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1、 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。電子行業 行業研究|深度報告 碳化硅(碳化硅(SiC)性能優異,成本有望持續下降。)性能優異,成本有望持續下降。SiC 半導體性能優異,其禁帶寬度是硅的 3 倍,擊穿電壓是硅的 8-10 倍,導熱率是硅的 3-5 倍,電子飽和漂移速率是硅的 2-3 倍。SiC 能夠有效滿足電力電子系統的高效率、小型化和輕量化要求,是制作高溫高頻、大功率高壓器件的理想材料之一。6 英寸 SiC 襯底已成主流,8 英寸樣品也陸續開始推出。未來隨著大直徑襯底占比提升、襯底和外
2、延晶片質量提高、單晶平均可用厚度持續增加以及擴產導致規模效應增大,SiC 產業鏈各環節成本有望持續降低,并實現對于下游領域的加速滲透。海外頭部廠商占據產業鏈主要份額,國內企業迎來廣闊發展空間。海外頭部廠商占據產業鏈主要份額,國內企業迎來廣闊發展空間。SiC 襯底及外延片領域,Wolfspeed 憑借先發優勢和規模優勢一家獨大;器件領域,歐美日企業領先,整體市占率達到 95%,僅意法半導體一家就占據 41%。國內企業也在積極研發和探索 SiC 器件的產業化,部分產業節點已有所突破。其中三安光電已形成在半導體化合物高端領域的全產業鏈布局;天岳先進在半絕緣 SiC 襯底的市場占有率連續三年保持全球前
3、三;天科合達在國內率先成功研制 6 英寸 SiC 襯底,并已實現 2-6英寸 SiC 晶片的規?;a和器件銷售。新能源車、光伏等下游需求爆發,新能源車、光伏等下游需求爆發,SiC 迎來歷史性機遇。迎來歷史性機遇。Yole 數據顯示,全球 SiC器件市場發展迅猛,預計 2025 年 SiC 器件市場將增長至 25.6 億美元,19-25 年CAGR 約 30%。新能源車領域:新能源車領域:根據 EVTank 數據顯示,新能源汽車 2025 年銷量將達到 1800 萬輛,19-25 年 CAGR 為 42%。隨著新能源車滲透率不斷升高,以及整車架構朝 800V 高壓方向邁進,SiC 器件在主逆變
4、器、DCDC 轉換系統、車載充電系統及充電樁等領域有望迎來規?;l展。據 TrendForce 數據顯示,預估 2025年全球電動車市場對 6 英寸 SiC 晶圓需求可達 169 萬片,21-25 年 CAGR 為 94%。光伏領域:光伏領域:相比于硅基 IGBT,SiC MOS 具有更低的導通損耗、更低的開關損耗、無電流拖尾現象、高開關速度等優點,并且可以在高溫等惡劣的環境中工作,有利于提高光伏逆變器使用壽命。2020 年 SiC 光伏逆變器占比為 10%,預計 2035 年占比將達到 75%,未來空間十分廣闊。軌道交通領域:軌道交通領域:與傳統硅基 IGBT 牽引逆變器相比,全 SiC 牽
5、引逆變器能耗能夠降低 10%以上。Yole 數據顯示,到 2025 年鐵路SiC 營收將從 2019 年的 900 萬美元,增長到 1.18 億美元,CAGR 達到 55%。由于下游需求旺盛,我們看好 SiC 產業鏈相關企業將因此受益。建議關注國內領先的化合物半導體材料與器件全產業鏈布局的三安光電(600703,買入)、SiCMOCVD設備企業中微公司(688012,買入)、SiC 襯底企業天岳先進(688234,未評級)、以及發展半導體 IDM 業務的聞泰科技(600745,買入)、華潤微(688396,買入)等。風險提示風險提示 下游需求不及預期;成本下降不及預期;技術研發進度不及預期。投
6、資建議與投資標的 核心觀點 國家/地區 中國 行業 電子行業 報告發布日期 2022 年 09 月 05 日 蒯劍 021-63325888*8514 執業證書編號:S0860514050005 香港證監會牌照:BPT856 李庭旭 國內晶圓廠逆周期擴產,持續看好半導體設備、材料板塊 2022-08-29 阿 里 加 入 Chiplet 互 聯 標 準 制 定 聯 盟UCIe,技術基礎實現共贏 2022-08-07 國內半導體前道設備廠商對比研究 2022-08-03 新能源東風已至,碳化硅御風而起 看好(維持)電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部
7、分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。2 目 錄 1 碳化硅性能優勢突出.5 1.1 SiC 性能優勢顯著.5 1.2 SiC 襯底價值量最大,6 英寸晶片成為主流.6 1.3 SiC 價格呈下降趨勢,滲透率有望隨之提升.9 2 歐美廠商高度壟斷,國內廠商潛力巨大.10 3 新能源革命來臨,SiC 器件迎風而起.11 3.1 新能源車是 SiC 器件的核心驅動力.12 3.2 光伏產業快速發展,SiC 應用未來可期.15 3.3 SiC 器件在軌道交通領域持續滲透.17 4 投資建議.18 4.1 三安光電:LED 龍頭,大
8、力發展化合物半導體業務.19 4.2 中微公司:正開發 SiC 專用 MOCVD 設備.20 4.3 天岳先進:國內領先的 SiC 襯底企業.21 4.4 聞泰科技:安世半導體 SiC 二極管產品已經出樣.22 5 風險提示.23 WYTU0V1W3VnPmOaQ8QbRpNrRsQoMlOrRwPjMmMrPbRmNrRuOmMqPvPtPuN 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。3 圖表目錄 圖 1:Si 材料與 SiC 材料的比較.5
9、圖 2:SiC 功率半導體在新能源汽車的應用.6 圖 3:SiC 產業鏈.6 圖 4:SiC 襯底制作流程.8 圖 5:全球半絕緣型 SiC 襯底市場規模(億美元).8 圖 6:4/6 英寸半絕緣型 SiC 晶片市場需求(萬片).8 圖 7:全球導電型 SiC 襯底市場規模(億美元).9 圖 8:4/6 英寸導電型 SiC 襯底市場需求(萬片).9 圖 9:SiC 襯底尺寸發展趨勢圖.9 圖 10:SiC MOSFET 前道成本拆解.10 圖 11:SiC 襯底&外延片價格走勢(元/平方厘米).10 圖 12:全球 SiC 產業競爭格局(2020 年).10 圖 13:國內外企業 SiC 產業
10、鏈布局.11 圖 14:全球 SiC 功率器件市場規模.12 圖 15:全球新能源車銷量預測(萬輛).12 圖 16:全球電動車市場對 6 英寸 SiC 晶圓需求(萬片).12 圖 17:國內新能源車產量及預測(百萬輛).13 圖 18:全球電動車用 SiC 功率半導體比重.13 圖 19:SiC 器件在新能源車上的應用.13 圖 20:車用 SiC 器件表現出優異性能.13 圖 21:SiC 器件發展路線圖.14 圖 22:特斯拉 Model 3 逆變器搭載 SiC MOSFET 模塊.14 圖 23:SiC 是實現電驅動系統高壓化的關鍵.14 圖 24:新能源車 800V 高電壓平臺.14
11、 圖 25:Wolfspeed 參與的 SiC 直流快速充電樁.15 圖 26:小鵬 480kW 高壓超級充電樁.15 圖 27:2015-2025 全球光伏新增裝機量(GW).16 圖 28:2015-2025 中國光伏新增裝機量(GW).16 圖 29:20-25 年全球光伏逆變器市場規模及增速.16 圖 30:光伏逆變器成本占比情況.16 圖 31:SiC MOS 與 IGBT 開關特性比較圖.17 圖 32:各功率晶體管結構、耐壓、導通電阻和開關速度比較.17 圖 33:2020 年全球光伏逆變器出貨量市場份額.17 圖 34:SiC 光伏逆變器占比及預測.17 電子行業深度報告 新能
12、源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。4 圖 35:軌道交通中 SiC 功率器件占比預測.18 圖 36:全球鐵路 SiC 營收(百萬美元).18 圖 37:蘇州 3 號線 SiC 模塊.18 圖 38:深圳地鐵 1 號線采用 SiC 牽引逆變器.18 圖 39:三安光電歷年營業總收入變化情況(億元).20 圖 40:三安集成全國制造基地分布圖.20 圖 41:公司 SiC 半導體材料項目進程.22 圖 42:聞泰科技全球產業布局.23 圖 43:安世半導體產品線研
13、發進展.23 表 1:半導體材料各項性能指標比較.5 表 2:國際部分主流廠商擴產計劃.11 表 3:全球部分 800V 高壓平臺車型統計.15 表 4:三安光電主要產品系列.19 表 5:中微公司主要產品示意圖.20 表 6:中微公司布局 SiC 材料功率器件外延生長設備和技術研發.21 表 7:天岳先進 SiC 襯底主要產品.21 表 8:天岳先進產品在國內客戶使用情況舉例.22 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。5 1 碳化硅性能優勢
14、突出碳化硅性能優勢突出 主流半導體采用硅材料,射頻、功率、光通信等特殊應用對半導體材料提出特殊需求。SiC 是制作高溫高頻、大功率高壓器件的理想材料之一,是由硅元素和碳元素組合而成的一種化合物半導體材料。1.1 SiC 性能優勢顯著 同半導體材料硅(Si)相比,其禁帶寬度是硅(Si)的 3 倍,擊穿電壓是其 8-10 倍,導熱率是其3-5 倍,電子飽和漂移速率是其 2-3 倍。圖 1:Si 材料與 SiC 材料的比較 數據來源:Yole、IHS、東方證券研究所 表 1:半導體材料各項性能指標比較 半導體材料半導體材料 Si Ge GaAs GaN 4H-SiC 6H-SiC 3C-SiC AL
15、N 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 800 400 800 300 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 數據來源:今日半導體、東方證券研究所 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,
16、見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。6 SiC 在耐高壓、耐高頻、耐高溫方面具有獨特優勢。在耐高壓、耐高頻、耐高溫方面具有獨特優勢。耐高壓方面,SiC 阻抗更低,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好效率;耐高頻方面,SiC 不存在電流拖尾現象,能夠提高元件的開關速度,是硅(Si)開關速度的 3-10 倍,從而適用于更高頻率和更快的開關速度;耐高溫方面,SiC 擁有非常高的導熱率,相較硅(Si)來講,能在更高的溫度下工作。因此,SiC 能夠有效滿足電力電子系統的高效率、小型化和輕量
17、化要求,有望成為未來最被廣泛使用的半導體芯片基礎材料。SiC主要用于功率或射頻器件主要用于功率或射頻器件,適用于600V以上的高壓場景,包括光伏、新能源汽車、充電樁、風電、軌道交通等等電力電子領域。其中,新能源汽車領域,功率半導體主要應用于電機控制器、DC/DC 變換器、車載充電機、壓縮機、水泵、油泵,同時還應用于配套充電樁。圖 2:SiC 功率半導體在新能源汽車的應用 數據來源:英飛凌、東方證券研究所 1.2 SiC 襯底價值量最大,6 英寸晶片成為主流 SiC 產業鏈主要包括上游襯底、中游外延、下游器件產業鏈主要包括上游襯底、中游外延、下游器件制造制造和模塊和模塊封裝封裝,產業鏈價值量倒掛
18、,產業鏈價值量倒掛,其中襯底制造技術壁壘最高、價值量最大,是未來 SiC 大規模產業化推進的核心。圖 3:SiC 產業鏈 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。7 襯底:襯底:最為核心的環節,價值量最高,約為46%。根據電阻率的不同,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。高純硅粉和高純碳粉采用物理氣相傳輸法(PVT)生長 SiC 晶錠,之后經過滾磨、切割、研磨、拋光、清洗等環節最終形成襯底,其中晶體的生長為核心工藝,核心難點在
19、于提升良品率。晶片尺寸越大,對應晶體的生長與加工技術難度越大,長晶技術壁壘高,毛利率可達 50%左右。外延:外延:價值量占比約23%,是指在襯底上面再覆蓋一層薄膜以滿足器件生產條件。其中導電型 SiC 襯底用于 SiC 外延,生產功率器件,應用于電動汽車和新能源領域;半絕緣型 SiC 襯底用于氮化鎵外延,生產射頻器件,應用于 5G 通信等領域。器件制造器件制造及模塊封裝及模塊封裝:價值量占比約 20%,產品包括SiC二極管、SiC MOSFET、全SiC模塊、SiC 混合模塊。應用:應用:依據電阻率區分,導電型 SiC 器件主要用于電動汽車、光伏、軌道交通、充電樁等領域;半絕緣 SiC 器件主
20、要用于 5G 通信、數據傳輸、航空航天、國防軍工等領域。數據來源:天科合達招股說明書、東方證券研究所 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。8 圖 4:SiC 襯底制作流程 數據來源:天科合達招股說明書、東方證券研究所 半絕緣型半絕緣型 SiC 襯底市場增長迅速,襯底市場增長迅速,6 英寸晶片成為發展趨勢。英寸晶片成為發展趨勢。受益于 5G 基建加快布局和全球地緣政治動蕩,半絕緣型 SiC 襯底市場增長空間巨大。根據 Yole 數據,2020
21、年全球半絕緣型 SiC襯底市場規模為 1.8 億美元,較 2019 年同比增長 18%。此外,根據中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟數據,2020 年全球 4 英寸半絕緣型 SiC 晶片的市場需求約 4 萬片,6 英寸約 5 萬片,兩者需求占比不相上下;預計到 2025 年,4 英寸市場需求將減少至 2 萬片,6 英寸成為發展趨勢。圖 5:全球半絕緣型 SiC 襯底市場規模(億美元)圖 6:4/6 英寸半絕緣型 SiC 晶片市場需求(萬片)數據來源:Yole、東方證券研究所 數據來源:中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟、東方證券研究所 導電型導電型 SiC 襯底市場發展前景良好,襯底市場發展前
22、景良好,6 英寸襯底占據絕大部分市場份額。英寸襯底占據絕大部分市場份額。受下游民用領域的持續景氣,如新能源汽車與光伏,導電型 SiC 襯底市場規模不斷擴容。根據 Yole 數據,2018 年,全球導電型 SiC 襯底市場規模為 1.7 億美元,2020 年增長至 2.8 億美元,復合增長率為 26%。根據中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟數據,全球 6英寸導電型襯底需求從 2020年的超 8萬片增長至 2025 年的 20 萬片,而 4 英寸產品將逐步退出市場。1.51.81.41.51.61.71.81.9201920200510152025201720202025E2030E4英寸半絕緣型
23、6英寸半絕緣型 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。9 圖 7:全球導電型 SiC 襯底市場規模(億美元)圖 8:4/6 英寸導電型 SiC 襯底市場需求(萬片)數據來源:Yole、東方證券研究所 數據來源:中國寬禁帶功率半導體及應用產業聯盟、東方證券研究所 SiC 主流大廠正陸續推出主流大廠正陸續推出 8 英寸晶圓片。英寸晶圓片。當前,全球市場上 6 英寸 SiC 襯底已實現商業化,主流大廠也陸續開始推出 8 英寸樣品。SiC 晶圓尺寸的擴
24、大不僅可以降低生產成本,而且有利于保持晶圓幾何形狀,減少邊緣翹曲,提升晶圓生產的良率。2019 年 Cree 完成了首批 8 英寸 SiC 晶圓樣品的制樣,意法半導體在 2021 年 7 月宣布了制造出首批 8 英寸 SiC 晶圓片。預計 2023 年開始,各大廠商將逐漸量產 8 英寸襯底,并繼續提高外延和器件方面產能及良品率。隨著 6 英寸襯底、外延晶片質量提高,8英寸產線實現規?;a,SiC器件和模塊逐漸普及為電動汽車主流配置,規模效應增大,成本可得到有效降低。圖 9:SiC 襯底尺寸發展趨勢圖 數據來源:CASA、東方證券研究所 1.3 SiC 價格呈下降趨勢,滲透率有望隨之提升 目前
25、,SiC 襯底成本高/制作難、長晶速度慢、損失率高導致了器件的高成本,影響了 SiC 器件的滲透率。根據我國第三代半導體產業技術創新戰略聯盟(CASA)數據顯示,SiC功率器件最主要的原材料成本SiC 襯底、外延片的價格近年來持續下降,原因有:第一,伴隨大直徑襯底占1.7 2.8 012320182020051015202530354045201720202025E2030E4英寸導電型6英寸導電型 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。10
26、比不斷提高,襯底單位面積生長成本下降;第二,單晶的平均可用厚度仍會持續增加,這將不斷降低單位面積襯底成本;第三,襯底質量和晶片供貨量的提高,以及外延晶片成品率的提高,推動 SiC 器件成本逐步降低。未來 SiC 各環節成本有望持續下降,并迎來對于下游產業的加速滲透。圖 10:SiC MOSFET 前道成本拆解 圖 11:SiC 襯底&外延片價格走勢(元/平方厘米)數據來源:System Plus、東方證券研究所 數據來源:CASA、東方證券研究所 2 歐美廠商高度壟斷歐美廠商高度壟斷,國內廠商潛力巨大國內廠商潛力巨大 Wolfspeed 壟斷壟斷 SiC器件與外延片市場,歐美企業主導器件與外延
27、片市場,歐美企業主導 SiC器件市場器件市場。從襯底到器件環節,目前以 Wolfspeed、ST 及羅姆等海外頭部企業占據產業鏈主要份額。其中,因布局較早,良率與產能規模全球領先,在 SiC 襯底及外延片市場 Wolfspeed 一家獨大。下游器件領域,歐美日企業領先,整體市占率達到 95%,意法半導體作為特斯拉 SiC 功率器件的第一梯隊供應商,市場占有率排名第一,達到 41%。圖 12:全球 SiC 產業競爭格局(2020 年)數據來源:TrendBank、芯八哥、Yole、Wolfspeed、華經產業研究院、東方證券研究所 國際主流廠商大幅擴產,釋放搶占國際主流廠商大幅擴產,釋放搶占 S
28、iC 市場信號。市場信號。國際企業大力完善第三代半導體產業布局,計劃大幅擴產來強化競爭優勢,以搶奪日漸增長的市場份額。安森美表示 22 年要將 SiC 產能擴充 4倍;意法半導體計劃到 2024 年將 SiC 晶圓產能提高到 2017 年的 10 倍,SiC 營收將達到 10 億美元。在國際大廠加速擴產的背景下,SiC 產業格局逐漸迎來空前重構和變化。44%32%17%7%裸晶片(SiC 150mm)外延晶面+晶背成品率損失020406080100120140襯底價格外延片價格 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之
29、后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。11 表 2:國際部分主流廠商擴產計劃 國際廠商國際廠商 擴產計劃擴產計劃 安森美 22 年要將 SiC 產能擴充 4 倍 意法半導體 繼續投資供應鏈的垂直整合,計劃 2024 年將 SiC 晶圓產能提高到 2017 年的 10 倍,SiC 營收將達到 10 億美元 羅姆 2021 年 5 月提出要搶占全球 30 SiC 市場的目標。日本阿波羅筑后和宮崎新工廠將于 2022 年投入運營,計劃器件產能提高 5 倍以上;計劃將馬來西亞的半導體工廠產能擴大到 1.5 倍 數據來源:電子工程網、各公司官網、東方證券研究所 國內廠
30、商加速布局,發展空間巨大。國內廠商加速布局,發展空間巨大。國內企業也在積極研發和探索 SiC 器件的產業化,已經形成相對完整的 SiC 產業鏈體系,部分產業節點已有所突破。SiC 襯底方面,天岳先進在半絕緣 SiC襯底的市場占有率連續三年保持全球前三;天科合達在國內率先成功研制 6 英寸 SiC 襯底,并已實現 2-6 英寸 SiC 晶片的規?;a和器件銷售。SiC 外延片方面,廈門瀚天天成與東莞天域可生產 2-6 英寸 SiC 外延片。SiC 器件方面,國內廠商主要有泰科天潤、瀚薪、揚杰科技、中電 55所、中電 13所、科能芯、中車時代電氣等。模組領域,目前 SiC市場斯達半導、河南森源、
31、常州武進科華、中車時代電氣處于起步階段。中國廠商在圍繞 SiC 襯底生產上正在縮短與國外差距,未來若能在 6 英寸和 8 英寸的 SiC 晶圓良率和成本上進一步實現突破是競爭的關鍵。圖 13:國內外企業 SiC 產業鏈布局 數據來源:第三代半導體聯合創新孵化中心、半導體工藝與設備、東方證券研究所 3 新能源革命來臨,新能源革命來臨,SiC 器件迎風而起器件迎風而起 全球全球 SiC 器件市場器件市場發展迅猛,發展迅猛,2025 年有望增長至年有望增長至 26 億美元。億美元。受益于 5G 通信、國防軍工、新能源汽車和新能源光伏等領域的發展,SiC 器件市場規模增速可觀。Yole 數據顯示,20
32、19 年全球SiC 功率器件市場規模為 5.4 億美元,預計 2025 年將增長至 25.6 億美元,CAGR 約 30%。整體電動車相關領域(主逆變器+OBC+DC/DC 轉換器)SiC 市場規模有望在 25 年達到 15.5 億美元,19-25 年 CAGR 為 38%;而電動車充電基礎設施領域 SiC 增長最快,19-25 年 CAGR 為 90%。電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。12 圖 14:全球 SiC 功率器件市場規模 數據
33、來源:yole、東方證券研究所 3.1 新能源車是 SiC 器件的核心驅動力 全球新能源汽車終端需求火熱,車用全球新能源汽車終端需求火熱,車用 SiC 晶圓需求攀升。晶圓需求攀升。根據 EVTank 數據顯示,全球新能源汽車 2025年銷量將達到 1800萬輛,19-25年 CAGR為 42%。隨著新能源車滲透率不斷升高,以及整車架構朝 800V 高壓方向邁進,SiC 器件在車載逆變器等領域有望迎來規?;l展。據TrendForce 數據顯示,預估 2025 年全球電動車市場對 6 英寸 SiC 晶圓需求可達 169 萬片,21-25 年 CAGR 為 94%。圖 15:全球新能源車銷量預測(
34、萬輛)圖 16:全球電動車市場對 6 英寸 SiC 晶圓需求(萬片)數據來源:EVTank、東方證券研究所 數據來源:TrendForce、東方證券研究所 國內新能源車市場規??焖僭鲩L,國內新能源車市場規??焖僭鲩L,SiC功率器件有望進一步突破功率器件有望進一步突破。IDC預計,2022年中國新能源車市場規模將達到 523 萬輛,同比增長 47.2%。2025 年新能源車市場規模有望達到約 1,299萬輛,2021-2025 年復合增長率約為 38%。根據 DIGITIMES Research 預測,2025 年電動汽車用 SiC功率半導體將占整車用功率半導體的 37%以上,高于 2021 年
35、的 25%。國內新能源車市場具備領0%20%40%60%80%100%050010001500200020192020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E新能源車銷量預測(萬輛)同比0%20%40%60%80%100%120%140%05010015020020202021E2022E2023E2024E2025E全球電動車市場對6英寸SiC晶圓需求同比 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。13 先優勢,隨著滲透率的進
36、一步提升以及汽車電子化程度的持續推進,國內車用 SiC 器件規模有望快速突破。圖 17:國內新能源車產量及預測(百萬輛)圖 18:全球電動車用 SiC 功率半導體比重 數據來源:IDC,東方證券研究所 數據來源:DIGITIMES Research,東方證券研究所 多維度優勢賦能車用多維度優勢賦能車用 SiC 器件。器件。SiC 功率器件在新能源汽車中展現出獨特優勢,其應用場景包括:電機驅動系統逆變器、電源轉換系統(車載 DCDC)、車載充電系統(OBC)及非車載充電樁等。從材料來看,SiC 相對于硅材料擁有更高的擊穿場強、更高的熱導率以及更高的電子飽和漂移速度;從電路損耗來看,在同等條件下,
37、SiC 功率器件能大幅減小電路開關的能量損耗(下降85%);從設備空間來看,采用SiC功率器件的 DC/DC轉換器、車載充電機以及電機控制器分別能加減小設備 20%、40%、64%的系統空間;從電池轉化效率來看,集成了 SiC 器件的模塊能幫助系統提升 6%的電力轉換效率。圖 19:SiC 器件在新能源車上的應用 圖 20:車用 SiC 器件表現出優異性能 數據來源:汽車產業信息、東方證券研究所 數據來源:Infineon、東方證券研究所 眾多新能源汽車廠商競相布局眾多新能源汽車廠商競相布局 SiC 器件器件。2018 年,特斯拉的 Model 3 首次采用意法半導體和英飛凌的 SiC 逆變器
38、取代了 Si-IGBT,逆變器效率提升了 5-8%。2020 年,比亞迪將自主研發制造的SiC MOSFET 功率器件搭載在漢 EV 四驅高性能版上,實現了 200KW 的輸出功率,功率密度提升一倍。預計到 2023 年,比亞迪將實現 SiC 基車用功率半導體對硅基 IGBT 的全面替代,將整車性能在現有基礎上再提升 10%。目前,已有多家廠商推出了面向 HEV/EV 等電動汽車充電器的0%50%100%150%200%0246810121420212022E2023E2024E2025E純電動汽車插電式混合動力汽車增長率0%5%10%15%20%25%30%35%40%20212025電動車
39、用SiC功率半導體比重 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。14 SiC 功率器件。未來隨著 SiC 器件在車載充電器、DC/DC 轉換以及充電樁中滲透率提升,市場空間有望快速擴大。圖 21:SiC 器件發展路線圖 圖 22:特斯拉 Model 3 逆變器搭載 SiC MOSFET 模塊 數據來源:Yole、東方證券研究所 數據來源:半導體行業觀察、東方證券研究所 新能源車高電壓平臺大勢所趨,新能源車高電壓平臺大勢所趨,SiC 器件彰顯優勢。
40、器件彰顯優勢。近年來各車企紛紛通過提升功率來緩解新能源汽車的續駛焦慮和充電焦慮,而功率的增加一般有兩種路徑,即提高電流或電壓。然而,大電流可能會導致較大的核心部件熱損耗,因此高電壓電氣平臺成為了首選。高電壓平臺要求電驅動系統的耐壓性也要隨之提升,而硅基器件無法承載電壓的大幅升高,故 SiC 應用將逐步替代硅基IGBT 成為關鍵。相比之 IGBT,SiC 體積小、功率密度高、耐高壓和高溫能力強,可助力新能源車實現更長的續航里程、更短的充電時間和更強的動力性能。國內外車企紛紛布局國內外車企紛紛布局 800V 高壓平臺,高壓平臺,SiC 大規模車載應用可期。大規模車載應用可期。在相同功率下,800V
41、 電壓平臺較 400V 電壓的電流減半,電池充電熱量降低,且低成本、輕量化、EMC 干擾的降低,以及效率和續航的提升,讓充電補能體驗大幅增強。2019 年保時捷 Taycan 推出全球首款 800V 高電壓電氣架構,支持 350kw 大功率快充,15 分鐘內電量可充到 80。近年來比亞迪、奧迪、吉利、小鵬等一眾車企也紛紛開始布局800V高電壓平臺,預計各大車企基于800V高壓平臺方案將在2022年之后陸續上市,SiC 作為 800V 平臺架構的最佳拍檔有望大放異彩。圖 23:SiC 是實現電驅動系統高壓化的關鍵 圖 24:新能源車 800V 高電壓平臺 數據來源:蓋世汽車研究院、東方證券研究所
42、 數據來源:全球數據中心觀察、東方證券研究所 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。15 表 3:全球部分 800V 高壓平臺車型統計 公司公司 產品產品 時間時間 電壓電壓 續航續航(km)充電表現充電表現 保時捷 Taycan 2018 年 800V 500 15min80%現代 Ioniq 5 2020 年 800V 500 5min100km 起亞 EV6 2020 年 800V 528 18min80%比亞迪 E 平臺 3.0 202
43、1 年 800V-5min150km 奧迪 RS e-tron GT 2021 年 800V 470 20min80%廣汽埃安 480kW 樁 V Plus 車 2021 年 800V-5min200km 小鵬 G9 車 480kW 樁 2021 年 800V-5min200km 長城汽車 沙龍機甲龍 2021 年 800V 802 10min800km 極狐 S華為 HI 版 2022 年 800V-10min200km 保時捷 Macan 預計 2023 年 800V-路特斯 路特斯 Type123 預計 2023 年 800V-20min80%悍馬 悍馬 EV 預計 2023 年 800
44、V-10min300km 奔馳 某 EV 預計 2025 年 800V-大眾 Trinity 預計 2026 年 800V-數據來源:蓋世汽車、第一電動網、懂車帝、各車企官網、東方證券研究所 800V 高壓平臺需要電源產品配套升級,充電樁等迎來發展良機。高壓平臺需要電源產品配套升級,充電樁等迎來發展良機。當動力電池電壓平臺升級到800V,當前的 OBC、DC/DC及充電樁等電源產品都需要從 400V等級提升至符合 800V電壓平臺的應用,SiC 器件由于其優異的特性也將開始大規模的應用。以充電樁為例,800V 高壓充電樁在設計架構上區別于 400V 的重要特點是需要配置 SiC MOSFET,
45、以達到更快的充電速度和更好的器件耐壓性。22 年 Wolfspeed 宣布參與搭載 SiC 技術的直流快速充電樁項目,總功率可達 350 kW,成本可降低 20-30%。國內車企也開始發力,廣汽埃安于 2021 年 8 月發布 480kW 超級充電樁,小鵬也宣布 22Q4 起部署 480kW 高壓超充樁,實現充電 5 分鐘續航 200 公里。圖 25:Wolfspeed 參與的 SiC 直流快速充電樁 圖 26:小鵬 480kW 高壓超級充電樁 數據來源:Wolfspeed、東方證券研究所 數據來源:小鵬官網、東方證券研究所 3.2 光伏產業快速發展,SiC 應用未來可期 電子行業深度報告 新
46、能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。16 全球和國內光伏新增裝機量快速增長,成長天花板被打開。全球和國內光伏新增裝機量快速增長,成長天花板被打開。根據 CPIA 預測,樂觀情況下,全球光伏年新增裝機在 2022年將首次突破 200GW,達到 225GW 的水平,到 25年全球年新增裝機將達到 330GW,20-25 年光伏新增裝機的復合增長率達 20%;2025 年我國新增裝機規模將達到110GW,相當于 2020 年底的 3.7 倍。圖 27:2015-202
47、5 全球光伏新增裝機量(GW)圖 28:2015-2025 中國光伏新增裝機量(GW)數據來源:CPIA、東方證券研究所 數據來源:CPIA、東方證券研究所 光伏逆變器出貨量高速增長,光伏逆變器出貨量高速增長,IGBT 作為逆變器“心臟”作用凸顯。作為逆變器“心臟”作用凸顯。光伏逆變器是光伏系統的核心部件,可以將太陽能板產生的可變直流電轉換為交流電,并反饋回輸電系統或供離網的電網使用。根據 IHS Markit,近年來光伏產業的快速發展帶動光伏逆變器市場規??焖偬嵘?,2020 年全球光伏逆變器的市場規模為 136GW,2025 年將有望達到 401GW,20-25 年 CAGR 為 24%。光
48、伏逆變器成本結構方面,半導體器件和集成電路材料主要為 IGBT 元器件和 IC 半導體,其中以IGBT為主的半導體器件在驅動保護、過電流短路保護、過溫保護、機械故障保護等方面發揮巨大作用,是逆變器的“心臟”,約占逆變器成本的 12左右。圖 29:20-25 年全球光伏逆變器市場規模及增速 圖 30:光伏逆變器成本占比情況 數據來源:IHS Markit、東方證券研究所 數據來源:中商情報網、東方證券研究所 SiC 器件可有效提高光伏逆變器性能,有望逐步替代硅基器件可有效提高光伏逆變器性能,有望逐步替代硅基 IGBT 成為逆變器核心。成為逆變器核心。相比于硅基 IGBT,SiC MOS 具有更低
49、的導通損耗、更低的開關損耗、無電流拖尾現象、高開關速度等優點,并且可以在高溫等惡劣的環境中工作,有利于提高光伏逆變器使用壽命。根據 SiC 芯觀察數據,采用 SiC 器件可有效提高光伏發電轉換效率,光伏逆變器的轉換效率可從硅基的 96%提升至 SiC 050100150200250300350樂觀情況保守情況020406080100120樂觀情況保守情況0%5%10%15%20%25%30%35%40%05010015020025030035040045020202021E2022E2023E2024E2025E全球光伏逆變器市場規模(GW)增速25%13%13%9%5%5%4%4%4%3%7
50、%8%機構件電感半導體器件電容集成電路PCB線路板控制組件連接器變壓器包裝類光伏系統組件其他 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。17 MOSFET 的 99%以上,能量損耗降低 50%以上,設備循環壽命提升 50 倍。未來應用于光伏領域的SiC逐漸成熟,伴隨滲透率的進一步提升,其有望逐漸替代硅基IGBT在光伏逆變器上的應用。圖 31:SiC MOS 與 IGBT 開關特性比較圖 圖 32:各功率晶體管結構、耐壓、導通電阻和開關速度比較 數據
51、來源:電子產品世界、東方證券研究所 數據來源:techclass、東方證券研究所 國內光伏逆變器廠商加快布局,為國內光伏逆變器廠商加快布局,為 SiC 國產化提供歷史性機遇。國產化提供歷史性機遇。隨著中國光伏裝機量的增長,中國本土廠商加快技術與產品升級,在全球已占據重要位置。在出貨量排名前十的供應商中有六家是中國供應商,其中華為以 23%的市占率位居榜首,國內逆變器廠商在全球逆變器市場中占據超六成市場份額。未來隨著新能源替代傳統燃料進程加速,逆變器向高效率、高功率密度、高可靠性等方向發展,SiC 器件有望受益于本土供應鏈優勢,迎來發展良機。根據 SiC 芯觀察數據顯示,2020 年 SiC 光
52、伏逆變器占比為 10%,預計 2035 年占比將達到 75%,未來空間十分廣闊。圖 33:2020 年全球光伏逆變器出貨量市場份額 圖 34:SiC 光伏逆變器占比及預測 數據來源:Wood Mackenzie、東方證券研究所 數據來源:SiC 芯觀察、東方證券研究所 3.3 SiC 器件在軌道交通領域持續滲透 在大容量、輕量化和節能化要求下,軌道交通領域采用在大容量、輕量化和節能化要求下,軌道交通領域采用 SiC 大勢所趨。大勢所趨。隨著軌道交通硅基功率器件性能逐漸逼近理論極限,SiC 功率器件成為重點發展方向,以滿足軌道交通系統對高功率密度、低損耗和高可靠性等要求。與傳統硅基 IGBT 牽
53、引逆變器相比,全 SiC 牽引逆變器能耗能夠降低10%以上。2014 年日本小田急電鐵新型通勤車輛配備了三菱電機 3300V/1500A 全 SiC 功率模塊23%19%7%5%5%5%4%4%4%4%3%17%華為陽光電源SMAPower Electronics古瑞瓦特錦浪科技Fimer上能電氣固德威TMESICSolarEdge其它10%50%70%75%0%10%20%30%40%50%60%70%80%20202025E2030E2035E碳化硅光伏逆變器占比 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或
54、請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。18 逆變器,開關損耗降低 55%,體積和重量減少 65%,電能損耗降低 20%36%。根據 CASA 預測,未來 30 年內,軌道交通應用中 90%的硅 IGBT 將被 SiC 器件或混合器件替代。Yole 數據顯示,鐵路 SiC 市場將從 2019 年的 900 萬美元增長到 2025 年的 1.18 億美元,CAGR 達到 55%。圖 35:軌道交通中 SiC 功率器件占比預測 圖 36:全球鐵路 SiC 營收(百萬美元)數據來源:CASA、東方證券研究所 數據來源:Yole、東方證券研究所 國內外廠商紛紛布局軌交系統國內外
55、廠商紛紛布局軌交系統 SiC 器件。器件。2015 年,日本三菱公司推出了高性能平面柵 3.3kV SiC MOSFET 器件及全 SiC 模塊產品,并在全世界首次將全 SiC 模塊應用到軌道交通牽引變流系統中。近年來隨著新能源產業的蓬勃發展,SiC 加快滲透進入軌交領域。日本 N700S 新干線、西門子 Velaro 列車等也大面積采用了 SiC 牽引系統,截至 2021 年 6 月,國內也已經有蘇州三號線、深圳地鐵1號線等6條地鐵線路采用了SiC技術。目前中國的時代電氣、天岳先進,日本的東芝、三菱、日立,以及歐美的 Wolfspeed、英飛凌,都已在發力軌道交通 SiC 產業鏈。我國高鐵建
56、設目前已擁有世界領先水平,中國巨大的應用需求是國產 SiC 的“沃土”,國內廠商有望借助龐大市場確立先發優勢。圖 37:蘇州 3 號線 SiC 模塊 圖 38:深圳地鐵 1 號線采用 SiC 牽引逆變器 數據來源:第三代半導體風向、東方證券研究所 數據來源:第三代半導體風向、東方證券研究所 4 投資建議投資建議 由于下游需求旺盛,SiC 產業鏈相關企業將因此受益。建議關注國內領先的化合物半導體材料與器件全產業鏈布局的三安光電(600703,買入)、SiCMOCVD設備企業中微公司(688012,買入)、0%20%40%60%80%100%2018203020402050硅基IGBT器件混合Si
57、C器件全SiC器件SiC分立器件02040608010012014020192025 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。19 SiC 襯底企業天岳先進(688234,未評級)、以及發展半導體 IDM 業務的聞泰科技(600745,買入)、華潤微(688396,買入)等。4.1 三安光電:LED 龍頭,大力發展化合物半導體業務 三安光電三安光電主要從事化合物半導體材料與器件的研發、生產及銷售,以氮化鎵、砷化鎵、主要從事化合物半導體材料與器件的
58、研發、生產及銷售,以氮化鎵、砷化鎵、SiC、磷、磷化銦、氮化鋁、藍寶石等化合物半導體新材料所涉及的外延片、芯片為核心主業?;?、氮化鋁、藍寶石等化合物半導體新材料所涉及的外延片、芯片為核心主業。公司產品應用廣泛,包括照明、顯示、背光、農業、醫療、微波射頻、激光通訊、功率器件、光通訊、感應傳感等領域。2018 年公司斥資 333 億元建設福建泉州南安高新技術產業園區,投資 III-V 族化合物半導體材料、LED 外延、芯片、微波集成電路、光通訊、射頻濾波器、電力電子、SiC 材料及器件、特種封裝等產業。三安光電已實現在半導體化合物高端領域的全產業鏈布局。表 4:三安光電主要產品系列 板塊 材料
59、主要產品 產品系列 應用領域 光電 GaAs、GaN LED 外延片 紅色、黃色、橙色、黃綠色、紫色、藍色、綠色 LED 產業鏈的上游產品,用于生產 LED 芯片。LED 芯片 紅色、黃色、橙色、黃綠色 提供給 LED 封裝廠商用于生產 LED 終端產品,可廣泛應用于照明、顯示、背光、農業、醫療等眾多領域。紫色、藍色、綠色 LED 車燈 前燈、后尾燈、室內燈、標志燈 LED 產業下游產品,提供給汽車主機廠進行整車組裝。射頻前端 GaAs、GaN、LT/LN 射頻芯片 HBT、pHEMT、HEMT 終端、基站、無線局域網絡、衛星通訊、智能穿戴、無人駕駛、機器人等領域。濾波器芯片 SAW、TC-S
60、AW 4G、5G 無線通信、自動駕駛、物聯網、衛星等領域。電力電子 GaN、SiC 電力電子芯片 二極管、三極管、MOSFET 廣泛應用在消費電子、工業應用、電力傳輸以及航空航天等領域,如高鐵、工業電機、充電樁、數據中心、太陽能逆變器等。光技術 GaAs、InP 光通訊芯片 PD、VCSEL、DFB 光通訊類:主要適用于 5G 網絡、數據中心;消費類:主要用于 3D 識別、汽車無人駕駛、激光美容器等領域。數據來源:三安光電 2021 年年報、東方證券研究所 三安光電在三安光電在 SiC 下游市場已取得多點突破,下游市場已取得多點突破,并已并已實現實現對各對各細分應用市場標桿客戶細分應用市場標桿
61、客戶的的穩定供貨。穩定供貨。1)SiC 二極管二極管:在 2021 年新開拓送樣客戶超過 500 家,出貨客戶超過 200 家,超過 60 種產品已進入量產階段。并借助在歐美日韓等國家和地區的技術和銷售布局,與國際標桿客戶實現戰略合作。a)已進入國內前 20 大客戶:已進入 PFC 電源領域(維諦、比特、長城等)和光伏逆變器領域(陽光電源、古瑞瓦特、固德威、科士達等)等客戶的供應鏈。b)已實穩定供貨:已對車載充電機領域(威邁斯、比亞迪弗迪動力等)、家電領域(格力、長虹等)、充電樁及 UPS 領域(英飛源、科華、英威騰、嘉盛等)各細分應用市場標桿客戶穩定供貨。2)SiC MOSFET 工業級產品
62、工業級產品:已送樣客戶驗證。3)SiC MOSFET 車規級車規級產品:產品:正配合多家車企做流片設計及測試,與新能源汽車重點客戶的合作已經取得重大突破。車和家(理想關聯公司)與三安成立合資公司,車和家持有合資公司 70%股權,三安持有 30%股權。三安光電正致力于打造三安光電正致力于打造 SiC IDM 一體化平臺,湖南項目陸續投產后將持續帶動營收高增長。一體化平臺,湖南項目陸續投產后將持續帶動營收高增長。三安光電2021年報披露,集成電路新建項目規劃產能主要在三安集成、泉州三安、湖南三安,電力電子 SiC 配套產能擴充到 3 萬片/月。其中,湖南三安項目包括長晶襯底制作外延生長芯片制 電子
63、行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。20 備封裝產業鏈,總占地面積約 1,000 畝,總建筑面積超 50 萬平米,項目達產后,配套產能約36 萬片/年。圖 39:三安光電歷年營業總收入變化情況(億元)圖 40:三安集成全國制造基地分布圖 數據來源:Wind、東方證券研究所 數據來源:三安光電官網、東方證券研究所 2022年中報顯示,湖南三安電力電子碳化硅產能 6,000片/月、電力電子硅基氮化鎵產能 1,000片/月,上半年實現營收 2.1 億元
64、。4.2 中微公司:正開發 SiC 專用 MOCVD 設備 中微公司中微公司主要從事高端半導體設備及泛半導體設備的研發、生產和銷售。主要從事高端半導體設備及泛半導體設備的研發、生產和銷售。公司基于在半導體設備制造產業多年積累的專業技術,涉足半導體集成電路制造、先進封裝、LED 外延片生產、功率器件、MEMS 制造以及其他微觀工藝的高端設備領域。1)等離子體刻蝕設備等離子體刻蝕設備:已應用于國際一線客戶從 65 納米到 14 納米、7 納米和 5 納米及更先進的集成電路加工制造生產線及先進封裝生產線。2)MOCVD 設備設備:在行業領先客戶的生產線上大規模投入量產,公司已成為世界排名前列的氮化鎵
65、基 LED 設備制造商。截至 2022 年 6 月底,公司設備累計付運臺數達 2654 個反應臺,在客戶 73 條生產線全面量產。表 5:中微公司主要產品示意圖 產品類別 圖示 應用領域 刻蝕設備 電容性高能等離子體刻蝕設備 主要應用于集成電路制造中氧化硅、氮化硅,低介電常數模和各種模板層等介質材料的刻蝕 電感性低能等離子體刻蝕設備、深硅刻蝕設備 主要應用于在集成電路制造中單晶硅、多晶硅以及多種介質等材料的刻蝕 主要應用于 CMOS 圖像傳感器、MEMS 芯片、2.5D 芯片、3D 芯片等通孔及溝槽的刻蝕 MOCVD 設備 藍綠光及紫外 LED 外延片和 SiC 材料功率器件的生產 數據來源:
66、中微公司 2022 年半年報、東方證券研究所-30%-10%10%30%50%70%020406080100120140201720182019202020212022H1營業總收入營業總收入YOY 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。21 中微公司積極中微公司積極布局布局SiC材料功率器件外延生長設備材料功率器件外延生長設備和技術研和技術研發發,牽頭人具有牽頭人具有25年以上相關經年以上相關經驗。驗。根據公司公告,公司將總投資 37.56
67、億元用于中微臨港總部和研發中心項目,其中部分資金用于公司 7 類新產品的研發項,其中一種就是寬禁帶功率器件外延生長設備,主要包括 SiC 材料功率器件的外延生長設備和技術的研發。該項目牽頭人具有 25年以上化合物半導體材料外延工藝開發、設備研發及營運的經驗。目前項目處于研究階段,已擁有 10 余項專利技術儲備,預計將持續至2025 年底。表 6:中微公司布局 SiC 材料功率器件外延生長設備和技術研發 項目名稱項目名稱 寬禁帶功率器件外延生長設備的研發 研發內容研發內容 致力于開發適應寬禁帶功率器件外延生產的量產型 CVD 設備,以滿足產業的需求。時間安排時間安排 2021.01-2025.1
68、2 階段進展階段進展 研究階段 研發成果研發成果 研發滿足寬禁帶功率器件外延生長的外延設備,產出的厚度均勻性與摻雜均勻性達到國際先進水平,并且開發一套與之相配套的寬禁帶材料外延生長工藝。研發人員研發人員 項目由公司副總裁級主管人員牽頭主持,在 CVD 設備上有著豐富的經驗。項目牽頭人具有 25 年以上化合物半導體材料外延工藝開發、設備研發及營運的經驗。項目預計配備工藝工程師、產品工程師、機械工程師、電器工程師、軟件工程師等,輔助人員包括現場服務工程師、現場工藝工程師、制造工程師、采購人員、裝配人員等。專利及技術儲備專利及技術儲備 已擁有“一種用于熱化學氣相沉積的基片托盤和反應器與 001-17
69、-CN 同案”、“控制化學氣相沉積腔室內的基底加熱的裝置及方法”、“一種帶有控溫裝置的氣體噴淋裝置以及真空處理裝置”等專利在內的 10 余項專利。數據來源:中微公司公告、東方證券研究所 4.3 天岳先進:國內領先的 SiC 襯底企業 天岳先進主要從事天岳先進主要從事 SiC 襯底的研發、生產和銷售,產品可廣泛應用于微波電子、電力電子等領域。襯底的研發、生產和銷售,產品可廣泛應用于微波電子、電力電子等領域。憑借卓越的研發及創新能力,天岳先進已成為全球為數不多的掌握半絕緣型和導電型 SiC 襯底、產品尺寸較全的SiC襯底生產商。1)半絕緣型:)半絕緣型:在發達國家對我國實行技術封鎖和產品禁運的背景
70、下,公司自主研發出半絕緣型 SiC 襯底產品,實現了我國核心戰略材料的自主可控。2)導電)導電型:型:公司已成功掌握導電型 SiC 襯底材料制備的技術和產業化能力。在優先保障半絕緣型 SiC 襯底材料戰略供應之余,進行導電型 SiC 襯底材料的研發和小批量銷售,目前正在電力電子領域客戶中進行驗證。表 7:天岳先進 SiC 襯底主要產品 產品種類 圖示 產品用途 半絕緣型 通過在半絕緣型 SiC襯底上生長氮化鎵外延層,制得 SiC基氮化鎵外延片,可進一步制成 HEMT 等微波射頻器件,應用于信息通訊、無線電探測等領域。導電型 通過在導電型 SiC襯底上生長 SiC外延層,制得 SiC同質外延片,
71、可進一步制成肖特基二極管、MOSFET、IGBT 等功率器件,應用在新能源汽車,軌道交通以及大功率輸電變電等領域。數據來源:天岳先進招股書、東方證券研究所 電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。22 天岳先進半絕緣型產品已實現對國內下游核心客戶的批量供貨,并獲得國外知名半導體公司認可。天岳先進半絕緣型產品已實現對國內下游核心客戶的批量供貨,并獲得國外知名半導體公司認可。公司通過持續的技術研究和產品開發,于 2015 年實現了 4 英寸半絕緣型
72、SiC 襯底的量產能力。2018 年,公司通過下游行業主要的領先客戶 A的驗證并開始批量供貨。隨后,公司又獲得下游行業主要客戶 B的認證,并獲得大批量訂單,國內市場份額進一步提升。根據 yole報告統計,2021年公司在半絕緣 SiC 襯底領域,市場占有率連續三年保持全球前三。表 8:天岳先進產品在國內客戶使用情況舉例 客戶名稱 客戶在產品的下游行業中領先地位 國內客戶使用情況 客戶 A 公司的半絕緣型 SiC 襯底產品可應用于無線電探測行業,可服務于航空航天、定位導航等市場。公司主要客戶 A 是這些市場的主力軍,占據行業技術主導地位。2018 年,客戶 A 開始從進口逐步轉向批量向公司采購半
73、絕緣型 SiC 襯底。2018-20 年,客戶 A 對公司半絕緣型 SiC 襯底的采購額從近 7 萬元上升至 20 萬元??蛻?B 公司的半絕緣型 SiC 襯底產品可制成信息通信射頻器件 2018-20 年,客戶 B 對公司的半絕緣型 SiC襯底采購額從 148 萬元上升至 1.4 億元。數據來源:天岳先進招股書、東方證券研究所 天岳先進天岳先進導電型導電型 SiC 襯底襯底部分部分送樣送樣已已陸續通過客戶驗證,陸續通過客戶驗證,正正加快提升導電型襯底產能建設。加快提升導電型襯底產能建設。2022年 7 月,公司與某客戶簽署重大合同,23 年至 25 年向合同對方銷售 6 英寸導電型 SiC
74、襯底產品(用于功率),預計三年合計含稅銷售金額為 13.9 億元。此外,2021 年公司募投資金 25 億元用于“SiC 半導體材料項目”。該項目主要用于生產 6 英寸導電型 SiC襯底材料,預計 2022Q3 實現一期項目投產,于 2026 年達產后,將新增 SiC襯底材料產能約 30 萬片/年,將用于滿足下游電動汽車、新能源并網、智能電網、儲能、開關電源等 SiC 電力電子器件應用領域的廣泛需求。未來,產能的逐步投產將有助于天岳先進市場占有率的進一步提高。圖 41:公司 SiC 半導體材料項目進程 數據來源:天岳先進招股書、東方證券研究所 4.4 聞泰科技:安世半導體 SiC 二極管產品已
75、經出樣 聞泰科技主營業務包括半導體聞泰科技主營業務包括半導體 IDM、光學影像、通訊產品集成三大業務板塊、光學影像、通訊產品集成三大業務板塊。目前已經形成從半導體芯片設計、晶圓制造、封裝測試、半導體設備,到光學影像、通訊終端、筆記本電腦、IoT、服務器、汽車電子產品研發制造于一體的全產業鏈布局。旗下安世半導體是全球知名的半導體IDM 公司,是原飛利浦半導體標準產品事業部,有 60 多年半導體研發和制造經驗,客戶超過 2.5萬個,產品種類超過 1.5 萬種,每年新增 800 多種新產品,全部為車規級產品。電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重
76、要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。23 圖 42:聞泰科技全球產業布局 數據來源:聞泰科技公司官網、東方證券研究所 安世半導體安世半導體 SiC 技術研發進展順利,技術研發進展順利,SiC 二極管產品已經出樣二極管產品已經出樣。2021 年,聞泰科技半導體業務研發投入 8.37 億元,進一步加強了在中高壓 MOSFET、化合物半導體 SiC 和 GaN 產品、IGBT 以及模擬類產品的研發投入。在化合物半導體產品方面,聞泰目前已推出硅基氮化鎵功率器件(GaN FET),已通過 AECQ 認證測試并實現量產,并協同產業合作伙伴完成了
77、 GaN 在電動車逆變器、電控、電源等方案的設計工作。SiC 技術研發也進展順利,SiC 二極管產品已經出樣 IGBT 產品方面,目前產品流片已經完成,正處測試驗證階段。新的模擬 IC 類產品也正處在加速研發推進中。圖 43:安世半導體產品線研發進展 數據來源:聞泰科技公司公告、東方證券研究所 5 風險提示風險提示 下游需求不及預期:下游需求不及預期:新能源車、光伏、軌交等領域是 SiC 未來的重要增量市場,若下游需求和滲透率不達預期,會對 SiC 行業的發展產生不利影響;成本下降成本下降不及預期:不及預期:目前 SiC 器件的成本仍數倍于硅基器件,若 SiC 制造成本下降不及預期,對市場滲透
78、率將產生不利影響;技術研發進度不及預期:技術研發進度不及預期:國外龍頭在 SiC 技術方面具有先發優勢,若國內企業技術研發進度無法滿足下游應用要求,會對 SiC 國產化產生不利影響。電子行業深度報告 新能源東風已至,碳化硅御風而起 有關分析師的申明,見本報告最后部分。其他重要信息披露見分析師申明之后部分,或請與您的投資代表聯系。并請閱讀本證券研究報告最后一頁的免責申明。24 分析師申明 每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:每位負責撰寫本研究報告全部或部分內容的研究分析師在此作以下聲明:分析師在本報告中對所提及的證券或發行人發表的任何建議和觀點均準確地反映了其個人對該
79、證券或發行人的看法和判斷;分析師薪酬的任何組成部分無論是在過去、現在及將來,均與其在本研究報告中所表述的具體建議或觀點無任何直接或間接的關系。投資評級和相關定義 報告發布日后的 12 個月內的公司的漲跌幅相對同期的上證指數/深證成指的漲跌幅為基準;公司投資評級的量化標準公司投資評級的量化標準 買入:相對強于市場基準指數收益率 15%以上;增持:相對強于市場基準指數收益率 5%15%;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;減持:相對弱于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級 由于在報告發出之時該股票不在本公司研究覆蓋范圍內,分析師基于當時對該股票的研究狀況,未給予投資評級相關信息
80、。暫停評級 根據監管制度及本公司相關規定,研究報告發布之時該投資對象可能與本公司存在潛在的利益沖突情形;亦或是研究報告發布當時該股票的價值和價格分析存在重大不確定性,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確投資評級;分析師在上述情況下暫停對該股票給予投資評級等信息,投資者需要注意在此報告發布之前曾給予該股票的投資評級、盈利預測及目標價格等信息不再有效。行業投資評級的量化標準行業投資評級的量化標準:看好:相對強于市場基準指數收益率 5%以上;中性:相對于市場基準指數收益率在-5%+5%之間波動;看淡:相對于市場基準指數收益率在-5%以下。未評級:由于在報告發出之時該行業不在本公司研究覆蓋范圍內,分析
81、師基于當時對該行業的研究狀況,未給予投資評級等相關信息。暫停評級:由于研究報告發布當時該行業的投資價值分析存在重大不確定性,缺乏足夠的研究依據支持分析師給出明確行業投資評級;分析師在上述情況下暫停對該行業給予投資評級信息,投資者需要注意在此報告發布之前曾給予該行業的投資評級信息不再有效。免責聲明 本證券研究報告(以下簡稱“本報告”)由東方證券股份有限公司(以下簡稱“本公司”)制作及發布。本公司不會因接收人收到本報告而視其為本公司的當然客戶。本報告的全體接收人應當采取必要措施防止本報告被轉發給他人。本報告是基于本公司認為可靠的且目前已公開的信息撰寫,本公司力求但不保證該信息的準確性和完整性,客戶
82、也不應該認為該信息是準確和完整的。同時,本公司不保證文中觀點或陳述不會發生任何變更,在不同時期,本公司可發出與本報告所載資料、意見及推測不一致的證券研究報告。本公司會適時更新我們的研究,但可能會因某些規定而無法做到。除了一些定期出版的證券研究報告之外,絕大多數證券研究報告是在分析師認為適當的時候不定期地發布。在任何情況下,本報告中的信息或所表述的意見并不構成對任何人的投資建議,也沒有考慮到個別客戶特殊的投資目標、財務狀況或需求??蛻魬紤]本報告中的任何意見或建議是否符合其特定狀況,若有必要應尋求專家意見。本報告所載的資料、工具、意見及推測只提供給客戶作參考之用,并非作為或被視為出售或購買證券或
83、其他投資標的的邀請或向人作出邀請。本報告中提及的投資價格和價值以及這些投資帶來的收入可能會波動。過去的表現并不代表未來的表現,未來的回報也無法保證,投資者可能會損失本金。外匯匯率波動有可能對某些投資的價值或價格或來自這一投資的收入產生不良影響。那些涉及期貨、期權及其它衍生工具的交易,因其包括重大的市場風險,因此并不適合所有投資者。在任何情況下,本公司不對任何人因使用本報告中的任何內容所引致的任何損失負任何責任,投資者自主作出投資決策并自行承擔投資風險,任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。本報告主要以電子版形式分發,間或也會輔以印刷品形式分發,所有報告版權均歸
84、本公司所有。未經本公司事先書面協議授權,任何機構或個人不得以任何形式復制、轉發或公開傳播本報告的全部或部分內容。不得將報告內容作為訴訟、仲裁、傳媒所引用之證明或依據,不得用于營利或用于未經允許的其它用途。經本公司事先書面協議授權刊載或轉發的,被授權機構承擔相關刊載或者轉發責任。不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。提示客戶及公眾投資者慎重使用未經授權刊載或者轉發的本公司證券研究報告,慎重使用公眾媒體刊載的證券研究報告。HeadertTable_Address 東方證券研究所 地址:上海市中山南路 318 號東方國際金融廣場 26 樓 電話:021-63325888 傳真:021-63326786 網址: