APS瀚薪派恩杰積塔長飛先進寬能長電科技通富微電華天科技泰科天潤比亞迪北京科諾偉業中車時代電氣國家電網博世特斯拉芯源微三菱KISABDanfossLittelfuseFraunhofer爍科晶體國內國內海外海外輔助產業輔助產業上游原材料上游原材料中游器件制造中游器件制造下游終端應用下游終端應用182.2 晶體生長效率緩慢是

20、造成供應缺口的重要原因晶體生長效率緩慢是造成供應缺口的重要原因資料來源：億渡數據，天科合達招股書，平安證券研究所生長工藝生長工藝生長溫度生長溫度（）生長速度生長速度（mm/h）優點優點缺點缺點主要廠商主要廠商物理氣相傳輸/PVT2200-25000.2-0.4最成熟最常用半絕緣制造困難、生長厚度受限、沒有一體化設備Wolfspeed、Coherent、SiCrystal、天岳、天科高溫化學氣相沉積/HTPVD22000.3-1.0可持續的原料、可調整的參數、一體化的設備速率和缺陷控制Norstel、日本電裝液相外延/LPE1460-18000.5-2.0類似提拉法金屬雜質、硅溶液碳的溶解度有限

21、住友等碳化硅晶體生長主流工藝比較碳化硅晶體生長主流工藝比較物理氣相傳輸法生長碳化硅晶體示意圖物理氣相傳輸法生長碳化硅晶體示意圖 碳化硅晶體生長存在三大難點：碳化硅晶體生長存在三大難點：1）長晶速度慢：長晶速度慢：以主流物理氣相傳輸法（PVT）為例，碳化硅晶棒生長速度為0.2-0.4mm/h，硅晶棒可達1-10mm/h；2）黑盒操作良率低：）黑盒操作良率低：在封閉的石墨坩堝中無法即時控制晶體生長狀況，容易產生如微管、位錯等缺陷問題，十分依賴工藝經驗；3）擴徑難度大：）擴徑難度大：隨著尺寸擴大，碳化硅晶體生長難度工藝呈幾何級增長。PVT為當前晶體生長主流工藝，溫度控制是關鍵。為當前晶體生長主流工藝

22、，溫度控制是關鍵。碳化硅在常壓高溫下不熔化，但在1800以上的高溫時，會發生分解升華成多種氣相組分，PVT法主要是將高純碳化硅微粉和籽晶分別置于單晶生長爐內的底部和頂部，通過電磁感應將坩堝加熱至2000以上，碳化硅微粉升華且分解產生氣態物質，在溫度梯度驅動下到達溫度較低的籽晶處形成碳化硅晶體。192.3 碳化硅晶片加工過程難，推動工藝進步具有關鍵意義碳化硅晶片加工過程難，推動工藝進步具有關鍵意義資料來源：億渡數據，英飛凌官網，行家說三代半，平安證券研究所切割工藝切割工藝磨料切片磨料切片激光切割激光切割冷分離冷分離電火花電火花材料去除原理磨料研磨脈沖激光改性激光改性脈沖火花放電蝕除切縫寬度/m1

23、80-2501010100總厚度變化/m30251252018年英飛凌于以 1.24億歐元收購Siltectra，后者開發了冷裂創新切割工藝。相比傳統的多線切割工藝，冷裂工藝只損失1/8的碳化硅材料，可大幅降低單晶在切割過程中的材料損耗。切片難切片難切片作為SiC單晶加工過程的第一道工序，切片的效果和質量直接決定了后續薄化、拋光的加工水平。當前常用的SiC切割工藝主要是往復式金剛石固結磨料多線切割，常規切縫寬度在180-250m，該切割工藝損耗較大，造成晶錠出片數量低。磨拋難磨拋難碳化硅單晶的加工過程主要分為切片、薄化和拋光。碳化硅單晶的加工過程主要分為切片、薄化和拋光。除了晶體生長慢，由于碳

24、化硅硬度與金剛石接近，導致后續加工難度大，成為限制SiC器件市場發展的另外一個重要因素，推動加工工藝發展成為提高SiC產量及成本控制的重要舉措。不同切割工藝的性能對比不同切割工藝的性能對比冷裂切割工藝可大幅降低材料損耗冷裂切割工藝可大幅降低材料損耗由于SiC材料較為硬、脆，在薄化過程中容易造成SiC晶片開裂，導致減薄過程非常困難，為了提高加工精度和效率，目前主要的薄化技術包括超聲振動輔助磨削和在線電解修整輔助磨削。SiC晶片的拋光工藝可以分為粗拋和精拋，粗拋為機械拋光，主要為了提高拋光加工效率。精拋為單面拋光，為晶片加工的最后一道工序，當前應用最廣泛的拋光技術是化學機械拋光，通過化學腐蝕和機械

25、磨損協同作用，實現材料表面去除及平坦化。采用化學機械拋光移除材料1-2m深度需要數十小時才能完成，對產能及成本均有所影響，為了提高精拋效率，可以利用輔助增效技術來控制SiC表面較軟氧化層的形成并從力學上改善SiC氧化層材料的去除。臺灣工研院便是在傳統化學機械拋光法中搭配了大面積大氣電漿，使得拋光速率提升了5倍以上，有望降低30-50%加工成本。SiCSiC化學機械拋光輔助增效方法化學機械拋光輔助增效方法202.4 8英寸襯底為行業重點發展方向，未來英寸襯底為行業重點發展方向，未來SiC襯底價格將持續下探襯底價格將持續下探資料來源：Wolfspeed官網，TrendForce，平安證券研究所6

26、6英寸導電型英寸導電型SiCSiC襯底價格襯底價格（單位：美元）（單位：美元）6英寸英寸8英寸英寸芯片總數448顆845顆邊緣芯片占比14%7%32mm32mm2 2芯片芯片8 8英寸碳化硅襯底可實現成本降低英寸碳化硅襯底可實現成本降低 8英寸襯底為未來英寸襯底為未來SiC行業重點發展趨勢。行業重點發展趨勢。由于SiC襯底制備難度大且良率較低，造成SiC器件成本明顯高于Si產品，隨著襯底尺寸增大，可集成的芯片單位總數就越大，根據Wolfspeed數據，8英寸SiC襯底相較于6英寸可制備32mm2芯片的總數將提升89%，邊緣浪費將由14%降低至7%。同時，根據GTAT公司預測，相較于6英寸平臺，

27、8英寸襯底的引入將使SiC器件成本降低20%-35%。展望未來，隨著8英寸SiC生產工藝優化改良以及生產設備配套更新，疊加相關產能的不斷提升，未來SiC襯底價格將逐步下探。895770680720760800840880920212.5 頭部廠商持續加大擴產，頭部廠商持續加大擴產，導電型導電型SiC襯底產能逐年遞增襯底產能逐年遞增資料來源：TrendForce，平安證券研究所 全球全球SiCSiC襯底產能呈現快速增長態勢。襯底產能呈現快速增長態勢。根據TrendForce數據，當前Wolfspeed、Coherent等廠商持續加大產能擴充，預計2023年全球折合6英寸導電型SiC襯底產能將達到

28、2100Kpcs，同比+96%，預計2026年將增加至5690Kpcs，2023-2026年CAGR達39%。國內市場，天科合達的導電型國內市場，天科合達的導電型SiCSiC襯底產能處于襯底產能處于全面全面領先位置。領先位置。根據TrendForce數據，隨著天科合達在北京、江蘇兩地開啟大規模擴產行動，預計2025年天科合達折合6英寸的導電型SiC襯底月產能將達到4.9萬片，將大幅領先其他國內SiC襯底廠商。國內主要國內主要SiCSiC襯底廠商產能預測（襯底廠商產能預測（KWPMKWPM，折合，折合6 6英寸）英寸）全球導電型全球導電型SiCSiC襯底產能預測襯底產能預測01020304050

29、60天科合達天岳先進同光半導體爍科晶體0100020003000400050006000產能（Kpcs，折合6英寸）222.6 2026年年全球全球SiC襯底市場規襯底市場規模將達模將達20億億美元美元資料來源：億渡數據，Yole，平安證券研究所20192019-20262026年年全球全球導電型導電型碳化硅襯底市場規模碳化硅襯底市場規模20192019-20262026年全球半絕緣型碳化硅襯底市場規模年全球半絕緣型碳化硅襯底市場規模 2026年年全球導電型全球導電型SiC襯底市場規模襯底市場規模將達將達16億億美元。美元。2019年全球導電型SiC襯底市場規模達2.3億美元，受新能源汽車等下

30、游領域的持續景氣，預計2026年將增長至16.2億美元，2019-2026年年復合增長率達32%。2026年全球年全球半絕緣半絕緣型型SiC襯底市場規模將襯底市場規模將達達4億美元億美元。2019年全球半絕緣型SiC襯底市場規模達1.5億美元，受益于5G滲透加速以及全球地緣政治動蕩，預計2026年將增長至4.3億美元，2019-2026年年復合增長率達16%。0%10%20%30%40%50%012345市場規模（億美元）同比0%10%20%30%40%50%024681012141618市場規模（億美元）同比230%10%20%30%40%0246810市場規模（億美元）同比全球全球碳化硅外

31、延晶圓片市場規模碳化硅外延晶圓片市場規模2.7 外延質量直接影響器件性能，外延質量直接影響器件性能，CVD法是當前主流工藝法是當前主流工藝資料來源：億渡數據，Yole，平安證券研究所生長工藝生長工藝液相外延法液相外延法/LPE分子束外延生長分子束外延生長/MBE化學氣相沉積化學氣相沉積/CVD優點設備需求簡單、成本較低可在低生長溫度下生長不同的晶型外延層生長厚外延層時能夠對生長速率精確控制缺點很難控制好外延層的表面形貌、設備不能同時外延多片晶圓限制批量生產設備真空要求度高、成本高昂、生長外延層速率慢外延層仍存在各種缺陷、外延生長工藝仍需不斷優化 相較于硅基器件，相較于硅基器件，SiC器件基本在

32、外延上實現，是器件基本在外延上實現，是SiC產業鏈重要環節。產業鏈重要環節。根據CASA數據，SiC外延在器件成本占比中達23%。當前SiC外延生長工藝主要包括化學氣相淀積（CVD）、分子束外延（MBE）、液相外延法（LPE）等，其中，CVD法能夠直接制備出復雜的SiC器件且系統操作比較簡單，制備成本相對較低，是當前制備SiC外延應用最為廣泛的方式。2027年全球年全球SiC外延晶圓市場規模將達外延晶圓市場規模將達8.5億美元。億美元。2021年全球SiC外延晶圓市場規模達1.9億美元，隨著新能源汽車銷量增加不斷帶動SiC需求的提升，Yole預計2027年全球市場規模將增加至8.5億美元，20

33、21-2027年年復合增長率達28%。SiCSiC外延層三種生長方式優缺點對比外延層三種生長方式優缺點對比242.8 碳化硅晶圓尺寸發展歷程碳化硅晶圓尺寸發展歷程資料來源：Yole，平安證券研究所20202015200019951990200520101 1英寸英寸2 2英寸英寸2 2英寸英寸2 2英寸英寸4 4英寸英寸4 4英寸英寸4 4英寸英寸6 6英寸英寸6 6英寸英寸6 6英寸英寸8 8英寸英寸8 8英寸英寸8 8英寸英寸8 8英寸英寸Wolfspeed是全球領先的碳化硅晶圓供應商，據Yole統計數據，2021年Wolfspeed以49%市占率在全球導電型SiC襯底市場中位居首位，其次

34、為Coherent和ROHM，市占率分別為17%和15%。STMicroelectronics Silicon Carbide A.B.252.9 國內外國內外SiC晶圓技術差距主要在于良率控制以及襯底尺寸擴大晶圓技術差距主要在于良率控制以及襯底尺寸擴大資料來源：天科合達招股說明書，天岳先進招股說明書，平安證券研究所項目項目WolfspeedCoherent天科合達天科合達天岳先進天岳先進電阻率0.015-0.028cm0.02cm0.015-0.025 cm0.015-0.025 cm直徑1500.25 mm-1500.2 mm1500.2 mm翹曲度40m-60m40m總厚度變化10m-1

35、5m10m多型5%（面積）-0-微管密度1cm-20.1cm-20.5cm-20.5cm-2國內外國內外6 6英寸導電型碳化硅英寸導電型碳化硅襯底襯底參數對比參數對比國內外國內外4 4英寸導電型碳化硅英寸導電型碳化硅襯底參數對比襯底參數對比國內外廠商國內外廠商8 8英寸英寸SiCSiC襯底研發進展及量產時間襯底研發進展及量產時間從技術參數來看，當前國產碳化硅晶圓廠在4英寸/6英寸碳化硅襯底質量上已到國際先進水平，但整體與國際廠商仍存在5-8年技術代差，主要差距為：1）良率低、成本高：）良率低、成本高：當前國內外廠商在襯底良率上仍存在一定差距，導致襯底制造過程中材料存在浪費，有效產能較低。2）襯

36、底擴徑落后：）襯底擴徑落后：海外廠商在2015年就實現了6英寸碳化硅襯底產業化，近幾年開始向8英寸過渡，而國內廠商主要以4英寸為主，逐步向6英寸轉移。項目項目WolfspeedCoherent天科合達天科合達天岳先進天岳先進電阻率0.015-0.028cm0.02cm 左右0.015-0.025cm0.015-0.028cm直徑99.5-100mm-99.5-100mm99.5-100mm翹曲度45m-35m45m總厚度變化15m-10m10m多型5%（面積）-00微管密度1cm-25億美元SiC襯底2022年-協議批量供應6英寸SiC裸晶圓和外延晶圓2.25億美元SIC襯底及外延片2022年

37、TE雙方就電動汽車能源管理達成合作-SiC MOSFETCoherent2022年東莞天域雙方簽訂6英寸SiC基片合作合同1億美元SiC襯底2022年InfineonCoherent（原II-VI）與Infineon簽訂6英寸SiC襯底合作協議-SiC襯底ROHM2020年STROHM通過子公司SiCrystal簽訂SiC晶圓供應協議1.2億美元SiC襯底2022年賽米控ROHM第4代SiC MOS將被應用在賽米控車規級功率模塊-SiC MOSFETON Semi2020年InfineonON Semi子公司GTAT與Infineon簽訂為期5年SiC晶棒供貨協議-SiC襯底SK Siltro

38、n2023年Qorvo雙方簽訂SiC芯片與外延片的長期供應協議-SiC襯底及外延片ST2019年NorstelST完成對SiC晶圓制造商Norstel的整體收購1.4億美元SiC襯底及外延片2022年賽米控ST與賽米控就電動汽車eMPACK功率模塊簽訂4年合作協議10億歐元SiC襯底及器件Resonac2023年InfineonResonac與Infineon簽訂多年SiC材料供應與合作協議-SiC襯底國內天科合達2023年Infineon與Infineon簽訂6英寸SiC晶圓和晶錠供應協議-SiC襯底天岳先進2023年Infineon與Infineon簽訂6英寸SiC晶圓和晶錠供應協議-Si

39、C襯底2023年-2024-2026年將向F客戶銷售碳化硅產品8億人民幣SiC產品東尼電子2023年-2023-2025年將向T客戶交付共計93.5萬片6英寸SiC襯底數十億人民幣SiC襯底三安光電2023年ST子公司湖南三安與ST在重慶設立合資公司并制造SiC外延、芯片獨家銷售給ST32億美元SiC外延、芯片272.11 平面結構為主流選擇，溝槽器件在高壓領域更具優勢平面結構為主流選擇，溝槽器件在高壓領域更具優勢資料來源：億渡數據，Wolfspeed官網，ROHM官網，平安證券研究所 當前當前SiC器件設計結構主要分為平面型和溝槽型。器件設計結構主要分為平面型和溝槽型。目前SiC器件主要以平

40、面型結構為主，平面型相比溝槽型不容易產生局部擊穿問題，工作穩定性更高，在1200V以下市場具備廣泛應用價值，同時，平面型結構制造工藝更加簡單，在量產及成本方面更具優勢。而通過溝槽側壁形成溝道的溝槽型SiC MOS可以在提高溝道遷移率的同時消除JFET區域，能夠進一步降低器件導通電阻，開關速度更快，器件性能相對高效。當前市場中選擇平面型MOS的廠商包括Wolfspeed、ST、Microsemi、斯達半導等，能夠量產溝槽型MOS的廠商為ROHM的雙溝槽節、英飛凌的半包溝槽和日本住友的接地雙掩埋結構。不同結構類型不同結構類型SiC MOSSiC MOS橫截面展示橫截面展示平面結構和溝槽結構的對比平

41、面結構和溝槽結構的對比平面型結構平面型結構溝槽型結構溝槽型結構工藝復雜程度簡單復雜單元一致性好差雪崩能量高差電阻JFET效應增加通態電阻導通電阻明顯降低寄生電容大小，開關速度快，開關損耗低WolfspeedWolfspeed平面型平面型1200V SiC MOS1200V SiC MOSROHMROHM第三代溝槽型第三代溝槽型MOSMOS282.12 重點重點SiC襯底襯底/器件廠商與車企供應和合作情況器件廠商與車企供應和合作情況資料來源：芯八哥，各公司官網和公告，平安證券研究所SiC襯底/器件廠商時間合作車企合作內容Wolfspeed2019年大眾Wolfspeed入選大眾“未來汽車供應軌道

42、”計劃（FAST）獨家SiC合作伙伴2021年通用Wolfspeed與通用達成電動車項目SiC合作2022年Lucid MotorsWolfspeed與Lucid簽訂了多年SiC供應協議2022年捷豹路虎Wolfspeed為路虎下一代電動汽車提供SiC半導體用于車輛逆變器2023年奔馳Wolfspeed為奔馳電動汽車（EV）平臺提供SiC器件ST2016年特斯拉ST為特斯拉Model3提供Sic模組2021年雷諾ST與雷諾合作開發高效、尺寸合適的SiC、氮化鎵模塊化組件2022年現代現代E-GMP電車平臺將使用ST第三代SiC模塊2023年邁凱倫邁凱倫下一代IPG5800V逆變器將搭載由ST提

43、供的1200VSiCMOSFET模塊2023年理想ST與理想簽署長期SiC MOSFET供貨協議ROHM2021年吉利吉利純電動車將采用ROHM新一代SiC模塊2022年馬自達ROHM與馬自達聯合開發SiC逆變器與SiC功率模塊2022年Lucid MotorsLucid將采用ROHM的SiCMOSFET打造車載充電器（OBC）Infineon2022年Stellantis2025-2030年lnfineon向Stellantis供應SiC芯片合作協議2023年現代汽車現代loniq5已采用InfineonSiCMOSFET模塊2023年起亞英飛凌與起亞簽署了SiC和Si功率半導體長期供貨協議

44、ON Semi2022年奔馳ON Semi為奔馳純電動汽車提供VE-TracSiC模塊2022年蔚來蔚來ET7搭載ONSemi SiC功率模塊2023年大眾ONSemi SiC產品將用于大眾下一代平臺系列的車輛牽引逆變器解決方案2023年現代起亞ON Semi的EliteSiC系列SiC功率模塊已被起亞EV6GT車型采用2023年寶馬寶馬與ONSemi簽署了長期SiC模塊供貨協議2023年極氪ON Semi與極氪簽署SiC長期供貨協議斯達半導體2020年宇通客車斯達與宇通客車合作開發1200V SiC功率模塊2022年小鵬小鵬G9搭載斯達半導體主驅SiC功率模塊三安光電2022年新能源車企20

45、24年至2027年三安光電與國內新能源車企達成SiC芯片采購協議2022年理想三安光電與理想共建SiC產品研發及生產基地基本半導體2022年廣汽埃安基本半導體與廣汽埃安簽訂SiC器件戰略合作協議和長期采購合作協議比亞迪半導體2020年比亞迪比亞迪漢搭載自研SiC模塊芯聚能2022年吉利Smart吉利Smart搭載芯聚能SiC模塊CONTENTCONTENT目錄目錄一、一、降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升四、投資建議與風險提示四、投資建議與風險提示三、行業重點公司三、行業重點公司二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵二、晶體生長慢且加工難，提高良

46、率和產能是關鍵303.1 意法半導體：意法半導體：市場份額全球領先市場份額全球領先，持續擴大襯底制造產能，持續擴大襯底制造產能資料來源：ST官網，平安證券研究所 意法半導體作為全球第一大車用SiC功率器件供應商，于2004年推出第一款SiC二極管，2009年推出SiC MOS，并于2014年實現量產，憑借公司領先的技術實力和產品性能，公司成為特斯拉SiC器件的核心供應商。根據TrendForce數據，以銷售額作為統計口徑，2022年公司以37%的市占率位列全球SiC功率器件市場首位。當前公司的碳化硅產品主要由位于意大利及新加坡的晶圓廠進行生產，封裝測試等后端制造則在中國深圳及摩洛哥完成，202

47、2年公司宣布在意大利新建一座碳化硅襯底制造廠，2023年6月公司與三安光電合作在中國重慶建立一個新8英寸SiC器件制造廠，同年12月，公司與理想汽車簽訂了SiC長期供貨協議，當前公司的車企客戶包括特斯拉、比亞迪、吉利、現代等。意法半導體意法半導體SiCSiC業務發展重大里程碑業務發展重大里程碑意法半導體意法半導體SiCSiC產品組合產品組合1998與CNR-IMETEM簽署首個SiC合同2004推出第一款SiC二極管2009展示3英寸SiC MOS2014一代SiC MOS投產2019垂直整合企業2021展示首個8英寸襯底，并實現三代SiC MOS投產2020首個6英寸SiC襯底投產313.2

48、 英飛凌：自研溝槽型英飛凌：自研溝槽型SiC技術，產品矩陣持續擴充技術，產品矩陣持續擴充資料來源：英飛凌官網，平安證券研究所 英飛凌于1992年便開始研發SiC相關技術，相較于當前主流的平面型SiC器件，英飛凌選擇基于溝槽半導體工藝開發獨有的CoolSiC MOS技術，并于2019年推出車用1200V SiC MOS產品，迄今為止，英飛凌已向全球3600多家汽車和工業客戶提供碳化硅半導體產品，根據TrendForce數據，2022年公司以12%市占率位列全球SiC功率器件市場第二位。為了提高SiC材料供應，一方面，公司先后與天科合達和天岳先進等多家晶圓廠簽訂長期供貨協議；另一方面，在未來5年內

49、，公司將再投入50億歐元進行居林第三廠區的二期建設，打造全球最大的8英寸SiC功率半導體晶圓制造廠。英飛凌英飛凌SiCSiC業務發展重大里程碑業務發展重大里程碑英飛凌英飛凌SiCSiC產品矩陣產品矩陣1992開始研發功率器件以及工業級SiC二極管和晶體管2001發布全球首款商用SiC功率器件2016發布CoolSiCMOS技術2018收購Siltectra并利用其冷裂切割技術優化SiC生產流程2019正式發布車用1200V CoolSiC SiC MOS 2023發布第二代SiC MOS系列產品2022準備8英寸SiC襯底制造323.3 Wolfspeed：全球領先：全球領先SiC龍頭，已實現

50、龍頭，已實現8英寸量產英寸量產資料來源：Wolfspeed官網，平安證券研究所 Wolfspeed（前Cree）為全球SiC全產業鏈龍頭企業，總部位于美國，主營產品涉及SiC材料、功率器件和射頻器件三大類，公司碳化硅晶片供應量位居世界第一，根據Yole數據，2021年全球導電型SiC襯底市場份額高達49%，全球SiC功率器件市場份額達14%（位列第三）。同時，公司早在2015年便完成了8英寸SiC襯底的研發，并于2022年4月宣布啟用8英寸碳化硅晶圓廠產線，當前公司SiC襯底產能在85萬片/年（折合成6英寸），在技術與產能上均處于全球領先位置。2022年公司宣布未來五年將投入65億美元進行全球

51、產能擴張，將提升現有材料產能10倍以上，預計到2027年將為公司帶來約40億美元收入，當前該產能擴張計劃主要包括John Palmour 碳化硅制造中心（全球最大碳化硅晶體生長工廠）、8英寸莫霍克谷器件工廠以及德國恩斯多夫8英寸SiC晶圓工廠。WolfspeedWolfspeed碳化硅襯底技術發展歷程碳化硅襯底技術發展歷程WolfspeedWolfspeed營業收入情況營業收入情況0%20%40%60%02004006008001000營業收入（百萬美元）同比333.4 安森美：市場份額不斷提升，縱向持續整合產業鏈安森美：市場份額不斷提升，縱向持續整合產業鏈資料來源：安森美官網，平安證券研究所

52、 憑借仙童半導體此前在SiC技術上的積累，在2016年收購仙童后安森美快速開展了SiC業務的發展，2021年公司成功收購SiC生產商GTAT，進一步完善了公司在SiC產業鏈上的垂直布局。當前公司在全球SiC市場份額處于快速增長狀態，根據TrendForce數據，2022年公司在SiC功率器件市場份額已達12%，位列全球第四，公司的車企客戶主要包括大眾、寶馬、現代、蔚來、極氪等。目前公司已具備6英寸SiC襯底量產能力，2023年10月，公司在韓國的超大型SiC制造工廠擴建完工，該工廠以滿產狀態計算每年可生產超過一百萬片8英寸SiC晶圓，公司SiC襯底供應能力得到進一步提升。安森美安森美SiCSi

53、C業務發展歷程業務發展歷程安森美從安森美從SiCSiC襯底到系統環節全覆蓋襯底到系統環節全覆蓋2004TranSiC開始研發SiC BJT（后被安森美收購）2011仙童半導體收購TranSiC2016安森美收購仙童，并發布第一款SiC產品2020公司發布M3 1200V SiC MOS2021公司收購SiC生產商GTAT343.5 ROHM：深耕二十余年，器件性能持續提升：深耕二十余年，器件性能持續提升資料來源：ROHM官網，平安證券研究所 ROHM成立于1958年日本京都，是全球領先的碳化硅IDM企業。根據Yole數據，2021年公司全球SiC功率器件市占率達9%（位居第四），導電型SiC襯

54、底市占率15%（位居第三）。公司于2000年開始研發SiC產品，2009年收購SiC襯底和外延片供應商SiCrystal，2010年實現SiC SBD和SiC MOS量產，2021年發布第四代SiCMOS，并計劃在2023年實現8英寸SiC襯底量產。在2021-2025年期間，公司將在SiC領域投入約1700-2200億日元，預計到2025年公司SiC晶圓產能增加至30-40萬片（等效6英寸）。當前ROHM的SiC產品已經迭代至第四代，第四代SiC產品的耐壓從650V提高到750V，同時，通過業內先進的低導通電阻技術以及溝槽結構設計的優化，導通電阻相較上一代降低40%，預計在2025、2028

55、年實現第5、6代產品，導通電阻分別再降30%。ROHMROHM碳化硅業務發展歷程碳化硅業務發展歷程ROHMROHM第四代第四代SiCSiC產品具備低損耗優勢產品具備低損耗優勢353.6 天科合達：國產導電型襯底領軍企業，已完成天科合達：國產導電型襯底領軍企業，已完成8英寸襯底研發英寸襯底研發資料來源：集微網，天科合達官網，平安證券研究所 天科合達于2006年由天富集團和中國科學院物理研究所共同設立，公司在導電型碳化硅單晶領域長期穩居國內第一，2021年以9%市場份額位列全球第五。公司自成立以來，先后研制出2/3/4英寸SiC襯底，于2014年在國內首次研制出6英寸SiC晶片，并形成規?；a能

56、力，2022年公司展示了8英寸導電型SiC襯底，預計將于2023年實現小規模量產。天科合達目前擁有北京總部基地、北京研發中心和三家全資子公司，一家控股子公司，產業涵蓋碳化硅單晶爐制造、碳化硅單晶生長原料制備、碳化硅單晶襯底制備和碳化硅外延制備。公司不斷擴充SiC產能，計劃在北京、徐州兩地擴建產能基地，2023年公司與英飛凌簽訂長期供應協議，將向英飛凌供應6英寸SiC襯底。天科合達天科合達SiCSiC襯底技術發展歷程襯底技術發展歷程天科合達天科合達8 8英寸導電型英寸導電型SiCSiC襯底展示襯底展示36-50%0%50%100%150%200%250%0150300450600750900營業

57、收入（百萬元）同比3.7 天岳先進：國產半絕緣型襯底龍頭，導電型產品拓展有序天岳先進：國產半絕緣型襯底龍頭，導電型產品拓展有序資料來源：天岳先進招股書，Wind，平安證券研究所 天岳先進（688234.SH）成立于2010年，是國內領先的SiC襯底生產企業。公司當前已具備4/6英寸半絕緣型和導電型SiC襯底量產能力，自2020年起，公司開始著力研究8英寸導電型SiC襯底，其中，2019-2022年年公司在全球半絕緣型公司在全球半絕緣型SiC襯底市場市占率連襯底市場市占率連續四年保持全球前三續四年保持全球前三。2022年7月，公司與某戰略客戶簽訂13.93億元長期協議，將在2023-2025年向

58、該客戶供應6英寸導電型襯底，2023年公司與英飛凌簽訂長期供應協議，將向英飛凌供應6英寸SiC襯底。產能方面，公司已在山東濟南、濟寧建立碳化硅襯底生產基地，主要生產半絕緣型襯底，同時，公司IPO募集25億在上海臨港建設 6 英寸導電型SiC襯底生產基地，22Q3年一期試生產，預計2026年達產，達產后新增SiC襯底30萬片/年。天岳先進天岳先進SiCSiC襯底技術發展歷程襯底技術發展歷程天岳先進營業收入情況天岳先進營業收入情況CONTENTCONTENT目錄目錄一、一、降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升降本提效增益明顯，下游景氣帶動需求提升四、投資建議與風險提示四、投資建議與風險提示三、相

59、關公司三、相關公司二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵二、晶體生長慢且加工難，提高良率和產能是關鍵38投資建議投資建議 投資建議：投資建議：隨著SiC頭部廠商紛紛采取擴產，以及生產工藝、流程持續優化改善，當前SiC價格開始持續下探，在量增+價降的雙重驅動下，SiC上車速度明顯加快，尤其是在2023年下半年，以小鵬G6、智界S7、問界M9為代表的800V高壓平臺車型紛紛發售，預計2024年市場將會推出更多搭載SiC器件的車型，將進一步帶動SiC需求增長，疊加當前國產替代主旋律持續深化，國家對重點領域關鍵材料重視程度持續提升，國產SiC廠商有望迎來發展良機，建議關注技術底蘊扎實且產能擴充順

60、利的SiC產業鏈公司天岳先進、時代電氣、斯達半導、新潔能、晶盛機電、晶升股份、三安光電。股票簡稱 股票代碼2024/1/9EPS（元）PE（倍）評級收盤價（元）2022A2023E2024E2025E2022A2023E2024E2025E天岳先進68823459.91-0.410.110.391.05-146.1544.6153.657.1推薦時代電氣68818734.111.802.142.442.7219.015.914.012.5推薦斯達半導603290163.184.795.647.168.4734.128.922.819.3推薦新潔能60511136.711.461.141.451

61、.7725.132.225.320.7推薦晶盛機電30031639.052.233.664.575.4217.510.78.57.2未評級晶升股份68847844.250.250.510.951.45177.086.846.630.5未評級三安光電60070313.210.140.060.250.3694.4220.252.836.7未評級資料來源：Wind（備注：未評級公司采用Wind一致預期），平安證券研究所推薦公司列表及盈利預測推薦公司列表及盈利預測39風險提示風險提示（1 1）碳化硅上車進度不及預期風險）碳化硅上車進度不及預期風險若后續新能源汽車采用碳化硅器件進度不及預期，將制約碳化硅

62、滲透發展，影響相關產業鏈公司經營業績。（2 2）產業鏈各環節國產替代進度不及預期風險）產業鏈各環節國產替代進度不及預期風險當前碳化硅行業被海外高度壟斷，若國產碳化硅企業未取得技術突破，將影響碳化硅產業鏈國產化替代進度。（3 3）襯底價格下降不及預期風險）襯底價格下降不及預期風險若襯底制備工藝未能持續優化，8英寸發展進度不及預期，襯底價格下探速度將受影響，制約碳化硅滲透發展。（4 4）宏觀經濟下行風險）宏觀經濟下行風險當前全球經濟處于下行周期，可能對下游需求產生負面影響。電子信息團隊電子信息團隊行業分析師/研究助理郵箱資格類型資格編號半導體付強投資咨詢S1060520070001徐碧云XUBIY

63、UN投資咨詢S1060523070002電子徐勇XUYONG投資咨詢S1060519090004郭冠君GUOGUANJUN一般證券從業資格編號S1060122050053陳福棟CHENFUDONG一般證券從業資格編號S1060122100007股票投資評級股票投資評級:強烈推薦（預計6個月內，股價表現強于市場表現20%以上）推薦（預計6個月內，股價表現強于市場表現10%至20%之間）中性（預計6個月內，股價表現相對市場表現10%之間）回避（預計6個月內，股價表現弱于市場表現10%以上）行業投資評級行業投資評級:強于大市（預計6個月內，行業指數表現強于市場表現5%以上）中性（預計6個月內，行業指

64、數表現相對市場表現在5%之間）弱于大市（預計6個月內，行業指數表現弱于市場表現5%以上）公司聲明及風險提示：公司聲明及風險提示：負責撰寫此報告的分析師（一人或多人）就本研究報告確認：本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格。平安證券股份有限公司具備證券投資咨詢業務資格。本公司研究報告是針對與公司簽署服務協議的簽約客戶的專屬研究產品，為該類客戶進行投資決策時提供輔助和參考，雙方對權利與義務均有嚴格約定。本公司研究報告僅提供給上述特定客戶，并不面向公眾發布。未經書面授權刊載或者轉發的，本公司將采取維權措施追究其侵權責任。證券市場是一個風險無時不在的市場。您在進行證券交易時存在贏利的可能，也

65、存在虧損的風險。請您務必對此有清醒的認識，認真考慮是否進行證券交易。市場有風險，投資需謹慎。免責條款：免責條款：此報告旨為發給平安證券股份有限公司（以下簡稱“平安證券”）的特定客戶及其他專業人士。未經平安證券事先書面明文批準，不得更改或以任何方式傳送、復印或派發此報告的材料、內容及其復印本予任何其他人。此報告所載資料的來源及觀點的出處皆被平安證券認為可靠，但平安證券不能擔保其準確性或完整性，報告中的信息或所表達觀點不構成所述證券買賣的出價或詢價，報告內容僅供參考。平安證券不對因使用此報告的材料而引致的損失而負上任何責任，除非法律法規有明確規定?？蛻舨⒉荒軆H依靠此報告而取代行使獨立判斷。平安證券可發出其它與本報告所載資料不一致及有不同結論的報告。本報告及該等報告反映編寫分析員的不同設想、見解及分析方法。報告所載資料、意見及推測僅反映分析員于發出此報告日期當日的判斷，可隨時更改。此報告所指的證券價格、價值及收入可跌可升。為免生疑問，此報告所載觀點并不代表平安證券的立場。平安證券在法律許可的情況下可能參與此報告所提及的發行商的投資銀行業務或投資其發行的證券。平安證券股份有限公司2024版權所有。保留一切權利。