碳化硅行業深度報告：碳化硅襯底新能源車+光伏需求即將興起國產替代有望突破-20220302（31頁）.pdf

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1、 1/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 深度報告 機械行業機械行業 報告日期：2022 年 3 月 2 日 碳化硅碳化硅襯底襯底： 新能源車新能源車+ +光伏光伏需求即將需求即將興起興起， 國產替代國產替代有望有望突破突破 碳化硅行業深度報告 行業研究|機械行業|證券研究報告 行業評級行業評級 機械行業 看好 Table_relateTable_relate 相關報告相關報告 【晶盛機電】深度：長晶設備龍頭：光伏半【晶盛機電】深度：長晶設備龍頭：光伏半導體設備、藍寶石、碳化硅設備接力增長導體設備、藍寶石、碳化硅設備接力增長 投資要點投資要點 SiC 碳化硅：產業化黃金時代已來；襯底為產業

2、化突破的核心碳化硅：產業化黃金時代已來；襯底為產業化突破的核心 1 1）高壓、高功率應用場景下性能優越高壓、高功率應用場景下性能優越, ,適用于適用于 600V600V 以上高壓場景。以上高壓場景。相同規格的碳化硅基MOSFET 與硅基 MOSFET 相比，尺寸減小至原來 1/10，導通電阻降低至原來 1/100，總能損耗降低 70%，能源轉換效率提高。下游應用新能源車、充電樁、光伏、風電、軌道交通等領域。 2 2）受益新能源車爆發，）受益新能源車爆發，SiCSiC 產業化黃金時代將來臨。產業化黃金時代將來臨。Yole 預計 2026 年 SiC 功率器件市場規模將達 45 億美元，2020-

3、2026 年 CAGR=36%。新能源汽車是碳化硅功率器件市場的主要增新能源汽車是碳化硅功率器件市場的主要增長驅動長驅動，應用端：解決續航痛點。成本端：單車可節省 400-800 美元的電池成本?？蛻舳耍禾厮估溶嚻笙嗬^布局。目前特斯拉僅使用在主逆變器上、未來有進一步應用提升空間目前特斯拉僅使用在主逆變器上、未來有進一步應用提升空間。 3 3）性價比是決定性價比是決定 SiCSiC 器件器件大批量使用的關鍵大批量使用的關鍵，襯底制備襯底制備為為碳化硅性價比提升的碳化硅性價比提升的核心核心。在碳化硅器件的成本占比當中：襯底、外延、器件分別占比 46%、23%、20%。襯底為碳化硅降本的核心、也是

4、技術壁壘最高環節，是未來 SiC 降本、大規模產業化推進的核心關鍵。 SiC 襯底：新能源車襯底：新能源車+光伏光伏需求潛力巨大需求潛力巨大；國內外差距；國內外差距逐步逐步縮小、縮小、國產替代可期國產替代可期 1 1）市場空間：）市場空間：預計預計 20252025 年新能源車年新能源車+ +光伏逆變器市場光伏逆變器市場需求需求達達 26261 1 億元億元，2 2021021- -20252025 年年C CAGR=79AGR=79% %。新能源車：新能源車：目前單特斯拉 Model 3/Y 一年需求量就能消耗全球 SiC 晶圓絕大產能。我們測算如 2025 年 SiC 在新能源車滲透率達

5、60%，預計 6 英寸 SiC 襯底需求達 587 萬片/年，市場空間達 231 億元。光伏逆變器：光伏逆變器：“大組件、大逆變器、大組串”時代，光伏電站電壓等級從 1000V 提升至 1500V 以上，碳化硅功率器件有望成為標配。我們假設 2025 年碳化硅滲透率提升至 50%，對應 SiC 襯底市場達 30 億元。行業核心瓶頸在于供給端不足。行業核心瓶頸在于供給端不足。 2 2）競爭格局：國內外差距）競爭格局：國內外差距在在逐步縮小，國產替代可期。逐步縮小，國產替代可期。目前海外龍頭（Wolfspeed、II-VI占據 60%以上市場份額）已實現 6 英寸規?；?、向 8 英寸進軍。國產

6、廠家（天岳先進、天科合達、晶盛機電、露笑科技等）以小尺寸為主、向 6 英寸進軍。但可觀測到，國內外國內外差距正在縮小、 且整體差距小于傳統硅基半導體差距正在縮小、 且整體差距小于傳統硅基半導體。 國內外差距已從過去的 10-15 年 （4 英寸） 、縮小至 5-10 年以內（6 英寸）。預計未來向 8 英寸進軍過程中，差距有望進一步縮小。 3 3）生產工藝：較硅基半導體難度大幅增加；長晶環節是關鍵。）生產工藝：較硅基半導體難度大幅增加；長晶環節是關鍵。碳化硅襯底屬于技術密集型行業。核心難點在于：長晶工藝復雜長晶工藝復雜（只有 4H 型等少數幾種是所需的晶型），生長速度慢生長速度慢（每小時僅能生

7、長 0.2-0.3mm，較傳統晶硅慢近百倍以上），產出良率低產出良率低（硬度與金剛石接近，切磨拋難度大）?！爱a學研用”為國內碳化硅襯底發展的重要推進動力。產學研用”為國內碳化硅襯底發展的重要推進動力。國內高校和科研單位主要包括中科院物理所、山東大學、上海硅酸鹽所等。 4 4）行業趨勢：降本是產業化核心，向大尺寸延伸。）行業趨勢：降本是產業化核心，向大尺寸延伸。目前 6 英寸 SiC 襯底價格在 1000 美金/片，數倍于傳統硅基半導體。未來降本方式包括：提升材料使用率（大尺寸化，由 4 英寸向 6 英寸、8 英寸延伸）、降低制造成本（提升良率）、提升生產效率（更成熟長晶工藝）。 SiC 襯底設

8、備：與傳統晶硅差異較小，工藝調教為核心壁壘襯底設備：與傳統晶硅差異較小，工藝調教為核心壁壘 主要包括：主要包括：長晶爐、切片機、研磨機、拋光機、清洗設備等。與傳統傳統晶硅設備具一定相通性、但工藝難度更高。碳化硅襯底第三方設備廠商較少，企業更多為設備+制造一體化布局為主，便于將核心工藝機密掌握自己手里。設備設備+ +工藝工藝聯合聯合研發研發、形成互哺、形成互哺是關鍵是關鍵。 投資建議投資建議 重點重點推薦：推薦：晶盛機電。重點重點關注上市公司：關注上市公司：天岳先進、露笑科技、三安光電、東尼電子、天通股份、鳳凰光學、華潤微、天富能源等。關注非上市公司：關注非上市公司：天科合達、河北同光、山東爍科

9、、瀚天天成、天域半導體、中科節能、泰科天潤等。 風險提示：風險提示：研發進度不及預期風險；國際貿易爭端加劇風險。 行業深度報告行業深度報告 2/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 正文目錄正文目錄 1. SiC 碳化硅：產業化黃金時代已來；襯底為產業鏈核心碳化硅：產業化黃金時代已來；襯底為產業鏈核心 . 4 1.1. SiC 特點：第三代半導體之星，高壓、高功率應用場景下性能優越 . 4 1.2. 發展趨勢：受益新能源車爆發，SiC 產業化黃金時代將來臨 . 5 1.3. SiC 產業鏈：襯底為技術壁壘最高環節，價值量占比 46% . 9 2. SiC 襯底：新能源車帶來百億級市場空間；國

10、襯底：新能源車帶來百億級市場空間；國產替代可期產替代可期 . 11 2.1. 市場空間：新能源車帶來百億級市場空間；光伏逆變器應用前景可期 . 11 2.2. 競爭格局：國內外差距逐步縮小，國產替代可期 . 15 2.3. 生產工藝：較硅基半導體難度大幅增加；長晶環節是關鍵 . 17 2.4. 行業趨勢：大尺寸大勢所趨，襯底是 SiC 產業化降本的核心 . 20 3. SiC 襯底設備：與傳統晶硅差異較小，工藝調教為核心壁壘襯底設備：與傳統晶硅差異較小，工藝調教為核心壁壘 . 22 4. 投資建議投資建議 . 23 4.1. 晶盛機電：長晶設備龍頭；碳化硅獲 23 萬片重大訂單突破 . 23

11、4.2. 天岳先進：半絕緣 SiC 襯底龍頭，向導電型襯底延伸、打開成長第二曲線 . 25 4.3. 露笑科技：碳化硅布局國內領先，定增擴產 24 萬片導電型襯底產能 . 27 4.4. 天科合達：國內導電型 SiC 襯底龍頭；向 8 英寸襯底研發進軍 . 29 5. 風險提示風險提示 . 31 圖目錄圖目錄 圖 1：半導體 3 代材料發展歷程，SIC 為第三代半導體材料核心 . 4 圖 2：碳化硅功率器件較硅基功率器件性能有明顯優勢 . 5 圖 3：預計 2026 年 SiC 功率器件市場增長至 45 億美元，2020-2026 年 CAGR=36% . 6 圖 4：新能源車為 SiC 核心

12、下游增長點 . 6 圖 5：SiC 功率組件可提升車輛 5%-10%的續航 . 6 圖 6：特斯拉 Model 3 SiC 逆變器示意圖 . 7 圖 7：預計 2025 年全球新能源車 SIC/GAN 市場規模有望達 100 億元，CAGR=132% . 7 圖 8：SiC 產業鏈梳理：包括上游襯底和外延環節、中游器件和模塊制造環節，以及下游的應用環節 . 9 圖 9：碳化硅襯底制造工藝流程 . 9 圖 10：外延片示意圖 . 10 圖 11：SIC 碳化硅器件示意圖（圖為 WOLFSPEED 器件產品） . 10 圖 12：SIC 碳化硅器件主要下游應用領域：新能源車、5G 通信、工業等 .

13、 10 圖 13：除逆變器外，碳化硅可適用于車載充電機、DC/DC 轉換器、高壓輔驅控制器和主驅控制器 . 11 圖 14：碳化硅逆變器轉換效率較傳統提升 3pct . 12 圖 15：碳化硅逆變器能量損耗較傳統降低 50pct . 12 圖 16：碳化硅功率器件在光伏逆變器中滲透率預測：目前 10%，預計 2025 年達 50% . 13 圖 17：目前陽光電源、華為等光伏逆變器龍頭企業已在碳化硅領域紛紛布局 . 13 圖 18：光伏 2030 裝機需求量計算邏輯 . 13 圖 19：2030 主要國家裝機需求合計預測：達 1246-1491GW . 13 圖 20：Wolfspeed 占據

14、半絕緣 SiC 襯底 60%以上市場份額（2018 年） . 16 rXqWOAeYjYzW9PaO7NnPpPnPtReRrRsReRpPsRaQnNxOwMnMzQMYoNvM 行業深度報告行業深度報告 3/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖 21：山東天岳占據導電型 SiC 襯底 33%市場份額 . 16 圖 22：SIC 碳化硅襯底制造工藝流程 . 18 圖 23：SIC 碳化硅粉末示意 . 18 圖 24：SIC 碳化硅 PVT 物理氣相傳輸法生長碳化硅晶體示意圖 . 18 圖 25：3 類 SIC 碳化硅襯底長晶方法示意圖對比 . 19 圖 26：國內 SiC 襯底主要科研

15、單位、院校梳理 . 20 圖 27：SiC 器件成本構成：襯底占比成本近 5 成、為未來降本核心方向 . 20 圖 28：碳化硅襯底龍頭 Wolfspeed 尺寸演進趨勢（2018 年） . 21 圖 29：8 吋較 6 寸可多切近 90%數量芯片、邊緣浪費降低 7% . 21 圖 30：SiC 襯底+外延設備產業鏈梳理：包括粉料合成、長晶爐、切片機、研磨機、拋光機、外延爐等設備 . 22 圖 31：公司為晶體生長設備龍頭，下游覆蓋光伏、半導體、藍寶石、SiC 四大領域 . 24 圖 32：2021 前三季度實現收入 40 億元，同比增長 61% . 24 圖 33：2021 前三季度歸母凈利

16、潤 11.1 億元，同比+112% . 24 圖 34：在手訂單充沛，為公司未來業績提供提供保障（單位：億元） . 25 圖 35：公司國內 3 家工廠、及 2 家海外研發中心布局情況 . 26 圖 36：2018-2020 年公司營業收入 CAGR=76.8% . 26 圖 37：預計 2021 年歸母凈利潤約 0.651.05 億元 . 26 圖 38：公司導電型 SiC 襯底上海工廠順利開工 . 27 圖 39：上海工廠將形成導電型 SiC 襯底 30 萬片年產能 . 27 圖 40：公司的戰略布局三大板塊：電磁線、碳化硅、光伏 . 27 圖 41：公司碳化硅襯底發展歷史 . 29 圖

17、42：公司年產 12 萬片碳化硅襯底項目于 2020 年 8 月正式開工. 30 表目錄表目錄 表 1：相比傳統的硅材料（Si），碳化硅（SiC）各項性能指標優勢明顯 . 5 表 2：各大車企布局碳化硅情況梳理 . 8 表 3：預計 2025 年 6 英寸 SiC 襯底需求達 581 萬片/年，市場空間達 231 億元（基于 60%滲透率假設） . 12 表 4：預計 2021-2025 年，碳化硅襯底市場空間由 8 億元提升至 30 億元，CAGR=39% . 14 表 5：中國主要 SiC 襯底項目布局情況統計 . 15 表 6：國內企業起步時間較晚，但差距在逐漸縮小 . 16 表 7：市

18、場主要碳化硅襯底公司尺寸進展、及訂單情況 . 17 表 8：碳化硅襯底可分為半絕緣型襯底和導電型襯底 . 17 表 9：天岳先進碳化硅晶棒+襯底良率情況 . 21 表 10：碳化硅產業鏈：相關公司盈利預測與估值 . 23 表 11：擬 57 億定增加碼碳化硅材料、半導體設備業務. 25 表 12：公司 SiC 核心人才儲備 . 28 表 13：擬 29 億定增加碼碳化硅項目 . 29 表 14：公司與主要競爭對手在碳化硅晶片產品迭代情況對比 . 30 行業深度報告行業深度報告 4/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1. SiC 碳化硅：碳化硅：產業化黃金時代已來產業化黃金時代已來；襯底為

19、產業鏈核心襯底為產業鏈核心 1.1. SiC 特點：特點：第三代半導體之星第三代半導體之星，高壓高壓、高功率高功率應用場景下性能優越應用場景下性能優越 半導體材料是制作半導體器件和集成電路的電子材料。核心分為以下三代： 1) 第一代元素半導體材料：硅（Si）和鍺(Ge)；為半導體最常用的材料，起源于 20 世紀 50 年代，奠定了微電子產業的基礎。 2) 第二代化合物半導體材料：砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等；是 4G 時代的大部分通信設備的材料，起源于 20 世紀 90 年代，奠定了信息產業的基礎。 3)3) 第三代寬禁帶材料：第三代寬禁帶材料：碳化硅 （SiC） 、 氮化鎵 （Ga

20、N） 、氮化鋁 （ALN） 、氧化鎵（Ga2O3）等，近 10 年世界各國陸續布局、產業化進程快速崛起。 其中，碳化硅（其中，碳化硅（SiCSiC）為第三代半導體材料核心。為第三代半導體材料核心。核心用于功率+射頻器件，適用于600V 以上高壓場景，包括光伏、風電、軌道交通、新能源汽車、充電樁等電力電子領域。 圖圖 1：半導體半導體 3 代代材料發展歷程材料發展歷程，SIC 為第三代半導體材料核心為第三代半導體材料核心 資料來源：公開資料，浙商證券研究所整理 SiSiC C 碳化硅碳化硅是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一：由碳元素和

21、硅元素組成的一種化合物半導體材料。相比傳統的硅材料（Si），碳化硅（SiC）的禁帶寬度是硅的 3 倍；導熱率為硅的 4-5 倍；擊穿電壓為硅的 8-10 倍；電子飽和漂移速率為硅的 2-3 倍。核心優勢體現在： 1) 耐耐高壓特性高壓特性：更低的阻抗、禁帶寬度更寬，能承受更大的電流和電壓，帶來更小尺寸的產品設計和更高的效率； 2) 耐耐高頻特性高頻特性：SiC 器件在關斷過程中不存在電流拖尾現象，能有效提高元件的開關速度（大約是 Si 的 3-10 倍），適用于更高頻率和更快的開關速度； 3) 耐耐高溫特性高溫特性：SiC 相較硅擁有更高的熱導率，能在更高溫度下工作。 行業深度報告行業深度報告

22、 5/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表表 1：相比傳統的硅材料（相比傳統的硅材料（Si），碳化硅（），碳化硅（SiC）各項性能指標優勢明顯各項性能指標優勢明顯 第一代半導體 第二代半導體 第三代半導體 半導體材料 Si Ge GaAs GaN 4H-SiC 6H-SiC 3C-SiC ALN 禁帶寬度（eV） 1.12 0.67 1.43 3.37 3.26 3 2.2 6.2 能帶類型 間接 間接 直接 直接 間接 間接 間接 間接 擊穿場強（MV/cm） 0.3 0.1 0.06 5 3 5 3 1.4 電子遷移率（cm2/Vs） 1350 3900 8500 1250 800

23、400 800 300 空穴遷移率（cm2/Vs） 480 1900 400 200 115 90 320 14 熱導率（W/cm*K） 1.3 0.58 0.55 2 4.9 4.9 3.6 2.85 資料來源：今日半導體，浙商證券研究所 相同規格的碳化硅基 MOSFET 與硅基 MOSFET 相比， 其尺寸尺寸可大幅減小至原來的 1/10，導通電阻導通電阻可至少降低至原來的 1/100。 相同規格的碳化硅基 MOSFET 較硅基 IGBT 的總總能量損耗能量損耗可大大降低 70%。 碳化硅功率器件具有高電壓、大電流、高溫、高頻率、低損耗等獨特優勢，將極大提高現有使用硅基功率器件的能源轉換效

24、率，未來將主要應用領域有電動汽車/充電樁、光伏新能源、軌道交通、智能電網等。 圖圖 2：碳化硅功率器件較硅基功率器件性能有明顯優勢：碳化硅功率器件較硅基功率器件性能有明顯優勢 資料來源：科銳公司官網、天岳先進招股書，浙商證券研究所 1.2. 發展趨勢：發展趨勢：受益新能源車爆發，受益新能源車爆發，SiC 產業化黃金時代將來臨產業化黃金時代將來臨 市場空間：市場空間：據 Yole 統計，2020 年 SiC 碳化硅功率器件市場規模約 7.1 億美元，預計2026 年將增長至 45 億美元，2020-2026 年 CAGR 近 36%。其中，新能源汽車是 SiC功率器件下游最重要的應用市場,預計需

25、求于 2023 年開始快速爆發。 行業深度報告行業深度報告 6/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖圖 3：預計預計 2026 年年 SiC 功率器件市場功率器件市場增長至增長至 45 億美元，億美元，2020-2026 年年 CAGR=36% 資料來源：Yole，浙商證券研究所 新能源汽車是碳化硅功率器件市場的主要增長驅動。新能源汽車是碳化硅功率器件市場的主要增長驅動。SiC 功率器件主要應用于新能源車逆變器、DC/DC 轉換器、電機驅動器和車載充電器(OBC)等核心電控領域，以完成較 Si 更高效的電能轉換。預計隨著新能源車需求快速爆發，以及。預計隨著新能源車需求快速爆發，以及 Si

26、SiC C 襯底工藝成襯底工藝成熟、帶來產業鏈降本增效，熟、帶來產業鏈降本增效，產業化進程有望提速。產業化進程有望提速。 1) 應用端：應用端：解決電動車續航痛點。解決電動車續航痛點。據 Wolfspeed 測算，將純電動汽車逆變器中的功率組件改成 SiC 時,可顯著降低電力電子系統的體積、重量和成本，提升車輛提升車輛 5%5%- -10%10%的續航的續航。據英飛凌測算，SiC 器件整體損耗相比 Si 基器件降低 80%以上，導通及開關損耗減小，有助于增加電動車續航里程。 2) 成本端：單車可成本端：單車可節省節省 400400- -800800 美元的電池成本美元的電池成本，與新增 200

27、 美元的 SiC 器件成本抵消后，能夠實現至少 200-600 美元的單車成本下降。 3) 客戶端：客戶端：特斯拉特斯拉等車企已相繼等車企已相繼布局。布局。Model 3 是行業第一家采用 SiC 逆變器的車型，開啟了電動汽車使用 SiC 先河，單車總共有 48 個 SiC MOSFET 裸片，由意法半導體和英飛凌提供。其他車企包括比亞迪漢、豐田 Mirai 等也相繼開始采用 SiC 逆變器。 圖圖 4：新能源車為新能源車為 SiC 核心下游增長點核心下游增長點 圖圖 5：SiC 功率組件功率組件可可提升車輛提升車輛 5%-10%的續航的續航 資料來源：Yole，浙商證券研究所 資料來源：Wo

28、lfspeed，浙商證券研究所 目前目前各大車企已在碳化硅領域紛紛布局，各大車企已在碳化硅領域紛紛布局，成本成本是決定是決定 SiCSiC 何時在新能源何時在新能源車大車大批量使批量使用的關鍵因素。用的關鍵因素。 1) 2017 年，特斯拉 Model 3 成為第一家使用 SiC 逆變器的車型，其逆變器總重量下降至 4.8kg（較此前減少約 84%），續航能力提升 6%（逆變器和永磁電機組合的效率高達 97%，此前為 82%） 7.1 20 25 45 010203040502020年2024E2025E2026E 行業深度報告行業深度報告 7/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖圖 6

29、：特斯拉：特斯拉 Model 3 SiC 逆變器示意圖逆變器示意圖 資料來源：網絡圖片，浙商證券研究所 2) 預計未來續航里程 500 公里以上的高端 SUV 車和轎車有望均應用到 SiC 功率器件，小型 SUV 和中型轎車可能在 2024-2025 年后開始應用一部分 SiC （隨著 SiC 襯底產能大規模釋放、成本下降），低端車可能會再隨這之后。 圖圖 7：預計預計 2025 年全球年全球新能源車新能源車 SIC/GAN 市場規模市場規模有望達有望達 100 億元億元，CAGR=132% 資料來源：CASA Research，浙商證券研究所 5.9 15.8 19.2 22.0 26.4

30、33.8 45.9 14.52027.638.152.672.6100.2020406080100120201920202021E2022E2023E2024E2025E中國新能源車SIC/GAN市場規模（億元）全球新能源車SIC/GAN市場規模（億元） 行業深度報告行業深度報告 8/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 表表 2：各大車企布局碳化硅情況梳理各大車企布局碳化硅情況梳理 序號 公司名稱 碳化硅器件布局情況 1 蔚來 計劃 2022 一季度開始交付的蔚來首款轎車 ET7 是首批應用碳化硅功率模塊的電動車之一,續航里程能夠超過 1000 公里。 2 江淮汽車 2021 年 4 月江

31、淮汽車與博世動力總成系統中國區在上海簽訂了 SiC 逆變器方面的戰略協議 3 比亞迪 公司計劃到 2023 年，旗下所有電動車中用 SiC 功率半導體全面替代 IGBT。2020 年 12 月公布規劃自建 SiC 產線，預計 2021年建成所有 SiC 產線。 4 一汽集團 一汽集團合資企業蘇州億馬半導體的碳化硅模塊項目正式投產，一期投資 2 億元。 5 吉利汽車 2021 年 8 月，宣布采用羅姆 SiC 器件。將利用羅姆的先進 SiC 功率解決方案，開發高效電控系統和車載充電系統，以延長電動汽車的續航里程，降低電池成本并縮短充電時間。5 月透過旗下威睿電動汽車與 SiC 功率廠商芯聚能合資

32、成立廣東芯粵能半導體，布局車規級功率半導體，與芯聚能產業鏈上下形成聯動。 6 特斯拉 2018 年特斯拉率先在 Model 3 電驅主逆變器上，采用了意法半導體供應的 650V SiC MOSFET 器件。目前已應用至特斯拉全系車型逆變器上。 資料來源：各公司公告、新聞，浙商證券研究所 行業深度報告行業深度報告 9/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 1.3. SiC 產業鏈產業鏈：襯底為襯底為技術壁壘最高環節，價值量占比技術壁壘最高環節，價值量占比 46% SiC 產業鏈包括上游的襯底和外延環節、 中游的器件和模塊制造環節， 以及下游的應用環節。其中襯底的制造是產業鏈技術壁壘最高、價值量

33、最大環節，是未來其中襯底的制造是產業鏈技術壁壘最高、價值量最大環節，是未來 SiCSiC 大大規模產業化推進的核心。規模產業化推進的核心。 圖圖 8：SiC 產業鏈梳理：產業鏈梳理：包括上游襯底和外延環節、中游器件和模塊制造環節，以及下游的應用環節包括上游襯底和外延環節、中游器件和模塊制造環節，以及下游的應用環節 資料來源：公開資料，浙商證券研究所整理 1)1) 襯底：襯底：價值量占比價值量占比 4 46 6% %，為，為最核心的環節最核心的環節。由由 SiCSiC 粉粉經過長晶、加工、切割、經過長晶、加工、切割、研磨、研磨、拋光、清洗環節最終形成襯底拋光、清洗環節最終形成襯底。其中 SiC

34、晶體的生長為核心工藝，核心難點在提升良率。類型可分為導電型、和半絕緣型襯底，分別用于功率和射頻器件領域。 圖圖 9：碳化硅襯底制造工藝流程：碳化硅襯底制造工藝流程 資料來源：天科合達，浙商證券研究所 2) 外延：外延：價值量占比價值量占比 2 23 3% %。本質是在襯底上面再覆蓋一層本質是在襯底上面再覆蓋一層薄膜以薄膜以滿足器件生產的條件滿足器件生產的條件。具體分為：導電型 SiC 襯底用于 SiC 外延，進而生產功率器件用于電動汽車以及新能源等領域。 半絕緣型 SiC 襯底用于氮化鎵外延， 進而生產射頻器件用于 5G 通信等領域。 行業深度報告行業深度報告 10/32 請務必閱讀正文之后的

35、免責條款部分 圖圖 10：外延片示意圖：外延片示意圖 資料來源：公開資料，浙商證券研究所 3) 器件制造：器件制造：價值量占比約價值量占比約 2 20 0% %（包括設計+制造+封裝）。產品包括 SiC 二級管、SiC MOSFET、全 SiC 模塊（SiC 二級管和 SiC MOSFET 構成）、SiC 混合模塊（SiC 二級管和 SiC IGBT 構成）。 圖圖 11：SIC 碳化硅器件示意圖（圖為碳化硅器件示意圖（圖為 WOLFSPEED 器件產品）器件產品） 資料來源：Wolfspeed，浙商證券研究所 4) 應用：應用：半絕緣碳化硅半絕緣碳化硅器件器件主要用于 5G 通信、車載通信、

36、國防應用、數據傳輸、航空航天。導電型碳化硅器件導電型碳化硅器件主要用于電動汽車、光伏發電、軌道交通、數據中心、充電等基礎建設。 圖圖 12：SIC 碳化硅器件主要下游應用領域：新能源車碳化硅器件主要下游應用領域：新能源車、5G 通信、工業通信、工業等等 資料來源：天岳先進，浙商證券研究所 行業深度報告行業深度報告 11/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 2. SiC 襯底襯底：新能源車帶來百億級市場空間新能源車帶來百億級市場空間；國產替代可期；國產替代可期 2.1. 市場空間：市場空間：新能源車帶來百億級新能源車帶來百億級市場市場空間空間；光伏逆變器應用前景可期；光伏逆變器應用前景可期

37、2021 年特斯拉全球銷量達 93.6 萬輛，主要為 Model 3/Model Y 車型貢獻。預計特斯拉未來 2 年 Model 3/Model Y 年產能將達到 200 萬輛（其中，美國工廠 100 萬輛+中國工廠 50 萬輛+德國柏林工廠 50 萬輛）。假設假設 2 2022022 年年 Model 3/Model Y 產量產量 1 15 50 0萬輛，單車萬輛，單車消耗消耗 0 0.25.25 片片 6 6 英寸英寸 SiCSiC 晶圓晶圓，則則對應一年消耗對應一年消耗 6 6 英寸英寸 SiCSiC 37.537.5 萬片萬片，目前全球目前全球 SiCSiC 晶圓總產能約在晶圓總產能

38、約在 5 5060060 萬片萬片/ /年年，供給端產能吃緊。，供給端產能吃緊。 同時，目前特斯拉 Model 3 的 SiC MOSFET 只用在主驅逆變器電力模塊上，共 48 顆SiC MOSFET，對應單車消耗約 0.25 片 6 英寸 SiC 襯底。如未來延伸用在包括 OBC、DC/DC 轉換器、高壓輔驅控制器、主驅控制器、充電器等，單車 SiC 器件使用量將達到 100-150 顆，市場需求將進一步擴大（單車消耗有望達 0.5 片 6 英寸 SiC 襯底）。 圖圖 13：除逆變器外，除逆變器外，碳化硅碳化硅可可適用于車載充電機、適用于車載充電機、DC/DC 轉換器、高壓輔驅控制器和主

39、驅控制器轉換器、高壓輔驅控制器和主驅控制器 資料來源：英飛凌，浙商證券研究所 新能源車需求快速爆發，新能源車需求快速爆發，SiSiC C 產能吃緊，全球產能擴產有望加速。產能吃緊，全球產能擴產有望加速。據 DIGITIMES Research 數據，2021 年全球電動汽車銷量有望達 631 萬輛（占總銷量約 6%），同比增長 101%。我們對我們對 SiSiC C 碳化硅市場空間進行測算碳化硅市場空間進行測算，假設： 1) 2021 年全球乘用車銷量預計達 6460 萬輛，新能源車滲透率約 10%；假設 2022-2025年全球乘用車銷量維持 2%穩定增長，2025 年新能源車滲透率約 28

40、%； 2) 假設 SiC 在新能源車應用滲透率從 2021 年的 18%（通過計算特斯拉 Model3/Y 得出）提升至 2025 年的 60%； 3) 假設 2021-2023 年期間單車消耗 0.25 片 6 英寸 SiC 晶圓，隨著在新能源應用市場逐步打開，2024-2025 年單車消耗提升至 0.5 片 6 英寸 SiC 晶圓；單片售價以每年 10%的幅度下跌； 行業深度報告行業深度報告 12/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 綜上，綜上，對應對應 2 2025025 年新能源車市場年新能源車市場 6 6 英寸英寸 SiCSiC 襯底襯底需求達需求達 587587 萬片萬片/ /

41、年年，市場空間達，市場空間達231231 億元億元。如未來如未來 SiSiC C 器件更多廣泛的應用于充電樁、光伏逆變器、器件更多廣泛的應用于充電樁、光伏逆變器、5 5G G 通信、軌交通信、軌交等領域，市場空間有望進一步擴大。等領域，市場空間有望進一步擴大。 表表 3：預計預計 2025 年年 6 英寸英寸 SiC 襯底襯底需求達需求達 581 萬片萬片/年，市場空間達年，市場空間達 231 億元億元（基于（基于 60%滲透率假設）滲透率假設） 項目 2021 年 E 2022 年 E 2023 年 E 2024 年 E 2025 年 E 全球乘用車銷量（萬輛） 6460 6589 6721

42、 6855 6993 YOY 4% 2% 2% 2% 2% 全球新能源車銷量（萬輛） 650 922 1210 1577 1958 新能源車滲透率 10% 14% 18% 23% 28% 假設：假設： SiCSiC 在新能源車應用滲透率在新能源車應用滲透率 18%18% 25%25% 35%35% 45%45% 60%60% 單車消耗 6 寸 SIC 襯底片數 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 6 6 英寸英寸 SiCSiC 需求（需求（萬萬片）片） 2929 5858 106106 355355 587587 假設：單片售價（元） 6000 5400 4860 4374 3937

43、 假設：2022-2025 年年降幅 10% 6 6 英寸英寸 SiCSiC 襯底市場空間（億元）襯底市場空間（億元） 1818 3131 5151 155155 231231 2021-2025 年 CAGR 91% 資料來源：浙商證券研究所測算 在光伏發電應用中， 基于硅基器件的傳統逆變器成本約占系統 10%左右， 是系統能量損耗的主要來源之一。隨著光伏產業邁入“大組件、大逆變器、大跨度支架、大組隨著光伏產業邁入“大組件、大逆變器、大跨度支架、大組串”時代，光伏電站電壓等級從串”時代，光伏電站電壓等級從 1000V1000V 提升至提升至 1500V1500V 以上，就必須使用碳化硅功率以

44、上，就必須使用碳化硅功率器件。器件。 據中國汽車工業信息網， 使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 與碳化硅 SBD 結合的功率模塊的光伏逆變器，轉換效率可從 96%提升至 99%以上，能量損耗降低 50%以上，設備循環壽命提升 50 倍，從而能夠縮小系統體積、增加功率密度、延長器件使用壽命、降低生產成本。 圖圖 14：碳化硅逆變器：碳化硅逆變器轉換效率較傳統提升轉換效率較傳統提升 3pct 圖圖 15：碳化硅逆變器：碳化硅逆變器能量損耗較傳統降低能量損耗較傳統降低 50pct 資料來源：中國汽車工業信息網，浙商證券研究所 資料來源：中國汽車工業信息網，浙商證券研究所 據據 CAS

45、A ResearchCASA Research 數據，數據，20202020 年光伏逆變器中使用碳化硅功率器件的占比為年光伏逆變器中使用碳化硅功率器件的占比為 10%10%，預計預計 20252025 年碳化硅光伏逆變器占比將達到年碳化硅光伏逆變器占比將達到 50%50%，20482048 年將達到年將達到 85%85%。 95%98%93%94%95%96%97%98%99%普通逆變器碳化硅逆變器97%47%0%20%40%60%80%100%120%普通逆變器碳化硅逆變器 行業深度報告行業深度報告 13/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 圖圖 16：碳化硅功率器件在碳化硅功率器件在光

46、伏逆變器中滲透率預測：目前光伏逆變器中滲透率預測：目前 10%，預計，預計 2025 年達年達 50% 資料來源：CASA，浙商證券研究所 圖圖 17：目前陽光電源、華為等光伏逆變器龍頭企業已目前陽光電源、華為等光伏逆變器龍頭企業已在碳化硅領域在碳化硅領域紛紛布局紛紛布局 資料來源：光伏逆變器中的應用陽光電源，浙商證券研究所 光伏裝機需求未來十年（2020-2030 年）10 倍大賽道，我們預計 2030 年中國光伏新增裝機需求達 416-537GW， CAGR 達 24%-26%； 全球新增裝機需求達 1246-1491GW， CAGR達 25%-27%。擁有巨大的市場空間。 圖圖 18：光

47、伏光伏 2030 裝機需求量計算邏輯裝機需求量計算邏輯 圖圖 19：2030 主要國家裝機需求合計預測：達主要國家裝機需求合計預測：達 1246-1491GW 資料來源：浙商證券研究所整理 資料來源：浙商證券研究所預估測算 10%50%70%75%80%85%0%20%40%60%80%100%2020年2025年2030年2035年2040年2050年1246 1491 0500100015002000保守預期(GW)樂觀預期(GW) 行業深度報告行業深度報告 14/32 請務必閱讀正文之后的免責條款部分 我們對碳化硅襯底在光伏逆變器領域的市場空間進行測算。 1) 光伏逆變器需求：假設新增需

48、求與全球新增裝機量同步，存量需求來自當年對應 10 年前的新增裝機量（逆變器平均更換周期約 10 年左右）。 2) 光伏逆變器 IGBT 需求：假設光伏逆變器售價、及毛利率每年穩步下降，IGBT器件成本占比約 16%。 3) 光伏逆變器碳化硅 MOS 器件市場空間：假設碳化硅滲透率從 10%提升至 50%，碳化硅 MOS 性價比持續提升、成本逐年下降（目前在平均 4 倍左右）。 4) 碳化硅襯底市場空間：隨著襯底成本持續優化，假設在器件中成本占比逐年下降。 綜上，綜上， 預計預計 2 2021021- -20252025 年， 碳化硅襯底市場空間由年， 碳化硅襯底市場空間由 8 8 億元提升至

49、億元提升至 3 30 0 億元，億元， C CAGRAGR= =3939% %。 表表 4：預計預計 2021-2025 年，碳化硅襯底市場空間由年，碳化硅襯底市場空間由 8 億元提升至億元提升至 30 億元，億元，CAGR=39% 項目 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新增裝機量（GW） 160 210 252 302 363 光伏逆變器存量更新需求（GW） 30 32 38 43 53 光伏逆變器合計需求（GW） 190 242 290 345 416 光伏逆變器平均售價（元/W） 0.23 0.21 0.19 0.17 0.15 逆變器行業平均毛利率 30

50、% 28% 26% 24% 22% IGBT 器件占成本比重 16% 16% 16% 16% 16% 光伏逆變器 IGBT 器件市場空間（億元） 43 51 57 62 69 碳化硅滲透率 10% 20% 30% 40% 50% 碳化硅器件/硅基 IGBT 成本比 4 3.6 3.2 2.9 2.6 光伏逆變器碳化硅器件市場空間（億元） 17 37 55 73 91 碳化硅襯底占比器件成本比 46% 42% 39% 36% 33% 碳化硅襯底市場空間（億元） 8 16 21 26 30 CAGR 39% 資料來源：浙商證券研究所測算 綜上，預計碳化硅襯底在新能源車綜上，預計碳化硅襯底在新能源車