深度报告-20220302-浙商证券-碳化硅行业深度报告_碳化硅衬底_新能源车+光伏需求即将兴起_国产替代有望突破_32页_2mb

碳化硅衬底行业深度报告总结

核心内容概述

碳化硅（SiC）作为第三代半导体材料，因其在高压、高功率、高频、高温等场景下的卓越性能，正迎来产业化黄金时代。其在新能源车、光伏逆变器、轨道交通、5G通信等领域展现出巨大的市场潜力和应用前景。衬底作为SiC产业链中最核心的环节，占据总成本的46%，是推动大规模产业化的核心。

主要观点

1. SiC性能优势显著

• 耐高压：碳化硅基MOSFET的导通电阻比硅基降低至原来的1/100，总能量损耗降低70%，能源转换效率提高。
• 耐高温：SiC的热导率是硅的4-5倍，适用于高温环境。
• 耐高频：SiC器件在开关速度上是硅的3-10倍，适合高频应用。
• 应用广泛：主要应用于新能源车逆变器、DC/DC转换器、光伏逆变器、轨道交通、5G通信等。

2. 市场空间广阔

• 新能源车：预计2025年全球新能源车SiC/GAN市场规模达100亿元，CAGR=132%。若SiC在新能源车渗透率达60%，6英寸SiC衬底需求达587万片/年，市场空间达231亿元。
• 光伏逆变器：预计2025年碳化硅渗透率提升至50%，对应SiC衬底市场空间达30亿元。2025年SiC衬底在新能源车+光伏逆变器领域总市场空间预计达261亿元。

3. 国产替代可期

• 国内外差距缩小：海外龙头（如Wolfspeed、II-VI）已实现6英寸规模化供应，向8英寸迈进；国内企业（如天岳先进、天科合达、晶盛机电等）正从4英寸向6英寸迈进，差距逐步缩小。
• 国产替代趋势：预计未来随着大尺寸SiC衬底技术的突破，国内企业有望在8英寸领域实现突破，加速替代进口。

4. 衬底为产业化核心

• 成本占比最大：衬底在SiC器件成本中占比近50%，是未来降本的核心方向。
• 大尺寸是趋势：6英寸衬底价格为1000美元/片，未来向8英寸发展可显著提升材料使用率，降低成本。
• 工艺难度高：SiC衬底制造工艺复杂，良率低，长晶环节是核心难点。目前行业良率约50%-60%，传统硅基良率在90%以上。

5. 设备与工艺协同发展

• 设备需求：SiC衬底设备与传统晶硅设备差异较小，但工艺调教难度高。主要设备包括长晶炉、切片机、研磨机、抛光机、清洗设备等。
• 设备壁垒：工艺调教是核心壁垒，设备厂商与衬底制造企业需联合研发，形成技术协同。

关键信息

1. 行业数据

• 2020年SiC功率器件市场规模约7.1亿美元，预计2026年达45亿美元，CAGR=36%。
• 2020年光伏逆变器中SiC渗透率约10%，预计2025年达50%，2048年达85%。
• 全球新能源车预计2025年销量达1958万辆，渗透率约28%。

2. 主要企业布局

• 晶盛机电：重点推荐，已与客户A达成采购意向，预计2022-2025年提供23万片SiC衬底，正推进6英寸以上SiC衬底产能建设。
• 天岳先进：半绝缘型SiC衬底龙头，2020年市占率30%，位列全球第三。
• 天科合达：国内导电型SiC衬底龙头，正向8英寸研发进军。
• 露笑科技：布局碳化硅衬底，计划2021年9月实现小批量生产。

3. 投资建议

• 重点推荐：晶盛机电，因其在SiC衬底设备领域的龙头地位。
• 重点关注：天岳先进、露笑科技、三安光电、东尼电子、天通股份、凤凰光学、华润微等上市公司。
• 关注非上市公司：天科合达、河北同光、山东烁科、瀚天天成、天域半导体、中科节能、泰科天润等。

风险提示

• 研发进度不及预期：碳化硅技术发展需长期投入，研发进展可能影响产业化进程。
• 国际贸易争端：可能对SiC衬底进口和出口造成影响，影响市场供需。

行业趋势

• 降本是核心：通过提升材料使用率、提高良率、提升生产效率（如PVT工艺成熟）来降低SiC衬底成本。
• 大尺寸发展：6英寸衬底已成主流，未来8英寸将成趋势，提升单位面积芯片数量，降低单位成本。
• 国产替代加速：随着国内企业在6英寸衬底技术上的突破，国产替代进程有望加快。

图表目录

• 图1：半导体三代材料发展历程
• 图2：碳化硅功率器件性能优势
• 图3：SiC功率器件市场增长预测
• 图4：新能源车为SiC核心下游
• 图5：SiC提升续航能力
• 图6：特斯拉Model3 SiC逆变器示意图
• 图7：2025年新能源车SiC/GAN市场规模预测
• 图8：SiC产业链结构
• 图9：SiC衬底制造流程
• 图10：外延片示意图
• 图11：SiC器件示意图
• 图12：SiC主要应用领域
• 图13：SiC在新能源车中的应用
• 图14：碳化硅逆变器转换效率提升
• 图15：碳化硅逆变器能量损耗降低
• 图16：光伏逆变器中SiC渗透率预测
• 图17：光伏逆变器企业布局
• 图18：光伏2030装机需求计算逻辑
• 图19：2030全球光伏装机需求预测
• 图20：Wolfspeed半绝缘型衬底市场份额
• 图21：天岳先进导电型衬底市场份额
• 图22：SiC衬底制造工艺流程
• 图23：SiC粉末示意
• 图24：PVT法生长SiC晶体示意图
• 图25：SiC衬底长晶方法对比
• 图26：国内SiC科研单位与企业
• 图27：SiC器件成本构成
• 图28：Wolfspeed衬底尺寸演进趋势
• 图29：8英寸衬底芯片数量与边缘浪费对比
• 图30：SiC衬底+外延设备产业链
• 图31：晶盛机电业务覆盖领域
• 图32：晶盛机电2021年营收增长
• 图33：晶盛机电2021年净利润增长
• 图34：晶盛机电在手订单情况
• 图35：天岳先进布局情况
• 图36：天岳先进营收增长情况
• 图37：天岳先进净利润预测

表格目录

• 表1：SiC与硅材料性能对比
• 表2：车企SiC布局情况
• 表3：2025年SiC衬底需求预测
• 表4：2021-2025年SiC衬底市场空间预测
• 表5：国内SiC衬底项目布局
• 表6：国内企业与国际巨头在SiC尺寸发展上的差距
• 表7：SiC衬底公司尺寸进展与订单情况
• 表8：SiC衬底分类与用途
• 表9：天岳先进晶棒与衬底良率情况
• 表10：SiC产业链相关公司盈利预测与估值
• 表11：晶盛机电定增项目投资情况

结论

碳化硅衬底作为第三代半导体材料的核心环节，将在新能源车和光伏等应用领域迎来爆发式增长。国内企业在6英寸衬底技术上逐步缩小与海外龙头的差距，国产替代前景广阔。随着大尺寸衬底的推广和良率的提升，SiC成本有望显著下降，推动其在更多场景中的应用。未来，SiC衬底市场将从百亿级迈向更大规模，成为半导体产业的重要组成部分。