《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-20220302（31页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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-20220302（31页）.pdf（31页珍藏版）》请在三个皮匠报告上搜索。

1、 1/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 深度报告 机械行业机械行业 报告日期：2022 年 3 月 2 日 碳化硅碳化硅衬底衬底： 新能源车新能源车+ +光伏光伏需求即将需求即将兴起兴起， 国产替代国产替代有望有望突破突破 碳化硅行业深度报告 行业研究|机械行业|证券研究报告 行业评级行业评级 机械行业 看好 Table_relateTable_relate 相关报告相关报告 【晶盛机电】深度：长晶设备龙头：光伏半【晶盛机电】深度：长晶设备龙头：光伏半导体设备、蓝宝石、碳化硅设备接力增长导体设备、蓝宝石、碳化硅设备接力增长 投资要点投资要点 SiC 碳化硅：产业化黄金时代已来；衬底为产业

2、化突破的核心碳化硅：产业化黄金时代已来；衬底为产业化突破的核心 1 1）高压、高功率应用场景下性能优越高压、高功率应用场景下性能优越, ,适用于适用于 600V600V 以上高压场景。以上高压场景。相同规格的碳化硅基MOSFET 与硅基 MOSFET 相比，尺寸减小至原来 1/10，导通电阻降低至原来 1/100，总能损耗降低 70%，能源转换效率提高。下游应用新能源车、充电桩、光伏、风电、轨道交通等领域。 2 2）受益新能源车爆发，）受益新能源车爆发，SiCSiC 产业化黄金时代将来临。产业化黄金时代将来临。Yole 预计 2026 年 SiC 功率器件市场规模将达 45 亿美元，2020-

3、2026 年 CAGR=36%。新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动长驱动，应用端：解决续航痛点。成本端：单车可节省 400-800 美元的电池成本。客户端：特斯拉等车企相继布局。目前特斯拉仅使用在主逆变器上、未来有进一步应用提升空间目前特斯拉仅使用在主逆变器上、未来有进一步应用提升空间。 3 3）性价比是决定性价比是决定 SiCSiC 器件器件大批量使用的关键大批量使用的关键，衬底制备衬底制备为为碳化硅性价比提升的碳化硅性价比提升的核心核心。在碳化硅器件的成本占比当中：衬底、外延、器件分别占比 46%、23%、20%。衬底为碳化硅降本的核心、也是

4、技术壁垒最高环节，是未来 SiC 降本、大规模产业化推进的核心关键。 SiC 衬底：新能源车衬底：新能源车+光伏光伏需求潜力巨大需求潜力巨大；国内外差距；国内外差距逐步逐步缩小、缩小、国产替代可期国产替代可期 1 1）市场空间：）市场空间：预计预计 20252025 年新能源车年新能源车+ +光伏逆变器市场光伏逆变器市场需求需求达达 26261 1 亿元亿元，2 2021021- -20252025 年年C CAGR=79AGR=79% %。新能源车：新能源车：目前单特斯拉 Model 3/Y 一年需求量就能消耗全球 SiC 晶圆绝大产能。我们测算如 2025 年 SiC 在新能源车渗透率达

5、60%，预计 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：光伏逆变器：“大组件、大逆变器、大组串”时代，光伏电站电压等级从 1000V 提升至 1500V 以上，碳化硅功率器件有望成为标配。我们假设 2025 年碳化硅渗透率提升至 50%，对应 SiC 衬底市场达 30 亿元。行业核心瓶颈在于供给端不足。行业核心瓶颈在于供给端不足。 2 2）竞争格局：国内外差距）竞争格局：国内外差距在在逐步缩小，国产替代可期。逐步缩小，国产替代可期。目前海外龙头（Wolfspeed、II-VI占据 60%以上市场份额）已实现 6 英寸规模化供应、向 8 英寸进军。国产

6、厂家（天岳先进、天科合达、晶盛机电、露笑科技等）以小尺寸为主、向 6 英寸进军。但可观测到，国内外国内外差距正在缩小、 且整体差距小于传统硅基半导体差距正在缩小、 且整体差距小于传统硅基半导体。 国内外差距已从过去的 10-15 年 （4 英寸） 、缩小至 5-10 年以内（6 英寸）。预计未来向 8 英寸进军过程中，差距有望进一步缩小。 3 3）生产工艺：较硅基半导体难度大幅增加；长晶环节是关键。）生产工艺：较硅基半导体难度大幅增加；长晶环节是关键。碳化硅衬底属于技术密集型行业。核心难点在于：长晶工艺复杂长晶工艺复杂（只有 4H 型等少数几种是所需的晶型），生长速度慢生长速度慢（每小时仅能生

7、长 0.2-0.3mm，较传统晶硅慢近百倍以上），产出良率低产出良率低（硬度与金刚石接近，切磨抛难度大）。“产学研用”为国内碳化硅衬底发展的重要推进动力。产学研用”为国内碳化硅衬底发展的重要推进动力。国内高校和科研单位主要包括中科院物理所、山东大学、上海硅酸盐所等。 4 4）行业趋势：降本是产业化核心，向大尺寸延伸。）行业趋势：降本是产业化核心，向大尺寸延伸。目前 6 英寸 SiC 衬底价格在 1000 美金/片，数倍于传统硅基半导体。未来降本方式包括：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）、提升生产效率（更成熟长晶工艺）。 SiC 衬底设

8、备：与传统晶硅差异较小，工艺调教为核心壁垒衬底设备：与传统晶硅差异较小，工艺调教为核心壁垒 主要包括：主要包括：长晶炉、切片机、研磨机、抛光机、清洗设备等。与传统传统晶硅设备具一定相通性、但工艺难度更高。碳化硅衬底第三方设备厂商较少，企业更多为设备+制造一体化布局为主，便于将核心工艺机密掌握自己手里。设备设备+ +工艺工艺联合联合研发研发、形成互哺、形成互哺是关键是关键。 投资建议投资建议 重点重点推荐：推荐：晶盛机电。重点重点关注上市公司：关注上市公司：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、天富能源等。关注非上市公司：关注非上市公司：天科合达、河北同光、山东烁科

9、、瀚天天成、天域半导体、中科节能、泰科天润等。 风险提示：风险提示：研发进度不及预期风险；国际贸易争端加剧风险。 行业深度报告行业深度报告 2/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 正文目录正文目录 1. SiC 碳化硅：产业化黄金时代已来；衬底为产业链核心碳化硅：产业化黄金时代已来；衬底为产业链核心 . 4 1.1. SiC 特点：第三代半导体之星，高压、高功率应用场景下性能优越 . 4 1.2. 发展趋势：受益新能源车爆发，SiC 产业化黄金时代将来临 . 5 1.3. SiC 产业链：衬底为技术壁垒最高环节，价值量占比 46% . 9 2. SiC 衬底：新能源车带来百亿级市场空间；国

10、衬底：新能源车带来百亿级市场空间；国产替代可期产替代可期 . 11 2.1. 市场空间：新能源车带来百亿级市场空间；光伏逆变器应用前景可期 . 11 2.2. 竞争格局：国内外差距逐步缩小，国产替代可期 . 15 2.3. 生产工艺：较硅基半导体难度大幅增加；长晶环节是关键 . 17 2.4. 行业趋势：大尺寸大势所趋，衬底是 SiC 产业化降本的核心 . 20 3. SiC 衬底设备：与传统晶硅差异较小，工艺调教为核心壁垒衬底设备：与传统晶硅差异较小，工艺调教为核心壁垒 . 22 4. 投资建议投资建议 . 23 4.1. 晶盛机电：长晶设备龙头；碳化硅获 23 万片重大订单突破 . 23

11、4.2. 天岳先进：半绝缘 SiC 衬底龙头，向导电型衬底延伸、打开成长第二曲线 . 25 4.3. 露笑科技：碳化硅布局国内领先，定增扩产 24 万片导电型衬底产能 . 27 4.4. 天科合达：国内导电型 SiC 衬底龙头；向 8 英寸衬底研发进军 . 29 5. 风险提示风险提示 . 31 图目录图目录 图 1：半导体 3 代材料发展历程，SIC 为第三代半导体材料核心 . 4 图 2：碳化硅功率器件较硅基功率器件性能有明显优势 . 5 图 3：预计 2026 年 SiC 功率器件市场增长至 45 亿美元，2020-2026 年 CAGR=36% . 6 图 4：新能源车为 SiC 核心

12、下游增长点 . 6 图 5：SiC 功率组件可提升车辆 5%-10%的续航 . 6 图 6：特斯拉 Model 3 SiC 逆变器示意图 . 7 图 7：预计 2025 年全球新能源车 SIC/GAN 市场规模有望达 100 亿元，CAGR=132% . 7 图 8：SiC 产业链梳理：包括上游衬底和外延环节、中游器件和模块制造环节，以及下游的应用环节 . 9 图 9：碳化硅衬底制造工艺流程 . 9 图 10：外延片示意图 . 10 图 11：SIC 碳化硅器件示意图（图为 WOLFSPEED 器件产品） . 10 图 12：SIC 碳化硅器件主要下游应用领域：新能源车、5G 通信、工业等 .

13、 10 图 13：除逆变器外，碳化硅可适用于车载充电机、DC/DC 转换器、高压辅驱控制器和主驱控制器 . 11 图 14：碳化硅逆变器转换效率较传统提升 3pct . 12 图 15：碳化硅逆变器能量损耗较传统降低 50pct . 12 图 16：碳化硅功率器件在光伏逆变器中渗透率预测：目前 10%，预计 2025 年达 50% . 13 图 17：目前阳光电源、华为等光伏逆变器龙头企业已在碳化硅领域纷纷布局 . 13 图 18：光伏 2030 装机需求量计算逻辑 . 13 图 19：2030 主要国家装机需求合计预测：达 1246-1491GW . 13 图 20：Wolfspeed 占据

14、半绝缘 SiC 衬底 60%以上市场份额（2018 年） . 16 rXqWOAeYjYzW9PaO7NnPpPnPtReRrRsReRpPsRaQnNxOwMnMzQMYoNvM 行业深度报告行业深度报告 3/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 21：山东天岳占据导电型 SiC 衬底 33%市场份额 . 16 图 22：SIC 碳化硅衬底制造工艺流程 . 18 图 23：SIC 碳化硅粉末示意 . 18 图 24：SIC 碳化硅 PVT 物理气相传输法生长碳化硅晶体示意图 . 18 图 25：3 类 SIC 碳化硅衬底长晶方法示意图对比 . 19 图 26：国内 SiC 衬底主要科研

15、单位、院校梳理 . 20 图 27：SiC 器件成本构成：衬底占比成本近 5 成、为未来降本核心方向 . 20 图 28：碳化硅衬底龙头 Wolfspeed 尺寸演进趋势（2018 年） . 21 图 29：8 吋较 6 寸可多切近 90%数量芯片、边缘浪费降低 7% . 21 图 30：SiC 衬底+外延设备产业链梳理：包括粉料合成、长晶炉、切片机、研磨机、抛光机、外延炉等设备 . 22 图 31：公司为晶体生长设备龙头，下游覆盖光伏、半导体、蓝宝石、SiC 四大领域 . 24 图 32：2021 前三季度实现收入 40 亿元，同比增长 61% . 24 图 33：2021 前三季度归母净利

16、润 11.1 亿元，同比+112% . 24 图 34：在手订单充沛，为公司未来业绩提供提供保障（单位：亿元） . 25 图 35：公司国内 3 家工厂、及 2 家海外研发中心布局情况 . 26 图 36：2018-2020 年公司营业收入 CAGR=76.8% . 26 图 37：预计 2021 年归母净利润约 0.651.05 亿元 . 26 图 38：公司导电型 SiC 衬底上海工厂顺利开工 . 27 图 39：上海工厂将形成导电型 SiC 衬底 30 万片年产能 . 27 图 40：公司的战略布局三大板块：电磁线、碳化硅、光伏 . 27 图 41：公司碳化硅衬底发展历史 . 29 图

17、42：公司年产 12 万片碳化硅衬底项目于 2020 年 8 月正式开工. 30 表目录表目录 表 1：相比传统的硅材料（Si），碳化硅（SiC）各项性能指标优势明显 . 5 表 2：各大车企布局碳化硅情况梳理 . 8 表 3：预计 2025 年 6 英寸 SiC 衬底需求达 581 万片/年，市场空间达 231 亿元（基于 60%渗透率假设） . 12 表 4：预计 2021-2025 年，碳化硅衬底市场空间由 8 亿元提升至 30 亿元，CAGR=39% . 14 表 5：中国主要 SiC 衬底项目布局情况统计 . 15 表 6：国内企业起步时间较晚，但差距在逐渐缩小 . 16 表 7：市

18、场主要碳化硅衬底公司尺寸进展、及订单情况 . 17 表 8：碳化硅衬底可分为半绝缘型衬底和导电型衬底 . 17 表 9：天岳先进碳化硅晶棒+衬底良率情况 . 21 表 10：碳化硅产业链：相关公司盈利预测与估值 . 23 表 11：拟 57 亿定增加码碳化硅材料、半导体设备业务. 25 表 12：公司 SiC 核心人才储备 . 28 表 13：拟 29 亿定增加码碳化硅项目 . 29 表 14：公司与主要竞争对手在碳化硅晶片产品迭代情况对比 . 30 行业深度报告行业深度报告 4/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1. SiC 碳化硅：碳化硅：产业化黄金时代已来产业化黄金时代已来；衬底为

19、产业链核心衬底为产业链核心 1.1. SiC 特点：特点：第三代半导体之星第三代半导体之星，高压高压、高功率高功率应用场景下性能优越应用场景下性能优越 半导体材料是制作半导体器件和集成电路的电子材料。核心分为以下三代： 1) 第一代元素半导体材料：硅（Si）和锗(Ge)；为半导体最常用的材料，起源于 20 世纪 50 年代，奠定了微电子产业的基础。 2) 第二代化合物半导体材料：砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等；是 4G 时代的大部分通信设备的材料，起源于 20 世纪 90 年代，奠定了信息产业的基础。 3)3) 第三代宽禁带材料：第三代宽禁带材料：碳化硅 （SiC） 、 氮化镓 （Ga

20、N） 、氮化铝 （ALN） 、氧化镓（Ga2O3）等，近 10 年世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。 其中，碳化硅（其中，碳化硅（SiCSiC）为第三代半导体材料核心。为第三代半导体材料核心。核心用于功率+射频器件，适用于600V 以上高压场景，包括光伏、风电、轨道交通、新能源汽车、充电桩等电力电子领域。 图图 1：半导体半导体 3 代代材料发展历程材料发展历程，SIC 为第三代半导体材料核心为第三代半导体材料核心 资料来源：公开资料，浙商证券研究所整理 SiSiC C 碳化硅碳化硅是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一是制作高温、高频、大功率、高压器件的理想材料之一：由碳元素和

21、硅元素组成的一种化合物半导体材料。相比传统的硅材料（Si），碳化硅（SiC）的禁带宽度是硅的 3 倍；导热率为硅的 4-5 倍；击穿电压为硅的 8-10 倍；电子饱和漂移速率为硅的 2-3 倍。核心优势体现在： 1) 耐耐高压特性高压特性：更低的阻抗、禁带宽度更宽，能承受更大的电流和电压，带来更小尺寸的产品设计和更高的效率； 2) 耐耐高频特性高频特性：SiC 器件在关断过程中不存在电流拖尾现象，能有效提高元件的开关速度（大约是 Si 的 3-10 倍），适用于更高频率和更快的开关速度； 3) 耐耐高温特性高温特性：SiC 相较硅拥有更高的热导率，能在更高温度下工作。 行业深度报告行业深度报告

22、 5/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表表 1：相比传统的硅材料（相比传统的硅材料（Si），碳化硅（），碳化硅（SiC）各项性能指标优势明显各项性能指标优势明显 第一代半导体 第二代半导体 第三代半导体 半导体材料 Si Ge GaAs GaN 4H-SiC 6H-SiC 3C-SiC ALN 禁带宽度（eV） 1.12 0.67 1.43 3.37 3.26 3 2.2 6.2 能带类型 间接 间接 直接 直接 间接 间接 间接 间接 击穿场强（MV/cm） 0.3 0.1 0.06 5 3 5 3 1.4 电子迁移率（cm2/Vs） 1350 3900 8500 1250 800

23、400 800 300 空穴迁移率（cm2/Vs） 480 1900 400 200 115 90 320 14 热导率（W/cm*K） 1.3 0.58 0.55 2 4.9 4.9 3.6 2.85 资料来源：今日半导体，浙商证券研究所 相同规格的碳化硅基 MOSFET 与硅基 MOSFET 相比， 其尺寸尺寸可大幅减小至原来的 1/10，导通电阻导通电阻可至少降低至原来的 1/100。 相同规格的碳化硅基 MOSFET 较硅基 IGBT 的总总能量损耗能量损耗可大大降低 70%。 碳化硅功率器件具有高电压、大电流、高温、高频率、低损耗等独特优势，将极大提高现有使用硅基功率器件的能源转换效

24、率，未来将主要应用领域有电动汽车/充电桩、光伏新能源、轨道交通、智能电网等。 图图 2：碳化硅功率器件较硅基功率器件性能有明显优势：碳化硅功率器件较硅基功率器件性能有明显优势 资料来源：科锐公司官网、天岳先进招股书，浙商证券研究所 1.2. 发展趋势：发展趋势：受益新能源车爆发，受益新能源车爆发，SiC 产业化黄金时代将来临产业化黄金时代将来临 市场空间：市场空间：据 Yole 统计，2020 年 SiC 碳化硅功率器件市场规模约 7.1 亿美元，预计2026 年将增长至 45 亿美元，2020-2026 年 CAGR 近 36%。其中，新能源汽车是 SiC功率器件下游最重要的应用市场,预计需

25、求于 2023 年开始快速爆发。 行业深度报告行业深度报告 6/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 3：预计预计 2026 年年 SiC 功率器件市场功率器件市场增长至增长至 45 亿美元，亿美元，2020-2026 年年 CAGR=36% 资料来源：Yole，浙商证券研究所 新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动。SiC 功率器件主要应用于新能源车逆变器、DC/DC 转换器、电机驱动器和车载充电器(OBC)等核心电控领域，以完成较 Si 更高效的电能转换。预计随着新能源车需求快速爆发，以及。预计随着新能源车需求快速爆发，以及 Si

26、SiC C 衬底工艺成衬底工艺成熟、带来产业链降本增效，熟、带来产业链降本增效，产业化进程有望提速。产业化进程有望提速。 1) 应用端：应用端：解决电动车续航痛点。解决电动车续航痛点。据 Wolfspeed 测算，将纯电动汽车逆变器中的功率组件改成 SiC 时,可显著降低电力电子系统的体积、重量和成本，提升车辆提升车辆 5%5%- -10%10%的续航的续航。据英飞凌测算，SiC 器件整体损耗相比 Si 基器件降低 80%以上，导通及开关损耗减小，有助于增加电动车续航里程。 2) 成本端：单车可成本端：单车可节省节省 400400- -800800 美元的电池成本美元的电池成本，与新增 200

27、 美元的 SiC 器件成本抵消后，能够实现至少 200-600 美元的单车成本下降。 3) 客户端：客户端：特斯拉特斯拉等车企已相继等车企已相继布局。布局。Model 3 是行业第一家采用 SiC 逆变器的车型，开启了电动汽车使用 SiC 先河，单车总共有 48 个 SiC MOSFET 裸片，由意法半导体和英飞凌提供。其他车企包括比亚迪汉、丰田 Mirai 等也相继开始采用 SiC 逆变器。 图图 4：新能源车为新能源车为 SiC 核心下游增长点核心下游增长点 图图 5：SiC 功率组件功率组件可可提升车辆提升车辆 5%-10%的续航的续航 资料来源：Yole，浙商证券研究所 资料来源：Wo

28、lfspeed，浙商证券研究所 目前目前各大车企已在碳化硅领域纷纷布局，各大车企已在碳化硅领域纷纷布局，成本成本是决定是决定 SiCSiC 何时在新能源何时在新能源车大车大批量使批量使用的关键因素。用的关键因素。 1) 2017 年，特斯拉 Model 3 成为第一家使用 SiC 逆变器的车型，其逆变器总重量下降至 4.8kg（较此前减少约 84%），续航能力提升 6%（逆变器和永磁电机组合的效率高达 97%，此前为 82%） 7.1 20 25 45 0020年2024E2025E2026E 行业深度报告行业深度报告 7/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 6

29、：特斯拉：特斯拉 Model 3 SiC 逆变器示意图逆变器示意图 资料来源：网络图片，浙商证券研究所 2) 预计未来续航里程 500 公里以上的高端 SUV 车和轿车有望均应用到 SiC 功率器件，小型 SUV 和中型轿车可能在 2024-2025 年后开始应用一部分 SiC （随着 SiC 衬底产能大规模释放、成本下降），低端车可能会再随这之后。 图图 7：预计预计 2025 年全球年全球新能源车新能源车 SIC/GAN 市场规模市场规模有望达有望达 100 亿元亿元，CAGR=132% 资料来源：CASA Research，浙商证券研究所 5.9 15.8 19.2 22.0 26.4

30、33.8 45.9 14.52027.638.152.672.6100.20204060800202021E2022E2023E2024E2025E中国新能源车SIC/GAN市场规模（亿元）全球新能源车SIC/GAN市场规模（亿元） 行业深度报告行业深度报告 8/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 表表 2：各大车企布局碳化硅情况梳理各大车企布局碳化硅情况梳理 序号 公司名称 碳化硅器件布局情况 1 蔚来 计划 2022 一季度开始交付的蔚来首款轿车 ET7 是首批应用碳化硅功率模块的电动车之一,续航里程能够超过 1000 公里。 2 江淮汽车 2021 年 4 月江

31、淮汽车与博世动力总成系统中国区在上海签订了 SiC 逆变器方面的战略协议 3 比亚迪 公司计划到 2023 年，旗下所有电动车中用 SiC 功率半导体全面替代 IGBT。2020 年 12 月公布规划自建 SiC 产线，预计 2021年建成所有 SiC 产线。 4 一汽集团 一汽集团合资企业苏州亿马半导体的碳化硅模块项目正式投产，一期投资 2 亿元。 5 吉利汽车 2021 年 8 月，宣布采用罗姆 SiC 器件。将利用罗姆的先进 SiC 功率解决方案，开发高效电控系统和车载充电系统，以延长电动汽车的续航里程，降低电池成本并缩短充电时间。5 月透过旗下威睿电动汽车与 SiC 功率厂商芯聚能合资

32、成立广东芯粤能半导体，布局车规级功率半导体，与芯聚能产业链上下形成联动。 6 特斯拉 2018 年特斯拉率先在 Model 3 电驱主逆变器上，采用了意法半导体供应的 650V SiC MOSFET 器件。目前已应用至特斯拉全系车型逆变器上。 资料来源：各公司公告、新闻，浙商证券研究所 行业深度报告行业深度报告 9/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 1.3. SiC 产业链产业链：衬底为衬底为技术壁垒最高环节，价值量占比技术壁垒最高环节，价值量占比 46% SiC 产业链包括上游的衬底和外延环节、 中游的器件和模块制造环节， 以及下游的应用环节。其中衬底的制造是产业链技术壁垒最高、价值量

33、最大环节，是未来其中衬底的制造是产业链技术壁垒最高、价值量最大环节，是未来 SiCSiC 大大规模产业化推进的核心。规模产业化推进的核心。 图图 8：SiC 产业链梳理：产业链梳理：包括上游衬底和外延环节、中游器件和模块制造环节，以及下游的应用环节包括上游衬底和外延环节、中游器件和模块制造环节，以及下游的应用环节 资料来源：公开资料，浙商证券研究所整理 1)1) 衬底：衬底：价值量占比价值量占比 4 46 6% %，为，为最核心的环节最核心的环节。由由 SiCSiC 粉粉经过长晶、加工、切割、经过长晶、加工、切割、研磨、研磨、抛光、清洗环节最终形成衬底抛光、清洗环节最终形成衬底。其中 SiC

34、晶体的生长为核心工艺，核心难点在提升良率。类型可分为导电型、和半绝缘型衬底，分别用于功率和射频器件领域。 图图 9：碳化硅衬底制造工艺流程：碳化硅衬底制造工艺流程 资料来源：天科合达，浙商证券研究所 2) 外延：外延：价值量占比价值量占比 2 23 3% %。本质是在衬底上面再覆盖一层本质是在衬底上面再覆盖一层薄膜以薄膜以满足器件生产的条件满足器件生产的条件。具体分为：导电型 SiC 衬底用于 SiC 外延，进而生产功率器件用于电动汽车以及新能源等领域。 半绝缘型 SiC 衬底用于氮化镓外延， 进而生产射频器件用于 5G 通信等领域。 行业深度报告行业深度报告 10/32 请务必阅读正文之后的

35、免责条款部分 图图 10：外延片示意图：外延片示意图 资料来源：公开资料，浙商证券研究所 3) 器件制造：器件制造：价值量占比约价值量占比约 2 20 0% %（包括设计+制造+封装）。产品包括 SiC 二级管、SiC MOSFET、全 SiC 模块（SiC 二级管和 SiC MOSFET 构成）、SiC 混合模块（SiC 二级管和 SiC IGBT 构成）。 图图 11：SIC 碳化硅器件示意图（图为碳化硅器件示意图（图为 WOLFSPEED 器件产品）器件产品） 资料来源：Wolfspeed，浙商证券研究所 4) 应用：应用：半绝缘碳化硅半绝缘碳化硅器件器件主要用于 5G 通信、车载通信、

36、国防应用、数据传输、航空航天。导电型碳化硅器件导电型碳化硅器件主要用于电动汽车、光伏发电、轨道交通、数据中心、充电等基础建设。 图图 12：SIC 碳化硅器件主要下游应用领域：新能源车碳化硅器件主要下游应用领域：新能源车、5G 通信、工业通信、工业等等 资料来源：天岳先进，浙商证券研究所 行业深度报告行业深度报告 11/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2. SiC 衬底衬底：新能源车带来百亿级市场空间新能源车带来百亿级市场空间；国产替代可期；国产替代可期 2.1. 市场空间：市场空间：新能源车带来百亿级新能源车带来百亿级市场市场空间空间；光伏逆变器应用前景可期；光伏逆变器应用前景可期

37、2021 年特斯拉全球销量达 93.6 万辆，主要为 Model 3/Model Y 车型贡献。预计特斯拉未来 2 年 Model 3/Model Y 年产能将达到 200 万辆（其中，美国工厂 100 万辆+中国工厂 50 万辆+德国柏林工厂 50 万辆）。假设假设 2 2022022 年年 Model 3/Model Y 产量产量 1 15 50 0万辆，单车万辆，单车消耗消耗 0 0.25.25 片片 6 6 英寸英寸 SiCSiC 晶圆晶圆，则则对应一年消耗对应一年消耗 6 6 英寸英寸 SiCSiC 37.537.5 万片万片，目前全球目前全球 SiCSiC 晶圆总产能约在晶圆总产能

38、约在 5 5060060 万片万片/ /年年，供给端产能吃紧。，供给端产能吃紧。 同时，目前特斯拉 Model 3 的 SiC MOSFET 只用在主驱逆变器电力模块上，共 48 颗SiC MOSFET，对应单车消耗约 0.25 片 6 英寸 SiC 衬底。如未来延伸用在包括 OBC、DC/DC 转换器、高压辅驱控制器、主驱控制器、充电器等，单车 SiC 器件使用量将达到 100-150 颗，市场需求将进一步扩大（单车消耗有望达 0.5 片 6 英寸 SiC 衬底）。 图图 13：除逆变器外，除逆变器外，碳化硅碳化硅可可适用于车载充电机、适用于车载充电机、DC/DC 转换器、高压辅驱控制器和主

39、驱控制器转换器、高压辅驱控制器和主驱控制器 资料来源：英飞凌，浙商证券研究所 新能源车需求快速爆发，新能源车需求快速爆发，SiSiC C 产能吃紧，全球产能扩产有望加速。产能吃紧，全球产能扩产有望加速。据 DIGITIMES Research 数据，2021 年全球电动汽车销量有望达 631 万辆（占总销量约 6%），同比增长 101%。我们对我们对 SiSiC C 碳化硅市场空间进行测算碳化硅市场空间进行测算，假设： 1) 2021 年全球乘用车销量预计达 6460 万辆，新能源车渗透率约 10%；假设 2022-2025年全球乘用车销量维持 2%稳定增长，2025 年新能源车渗透率约 28

40、%； 2) 假设 SiC 在新能源车应用渗透率从 2021 年的 18%（通过计算特斯拉 Model3/Y 得出）提升至 2025 年的 60%； 3) 假设 2021-2023 年期间单车消耗 0.25 片 6 英寸 SiC 晶圆，随着在新能源应用市场逐步打开，2024-2025 年单车消耗提升至 0.5 片 6 英寸 SiC 晶圆；单片售价以每年 10%的幅度下跌； 行业深度报告行业深度报告 12/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 综上，综上，对应对应 2 2025025 年新能源车市场年新能源车市场 6 6 英寸英寸 SiCSiC 衬底衬底需求达需求达 587587 万片万片/ /

41、年年，市场空间达，市场空间达231231 亿元亿元。如未来如未来 SiSiC C 器件更多广泛的应用于充电桩、光伏逆变器、器件更多广泛的应用于充电桩、光伏逆变器、5 5G G 通信、轨交通信、轨交等领域，市场空间有望进一步扩大。等领域，市场空间有望进一步扩大。 表表 3：预计预计 2025 年年 6 英寸英寸 SiC 衬底衬底需求达需求达 581 万片万片/年，市场空间达年，市场空间达 231 亿元亿元（基于（基于 60%渗透率假设）渗透率假设） 项目 2021 年 E 2022 年 E 2023 年 E 2024 年 E 2025 年 E 全球乘用车销量（万辆） 6460 6589 6721

42、 6855 6993 YOY 4% 2% 2% 2% 2% 全球新能源车销量（万辆） 650 922 1210 1577 1958 新能源车渗透率 10% 14% 18% 23% 28% 假设：假设： SiCSiC 在新能源车应用渗透率在新能源车应用渗透率 18%18% 25%25% 35%35% 45%45% 60%60% 单车消耗 6 寸 SIC 衬底片数 0.25 0.25 0.25 0.5 0.5 6 6 英寸英寸 SiCSiC 需求（需求（万万片）片） 2929 5858 106106 355355 587587 假设：单片售价（元） 6000 5400 4860 4374 3937

43、 假设：2022-2025 年年降幅 10% 6 6 英寸英寸 SiCSiC 衬底市场空间（亿元）衬底市场空间（亿元） 1818 3131 5151 155155 231231 2021-2025 年 CAGR 91% 资料来源：浙商证券研究所测算 在光伏发电应用中， 基于硅基器件的传统逆变器成本约占系统 10%左右， 是系统能量损耗的主要来源之一。随着光伏产业迈入“大组件、大逆变器、大跨度支架、大组随着光伏产业迈入“大组件、大逆变器、大跨度支架、大组串”时代，光伏电站电压等级从串”时代，光伏电站电压等级从 1000V1000V 提升至提升至 1500V1500V 以上，就必须使用碳化硅功率以

44、上，就必须使用碳化硅功率器件。器件。 据中国汽车工业信息网， 使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 与碳化硅 SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从 96%提升至 99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，从而能够缩小系统体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本。 图图 14：碳化硅逆变器：碳化硅逆变器转换效率较传统提升转换效率较传统提升 3pct 图图 15：碳化硅逆变器：碳化硅逆变器能量损耗较传统降低能量损耗较传统降低 50pct 资料来源：中国汽车工业信息网，浙商证券研究所 资料来源：中国汽车工业信息网，浙商证券研究所 据据 CAS

45、A ResearchCASA Research 数据，数据，20202020 年光伏逆变器中使用碳化硅功率器件的占比为年光伏逆变器中使用碳化硅功率器件的占比为 10%10%，预计预计 20252025 年碳化硅光伏逆变器占比将达到年碳化硅光伏逆变器占比将达到 50%50%，20482048 年将达到年将达到 85%85%。 95%98%93%94%95%96%97%98%99%普通逆变器碳化硅逆变器97%47%0%20%40%60%80%100%120%普通逆变器碳化硅逆变器 行业深度报告行业深度报告 13/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图图 16：碳化硅功率器件在碳化硅功率器件在光

46、伏逆变器中渗透率预测：目前光伏逆变器中渗透率预测：目前 10%，预计，预计 2025 年达年达 50% 资料来源：CASA，浙商证券研究所 图图 17：目前阳光电源、华为等光伏逆变器龙头企业已目前阳光电源、华为等光伏逆变器龙头企业已在碳化硅领域在碳化硅领域纷纷布局纷纷布局 资料来源：光伏逆变器中的应用阳光电源，浙商证券研究所 光伏装机需求未来十年（2020-2030 年）10 倍大赛道，我们预计 2030 年中国光伏新增装机需求达 416-537GW， CAGR 达 24%-26%； 全球新增装机需求达 1246-1491GW， CAGR达 25%-27%。拥有巨大的市场空间。 图图 18：光

47、伏光伏 2030 装机需求量计算逻辑装机需求量计算逻辑 图图 19：2030 主要国家装机需求合计预测：达主要国家装机需求合计预测：达 1246-1491GW 资料来源：浙商证券研究所整理 资料来源：浙商证券研究所预估测算 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 05000保守预期(GW)乐观预期(GW) 行业深度报告行业深度报告 14/32 请务必阅读正文之后的免责条款部分 我们对碳化硅衬底在光伏逆变器领域的市场空间进行测算。 1) 光伏逆变器需求：假设新增需

48、求与全球新增装机量同步，存量需求来自当年对应 10 年前的新增装机量（逆变器平均更换周期约 10 年左右）。 2) 光伏逆变器 IGBT 需求：假设光伏逆变器售价、及毛利率每年稳步下降，IGBT器件成本占比约 16%。 3) 光伏逆变器碳化硅 MOS 器件市场空间：假设碳化硅渗透率从 10%提升至 50%，碳化硅 MOS 性价比持续提升、成本逐年下降（目前在平均 4 倍左右）。 4) 碳化硅衬底市场空间：随着衬底成本持续优化，假设在器件中成本占比逐年下降。 综上，综上， 预计预计 2 2021021- -20252025 年， 碳化硅衬底市场空间由年， 碳化硅衬底市场空间由 8 8 亿元提升至

49、亿元提升至 3 30 0 亿元，亿元， C CAGRAGR= =3939% %。 表表 4：预计预计 2021-2025 年，碳化硅衬底市场空间由年，碳化硅衬底市场空间由 8 亿元提升至亿元提升至 30 亿元，亿元，CAGR=39% 项目 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新增装机量（GW） 160 210 252 302 363 光伏逆变器存量更新需求（GW） 30 32 38 43 53 光伏逆变器合计需求（GW） 190 242 290 345 416 光伏逆变器平均售价（元/W） 0.23 0.21 0.19 0.17 0.15 逆变器行业平均毛利率 30

50、% 28% 26% 24% 22% IGBT 器件占成本比重 16% 16% 16% 16% 16% 光伏逆变器 IGBT 器件市场空间（亿元） 43 51 57 62 69 碳化硅渗透率 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 光伏逆变器碳化硅器件市场空间（亿元） 17 37 55 73 91 碳化硅衬底占比器件成本比 46% 42% 39% 36% 33% 碳化硅衬底市场空间（亿元） 8 16 21 26 30 CAGR 39% 资料来源：浙商证券研究所测算 综上，预计碳化硅衬底在新能源车综上，预计碳化硅衬底在新能源车