1、证券研究报告行业研究半导体 半导体行业报告 1 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 海外观察系列一：从海外观察系列一：从 wolfspeed 发展看碳化发展看碳化硅国产化硅国产化 增持（维持） 投资要点投资要点 Wolfspeed 为全球第三代半导体龙头， 技术领先， 碳化硅衬底市占率处于领为全球第三代半导体龙头， 技术领先， 碳化硅衬底市占率处于领先地位先地位。Wolfspeed 前身为 CREE 公司，主营业务包括 LED、第三代半导体材料/器件、射频、照明产品等，随着功率半导体市场快速增长，逐步剥离其他业务，专注于碳化

2、硅材料及器件领域，碳化硅衬底尺寸从 4 寸扩大到8 寸，2023 年计划扩产至约 10 万片 6 寸片月产能。2021 年，公司衬底全球市占率超过 60%，技术工艺领先，是碳化硅领域的标杆企业，其扩产动作、定价策略、盈利情况、估值水平均是碳化硅研究的重要参考。 需求端：由于碳化硅具备需求端：由于碳化硅具备耐高压、耐高温和高频的性能，在新能源车、新耐高压、耐高温和高频的性能，在新能源车、新能源发电、充电桩等领域均有可观的应用场景能源发电、充电桩等领域均有可观的应用场景。碳化硅作为宽禁带半导体，具备出色的物理特性，可提高开关频率，近年来随成本下降而打开应用市场。据 Yole 数据，2025 年全球

3、电力电子领域碳化硅市场有望超过 30 亿美金，其中新能源车将贡献超过一半增量；据我们测算，碳化硅在新能源车/光伏/轨交/充电桩等领域均具备较大增长空间。 供给端：技术工艺壁垒较高，国产供应链持续扩产。供给端：技术工艺壁垒较高，国产供应链持续扩产。衬底材料和器件为碳化硅产业链较关键环节，PVT 法为当前主流生产方法。国产厂商与欧美厂商差距普遍在 5-8 年以上，国内项目陆续投产，产能有望快速释放。我们认为需要密切跟踪下游客户验证情况，判断有效产能。 降成本探讨降成本探讨：碳化硅降本速度与渗透率密切相关，衬底降本速度大于器件。就衬底而言，降本因子可拆解为长晶效率提升、切片损失减少、良率提升、晶圆尺

4、寸扩大、产能提升等。据我们测算，长晶效率提升是最重要的因子。 盈利能力探讨盈利能力探讨：我们拆解产业链环节，单炉出片量与整体良率为盈利核心影响因素。Wolfspeed 2021 财年毛利率为 31.3%，随着产业链的垂直整合及器件营收占比提升，公司远期毛利率有望达到 50%以上。就国产厂商而言，随着良率的提升，远期有望实现 30%-40%毛利率。 竞争格局探讨竞争格局探讨：碳化硅行业与第一代半导体类似，CR5 维持高市占率，但整体呈下降趋势。 随着市场蛋糕做大， 国产厂商有望长出大公司。 国产化率有望提升，远期份额有望提升 10%以上。行业发展后期有望见证并购潮。 市值空间探讨市值空间探讨：复

5、盘 Wolfspeed 股价，行业需求持续向好叠加业绩超预期，驱动公司股价屡创新高。国产厂商目前技术、产品尚不成熟，受制于产能，营收体量较小。我们结合模拟芯片及半导体设备对标发现，国内公司普遍PE、PS 估值倍数为海外龙头 4 倍以上，更高的估值水平表明对成长的乐观预期。Wolfspeed 作为碳化硅行业龙头，其市值具有标杆意义，国产厂商未来随着整体行业需求的增长、自身营收利润放量，有望打开市值天花板。 投资建议：投资建议：看好车规等下游发展及国产有效产能扩张带来的增量机会，推荐时代电气/晶盛机电（机械组覆盖） ，建议关注天科合达/山东天岳/三安光电/露笑科技/东尼电子/士兰微/斯达半导/闻泰

6、科技/华润微等。 风险提示：风险提示：碳化硅降成本速度不及预期；国产厂商车规级验证进展不及预期；国产厂商良品率提升进度不及预期。 Table_PicQuote 行业走势行业走势 相关研究相关研究 1、 、 国产国产 IGBT 空间广阔，轨空间广阔，轨交装备龙头再出发交装备龙头再出发2021-09-13 2022 年年 02 月月 26 日日 -46%-23%0%23%46%69%-062021-10半导体(申万)沪深300 2 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 内容目录内容目录 1. W

7、olfspeed：全球第三代半导体龙头：全球第三代半导体龙头 . 5 1.1. 发展历史及主营产品. 5 1.2. 股权结构及管理层. 6 1.3. 财务梳理. 7 2. 需求端：碳化硅市场空间及发展节奏需求端：碳化硅市场空间及发展节奏 . 8 2.1. 电动车. 9 2.2. 光伏. 11 2.3. 轨交. 12 2.4. 充电桩. 13 2.5. 射频. 14 3. 供给端：技术壁垒及中国产业链供给端：技术壁垒及中国产业链 . 15 3.1. 生产工艺及壁垒. 15 3.2. 供应链产能梳理. 18 3.2.1. 衬底环节. 18 3.2.2. 器件环节. 20 4. 海内外对标：国产厂商

8、的成长路径海内外对标：国产厂商的成长路径 . 20 4.1. 国产现状：对标海外差距较大. 20 4.2. 关键问题探讨. 23 4.2.1. 降成本路径. 23 4.2.2. 远期盈利能力. 24 4.2.3. 远期格局推演. 25 4.2.4. 国产市值空间. 26 5. 风险提示风险提示 . 28 sYsYwW8WjYwVbRbPaQnPpPtRnPkPpPoMjMnPuM6MqRnNuOqQpPwMmQtN 3 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 图表目录图表目录 图 1：Wolfspeed 公司历史重

9、要事件梳理. 5 图 2：Wolfspeed 主营产品（截至 2021 年底）. 5 图 3：Wolfspeed 股权结构（截至 2022 年 1 月）. 6 图 4：Wolfspeed 当前高级管理层. 6 图 5：Wolfspeed 专利布局（截至 2021 年 11 月） . 7 图 6：Wolfspeed 营收变化（百万美元）. 7 图 7：Wolfspeed 毛利及毛利率变化. 7 图 8：Wolfspeed 净利润及净利率. 8 图 9：Wolfspeed 资产负债率及投资活动现金流. 8 图 10：碳化硅材料优势及发展趋势. 8 图 11：碳化硅产业链 . 9 图 12：全球碳化

10、硅电力电子市场规模（百万美元）. 9 图 13：全球碳化硅下游应用领域（2020 年）. 9 图 14：中国新能源车销量及增速. 10 图 15：碳化硅在新能源车中不同环节的应用. 10 图 16：碳化硅应用于新能源车的优势. 10 图 17：搭载碳化硅的新能源车型梳理. 10 图 18：中国新能源车碳化硅市场规模测算（百万人民币）. 11 图 19：全球光伏新增装机量及增速. 12 图 20：碳化硅应用于光伏领域的优势. 12 图 21：全球光伏用碳化硅市场规模测算（2020-2025E） . 12 图 22：碳化硅在轨交领域的应用. 13 图 23：轨交牵引变流器领域碳化硅市场规模测算.

11、13 图 24：中国充电桩市场规模及增速. 14 图 25：新能源车、充电桩增量及车桩比. 14 图 26：充电桩碳化硅市场规模测算（2020-2025E） . 14 图 27：碳化硅在射频领域的应用. 15 图 28：中国 5G 射频领域碳化硅市场规模测算 . 15 图 29：碳化硅生产全流程. 16 图 30：碳化硅晶体生产工艺比较. 17 图 31：碳化硅衬底缺陷类型. 17 图 32：长晶核心难点. 17 图 33：碳化硅国产供应链玩家梳理. 18 图 34：海内外龙头衬底商用化时间轴梳理. 18 图 35：碳化硅衬底全球市占率（2021 年）及海外厂商产能梳理. 19 图 35：碳化

12、硅衬底国内产能梳理. 19 图 37：碳化硅器件国内产能梳理. 20 图 38：海内外龙头收入对比（百万人民币）. 21 图 39：海内外龙头毛利率对比. 21 图 40：海内外龙头产品对比（衬底质量）. 21 图 41：海内外龙头客户对比. 22 图 42：海内外龙头研发水平对比. 22 4 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 图 43：国内外技术水平差距. 22 图 44：碳化硅供需趋紧带来国产化机遇. 23 图 45：国内龙头大力扩产、投研发. 23 图 46：国内外产品迭代情况. 23 图 47：山东天

13、岳成本拆解. 24 图 48：山东天岳材料成本结构. 24 图 49：衬底降成本因子拆分. 24 图 50：衬底降本曲线. 24 图 51：良率-产量敏感性分析 . 25 图 52：砷化镓产业链及下游应用. 25 图 53：全球碳化硅衬底市场格局演变. 26 图 54：全球硅片市场格局演变（2015-2020） . 26 图 55：全球前五大硅片厂商并购史. 26 图 56：国产厂商市值空间对标. 27 图 57：wolfspeed 股价复盘 . 27 5 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 1. Wolfsp

14、eed：全球第三代半导体龙头：全球第三代半导体龙头 Cree 成立于 1987 年，于 1993 在纳斯达克上市，原是集 LED 外延、芯片、封装、LED 照明解决方案、 化合物半导体材料、 功率器件和射频于一体的著名制造商和行业领先者，现更名为 Wolfspeed，专注于碳化硅和氮化镓材料、功率和射频应用的设备，是目前全球最大的碳化硅功率器件供应商。 1.1. 发展历史及主营产品发展历史及主营产品 Wolfspeed 原为 Cree 主营第三代化合物半导体业务的部门。公司技术最初商业化应用于 LED 市场，致力于推动 LED 照明变革。自 2017 年，公司开始战略性转型，将发展重心转移至

15、Wolfspeed 部门，并于次年宣布将创建一家更加集中的强大半导体公司，为 Wolfspeed、其核心功率和射频业务提供发展基金。2018 年 3 月，公司宣布收购英飞凌的射频功率业务，稳固了 Wolfspeed 在射频碳化硅基氮化镓（GaN-on-SiC）技术方面的领导地位。公司分别于 2019 年、2021 年出售其照明业务与 LED 业务，2021 年 10 月正式更名为 Wolfspeed，专注于第三代化合物半导体领域的开发与创新。 图图 1：Wolfspeed 公司历史重要事件梳理公司历史重要事件梳理 数据来源：公司官网，东吴证券研究所 截至 2021 年底，公司主营业务产品主要包

16、括：1）功率产品功率产品，主要包括碳化硅MOSFET 及裸芯片、碳化硅肖特基二极管、功率模块以及栅极驱动板；）射频产品射频产品，主要包括 28V、40V、50V 宽带应用场景的 GaN HEMT 器件以及适用于不同波段的碳化硅基氮化镓和 LDMOS 功率晶体管的产品组合； ） 材料产品材料产品， 主要包括碳化硅裸晶圆、外延片以及碳化硅晶圆上的 GaN 外延层。此外，公司还提供射频代工服务。 图图 2：Wolfspeed 主营产品（截至主营产品（截至 2021 年底）年底） 数据来源：公司官网，东吴证券研究所 6 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读

17、正文之后的免责声明部分 行业深度报告 1.2. 股权结构及管理层股权结构及管理层 公司股权向机构投资者集中，个人持股比例低，股权较分散。公司股权向机构投资者集中，个人持股比例低，股权较分散。公司股份的持有者主要为机构投资者， 主要包括： 资本集团公司、 贝莱德有限公司、 领航投资集团、 ClearBridge Investments、摩根大通、道富集团等。个人持股数合计不足 1%，其中公司总裁兼首席执行官格雷格洛持股 0.42%，首席财务官尼尔雷诺兹持股 0.13%，其余个人持有者主要为公司董事会成员。 图图 3：Wolfspeed 股权结构（截至股权结构（截至 2022 年年 1 月）月）

18、数据来源：Bloomberg，东吴证券研究所 公司的管理团队具有丰富管理经验和深厚技术背景，使公司战略更具前瞻性。公司的管理团队具有丰富管理经验和深厚技术背景，使公司战略更具前瞻性。总裁兼首席执行官格雷格洛，曾担任飞思卡尔半导体公司的总裁兼首席执行官，领导其成为高性能、混合信号半导体行业的领导者；首席财务官尼尔雷诺兹是一位经验丰富的财务主管，曾在全球科技公司领导过各种财务职能；首席技术官约翰帕尔莫尔是Wolfspeed 创始人之一，IEEE 院士，专注于为功率和射频商业应用开创突破性的半导体技术， 负责碳化硅和氮化镓电子设备的加工和器件设计领域的 386 篇出版物和 75 项美国专利。 图图

19、4：Wolfspeed 当前高级管理层当前高级管理层 数据来源：公司官网，东吴证券研究所 公司加快专利研发， 巩固在碳化硅制备领域、 功率和射频器件研发领域的领先地位。公司加快专利研发， 巩固在碳化硅制备领域、 功率和射频器件研发领域的领先地位。截至 2021 年 11 月，公司合计拥有 2939 项公开及申请中专利，其中 412 项与碳化硅制备核心技术相关，1212 项与功率器件的开发相关，1315 项与射频器件的开发相关。强个人持有者个人持有者持股比例（持股比例（% %）格雷格格雷格 洛（首席执行官兼董事）洛（首席执行官兼董事）0.420.42尼尔尼尔雷诺兹（首席财务官）雷诺兹（首席财务官

20、）0.130.13托马斯维尔纳（董事）0.05约翰雷普洛格尔（董事）0.05克莱德侯赛因（董事）0.04达伦杰克逊（董事会主席）0.03Le Duy-Loan T（董事）0.02约翰霍奇（董事）0.01Whitaker Anne Michelle Clem0.01格伦达多尔恰克（董事）0.01马文莱利（董事）0.01资本集团公司, 22.23%贝莱德有限公司, 14.14%领航投资集团, 9.35%CLEARBRIDGE, 6.04%摩根大通, 4.45%道富集团, 2.81%其他, 40.98% 7 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的

21、免责声明部分 行业深度报告 大的研发能力给公司带来业内的技术领先优势，有助于加快新技术的商业化。 图图 5：Wolfspeed 专利布局专利布局（截至（截至 2021 年年 11 月）月） 数据来源：公司官网，东吴证券研究所 1.3. 财务梳理财务梳理 营收实现六季度连续增长，业务需求旺盛。营收实现六季度连续增长，业务需求旺盛。受益于功率设备解决方案的强劲需求，FY22Q2 公司实现营收 1.73 亿美元，环比增长 11%，同比增长 36%；公司净亏损 1860万美元，每股摊薄亏损 0.16 美元。由于公司目前大量在建工厂相关设备仍处于测试阶段，基本无法产生收入，公司收入和亏损面均为指导范围内

22、的乐观情形。分部门来看，1） 功率业务： 由于碳化硅产品在电动汽车和工业市场的采用率超预期， 功率设备业务同比增长超 100%，相关直销和分销客户显著增加；2）射频业务：5G 和美国国防领域需求坚实，射频设备业务有所增加；3）材料业务：150mm 碳化硅衬底需求依然强劲，收入增长与上一季度基本持平，且随着公司产能爬坡，供需关系匹配状况更加良好。 图图 6：Wolfspeed 营收变化（百万美元）营收变化（百万美元） 图图 7：Wolfspeed 毛利及毛利及毛利率变化毛利率变化 数据来源：Wind，东吴证券研究所 数据来源：Wind，东吴证券研究所 公司毛利率波动向好， 有望持续改善。公司毛利

23、率波动向好， 有望持续改善。 不考虑公司的照明和 LED 业务， 仅 Wolfspeed部门而言， 其毛利率波动主要有三个阶段： FY2017-2019， 部门毛利率持续处于 45%-50%的高位；FY2020-2021，受疫情影响，且由于工厂扩建、部分设施的利用率不足，部门毛利率持续下滑至 31%水平，其中 FY2021Q4 毛利率为 32.3%；FY2022 至今，随着工厂转型、产能爬坡，另受益于折旧费用减少，公司毛利率持续改善，FY2022Q1 毛利率达33.5%、 Q2 毛利率达 35.4%， 公司毛利率 Q3 指引为基于 Q2 水平进一步改善 0.5-1.5pct。公司预期将通过优化

24、杜伦工厂（Durham）效率、莫霍克谷工厂（Mohawk Valley）投产0200400600800032000202021Wolfspeed部门产品LED 产品照明产品电源和射频产品0%10%20%30%40%50%60%20001920202021合计Wolfspeed部门产品LED 产品照明产品电源和射频产品 8 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 爬坡、产品线过渡至 20

25、0mm 等降本途径达到毛利率 50%以上的远期目标。 图图 8：Wolfspeed 净利润及净利率净利润及净利率 图图 9：Wolfspeed 资产负债率及投资活动现金流资产负债率及投资活动现金流 数据来源：Wind，东吴证券研究所 数据来源：Wind，东吴证券研究所 公司资本支出规模较大，现金流相对充裕。公司资本支出规模较大，现金流相对充裕。公司正处于产品转型、加速研发和固定设备大量投入的阵痛期，资本开支、运营费用较高。FY2022Q1 为公司投资高峰期，公司运营费用为 8600 万美元，主要受到公司对莫霍克谷 200mm 试验线研发投入影响；资本支出为 2.09 亿美元， 莫霍克谷该季度启

26、动成本约为 860 万美元； 而账面现金和其他流动资产约 8.5 亿美元，足以支撑其开支。FY2022Q2，公司持续对 200mm 产品线进行研发和营销投入， 运营费用为 8660 万美元； 随着莫霍克谷产能释放， 资本支出小幅下降，约为 1.44 亿美元；而现金和其他流动资产共约 7 亿美元，仍保持在较充裕水平。 2. 需求端：碳化硅市场空间及发展节奏需求端：碳化硅市场空间及发展节奏 碳化硅材料具有明显的性能优势碳化硅材料具有明显的性能优势，在电动汽车、轨交、电网等领域都具有可观的应在电动汽车、轨交、电网等领域都具有可观的应用前景。用前景。碳化硅是第三代半导体材料，与第一、二代半导体材料相比

27、，具有更宽的禁带宽度、更高的热导率、更高的击穿电场、更高的电子迁移率等性能优势，使得器件有耐高压、耐高温和高频的性能。体现在产品上，导通损耗低，从而提高效率；简化散热，从而减小体积；简化外围组件，从而降低其他成本。随着下游行业对半导体功率器件轻量化、高转换效率、低发热特性需求的持续增加，碳化硅材料、器件已实现从研发到规模化量产的跨越，进入产业化快速发展阶段。 图图 10：碳化硅材料优势及发展趋势：碳化硅材料优势及发展趋势 数据来源： 全球化合物半导体产业竞争格局及未来发展机遇 ，东吴证券研究所 -120%-100%-80%-60%-40%-20%0%-600-500-400-300-200-1

28、000200021净利润（百万美元）净利率（%）0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%-600-500-400-300-01920202021投资活动现金流量净额（百万美元）资产负债率(%)物理指标SiSiC禁带结构间接带隙直接带隙禁带宽度（eV）1.123.26热导率/W/(cm.K)1.54.9击穿场强(V/cm)1070.33电子迁移率/(cm/Vs）1400900高电子迁移率宽禁带简化散热耐高温耐高压耐高频简化外围组件提高效率减小体积导通损耗低降低其他成本物理性质器件性能系统

29、优势发展趋势应用领域更广泛、潜在市场更大宽禁带高热导率高击穿场强物理性质 9 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 碳化硅产业链主要由衬底、外延、器件、应用等环节组成。碳化硅产业链主要由衬底、外延、器件、应用等环节组成。碳化硅晶片作为半导体衬底材料，根据电阻率不同可分为导电型、半绝缘型。导电型衬底导电型衬底可用于生长碳化硅外延片，制成耐高温、耐高压的碳化硅二极管、碳化硅 MOSFET 等功率器件，应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域；半绝缘型衬底半绝缘型衬底可用于生长氮化镓外延片，制成耐

30、高温、耐高频的 HEMT 等微波射频器件，主要应用于 5G 通讯、卫星、雷达等领域。 图图 11：碳化硅产业链：碳化硅产业链 数据来源：天科合达、天岳先进招股书，东吴证券研究所整理 下游需求增长曲线陡峭， 全球碳化硅市场规模持续扩大下游需求增长曲线陡峭， 全球碳化硅市场规模持续扩大。 据 Yole 数据， 到 2025 年，全球电力电子领域碳化硅市场规模将超过 30 亿美元，较 2020 年的 7 亿美元 CAGR 超过 37%。具体到细分领域，随着成本持续下降，碳化硅器件与硅基器件价差逐步缩小，加速进入新能源汽车供应链；碳化硅材料性能优越，能够高效管理热量累积、提升太阳能转换效率，有望加速渗

31、透光伏市场；碳化硅器件具有大功率、高效率的性能优势，应用于铁路和电机驱动器，有望打开轨交市场；受 5G 基础设施建设推动，射频功放器件市场呈现高速增长态势，碳化硅衬底市场前景广阔。 图图 12：全球碳化硅全球碳化硅电力电子电力电子市场规模（百万美元）市场规模（百万美元） 图图 13：全球碳化硅下游应用领域（：全球碳化硅下游应用领域（2020 年）年） 数据来源：Yole，东吴证券研究所 数据来源：Yole，东吴证券研究所 2.1. 电动车电动车 新能源汽车销量及渗透率快速提升，是碳化硅市场的重要驱动力。新能源汽车销量及渗透率快速提升，是碳化硅市场的重要驱动力。能源安全、 “双碳” 、 工业自主

32、三大诉求叠加， 新能源汽车迎来市场驱动拐点， 进入非线性增长新阶段。衬底（晶片）衬底（晶片）外延外延器件、模块器件、模块系统、应用系统、应用碳化硅衬底导电型半绝缘型氮化镓外延碳化硅外延微波射频器件功率器件5G通信、国防等电动汽车、新能源交通航运、风力、太阳能等上游上游中游中游下游下游0%10%20%30%40%50%60%00400050006000201920202021E2022E2023E2024E2025E2026E市场规模（百万美元）增长率射频器件功率器件白色家电新能源汽车工业应用通信国防PFC/电源家电应用/个人电脑500W1MW1MW功率放大器/射频开关/滤

33、波器/LNA5G通信/卫星通信导弹/防御系统/基站1 1- -10MW10MW10MW10MW 10 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 据中汽协和乘联会数据，2021 全年新能源汽车累计销售 352.1 万辆，同比增长 158%，渗透率达 14.8%，较 2020 年提升 9 pct。展望 2022 年，据中科院院士欧阳明高预测，新能源汽车全年销量有望达到 500 万辆，市场渗透率超过 20%。新能源汽车作为碳化硅的新能源汽车作为碳化硅的重要应用终端，拉动市场规模快速增长。重要应用终端，拉动市场规模快速增长。

34、 碳化硅优越特性加持，伴随价格进一步下降，有望加速渗透新能源车产业链。碳化硅优越特性加持，伴随价格进一步下降，有望加速渗透新能源车产业链。碳化硅材料耐高频、易散热、高电流密度、低功率损耗，能够解决新能源汽车轻量化、续航里程、高电平要求等需求痛点，目前主要用于主逆变器，搭载碳化硅功率模块，部分用主要用于主逆变器，搭载碳化硅功率模块，部分用于于 OBC 和和 DC/DC，搭载单管器件。，搭载单管器件。此前影响碳化硅器件放量的主要约束为成本经济性问题，现今随着晶圆生产制造成本下行、与硅基器件价差持续缩小，同时若考虑散热系统成本节约、空间节约、电驱系统性能提升和整车价值跃升等附加价值，碳化硅器件已具有

35、一定竞争优势。 图图 14：中国新能源车销量及增速：中国新能源车销量及增速 图图 15：碳化硅在新能源车中不同环节的应用：碳化硅在新能源车中不同环节的应用 数据来源：中汽协，乘联会，东吴证券研究所 数据来源：罗姆公司，各车企年报，东吴证券研究所 自特斯拉自特斯拉 Model 3 首次使用碳化硅以来，碳化硅越来越受到新能源汽车市场青睐。首次使用碳化硅以来，碳化硅越来越受到新能源汽车市场青睐。特斯拉在 2018 年发布的 Model 3 首次采用了意法半导体供应的碳化硅 MOSFET 器件，被视为碳化硅上车的风向标事件。随后，比亚迪、吉利、现代、广汽、小鹏等车企都发布了搭载 800V 高电压平台的

36、车型，部分车企已经将量产时点定在 2022 年。国内 2020年发布的比亚迪汉纯电动高性能四驱版成为国内首款采用自研碳化硅模块的车型， 功率密度提升了一倍。通用、丰田、一汽等亦提出了采用碳化硅产品的规划。随着碳化硅器件持续降本，更多车型有望使用碳化硅。 图图 16：碳化硅应用于新能源车的优势：碳化硅应用于新能源车的优势 图图 17：搭载碳化硅的新能源车型梳理：搭载碳化硅的新能源车型梳理 数据来源：英飞凌，东吴证券研究所 数据来源：各公司公告，东吴证券研究所 0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%0050060020022

37、E销量（万辆）增长率OBC200022DCDC逆变器大功率DCDC（用于快速充电）SIC SBDSIC SBD+SIC MOSSIC MOSSIC MOSSIC MOSSIC MOSIGBT+Si FRDSIC MOSFET ：高压、高频、高温PCU（动力控制单元）OBC（充电单元）承受更高的充电电压1.应用碳化硅的SiC MOSFET相较主流的SiIGBT能够让升压转换器将动力电池的输出电压更高，让新能源车在中高速工况下也变得高效，带来更长的续航里程2.让逆变器将直流电转变为交流电的频率变得更高3.更高的输出电压可以适配性能更加强劲的驱动电机，有效

38、减小尺寸、体积和重量4.同时碳化硅具有更低的关断损耗，从而减少了发热量。使PCU散热需求降低，缩小PCU 质量体积，释放更多空间并进一步轻量化，延长续航续航更长，性能更强应用优势影响充电时间进一步缩短电池轻量化电池节省冷却系统节省搭载碳化硅的新能源车型搭载碳化硅的新能源车型发布时间发布时间品牌品牌具体应用具体应用特斯拉Model 32018特斯拉电驱主逆变器上，采用了意法半导体供应的650V碳化硅MOSFET器件特斯拉Model Y2020特斯拉动力模块后轮驱动采用了碳化硅MOSFET比亚迪汉EV高性能四驱版2020比亚迪国内首款采用自研碳化硅模块的车型，功率密度提升了一倍特斯拉Model S

39、 Plaid2021特斯拉该款车搭载的碳化硅逆变器助其成为全球现阶段最快的量产车型小鹏G92021小鹏推出的800V平台采用碳化硅器件，可实现充电5分钟，续航200公里C-Power 220s2021中车时代电气该产品是国内首款基于自主碳化硅大功率电驱产品，系统效率最高可达94%蔚来ET72022蔚来搭载碳化硅电驱系统，并将在2022第一季度开始交付宏光MINIEV2021五菱阳光电源2021年5月底发布了碳化硅电机控制器，并且就是miniEV的供应商 11 / 29 东吴证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 碳化硅市场规模测

40、算：碳化硅市场规模测算：随着新能源车销量增长，以及碳化硅在各品牌车中的渗透率提升，碳化硅市场呈现快速增长。仅考虑中国新能源车市场，预计从 2020 的 14.6 亿元增长到 2024 年的 164.7 亿元，年均复合增长率达 83.2%。 图图 18：中国新能源车碳化硅市场规模测算（百万人民币）：中国新能源车碳化硅市场规模测算（百万人民币） 数据来源：比亚迪、特斯拉、蔚来等年报，中汽协，各公司公告，东吴证券研究所测算 2.2. 光伏光伏 全球光伏新增装机容量持续上升，碳化硅应用市场空间广阔。全球光伏新增装机容量持续上升，碳化硅应用市场空间广阔。随着光伏投资成本的下降及发电效率的提升，近年来光伏

41、发电呈高速发展态势，2011 至 2020 年装机容量复合增长率达到 28.9%。根据国际能源署（IEA）数据显示，2020 年全球光伏累计装机容量达到 760.4GW，占全球新增发电装机的三分之一。据 IEA 预估，2021 年全球光伏装机容量新增 156.1GW，为达到 2050 年净零排放，2020 年-2030 年的全球太阳能光伏年均增量须达到 422GW。 碳化硅主要应用于光伏逆变器，可提升转换效率、降低系统成本，有望高速渗透光碳化硅主要应用于光伏逆变器，可提升转换效率、降低系统成本，有望高速渗透光伏市场。伏市场。基于硅基器件的传统逆变器成本虽较低（仅占系统 10%左右） ，却是系统

42、能量损耗的主要来源之一。而碳化硅材料的击穿电压是传统硅的十倍以上，同时具有更高的热导率、更低的导通电阻、栅极电荷，能够承受更高的电压和电流，同时保留了低压硅器件的开关频率优势，确保高转换效率，实现双赢。数据显示，在光伏逆变器中使用碳化硅功率器件可使转换效率从 96%提升至 99%以上， 能量损耗降低 50%以上， 大幅提高设备循环寿命，降低生产成本。据 CASA 预测，到 2048 年，光伏逆变器中碳化硅功率器件占比可达 85%。 新能源车出货量（万辆）20202021 2022E 2023E 2024E其中：（按品牌）特斯拉0市占率11%12%15%17%18%比亚迪1

43、959100120140市占率14%17%18%17%18%国产新势力（CR6）0市占率11%12%15%14%15%其他88208290360400市占率64%59%53%51%50%新能源车出货量合计0800SIC市场空间测算SIC渗透率假设其中：特斯拉91%92%93%95%98%比亚迪20%24%29%35%40%国产新势力（CR6）5%10%15%25%35%其他0%1%3%5%10%主逆变器（Inverter）SIC单车价值（人民币元） 6,000 5,580 5,189 4,826 4,488SIC器件市场规模（百万人民币） 1,092

44、 3,275 6,440 9,604 12,352车载充电机（OBC）SIC单车价值（人民币元） 1,000 930 865 804 748SIC器件市场规模（百万人民币） 182 546 1,073 1,601 2,059直流转换器（DCDC）SIC单车价值（人民币元） 1,000 930 865 804 748SIC器件市场规模（百万人民币） 182 546 1,073 1,601 2,059中国新能源车SIC器件市场规模（百万人民币） 1,456 4,367 8,587 12,805 16,469中国新能源车用SIC器件市场增速200%97%49%29% 12 / 29 东吴证券研究所东

45、吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 图图 19：全球光伏新增装机量及增速：全球光伏新增装机量及增速 图图 20：碳化硅应用于光伏领域的优势：碳化硅应用于光伏领域的优势 数据来源：IEA，东吴证券研究所 数据来源：天科合达招股书，阳光电源，东吴证券研究所 经我们测算，经我们测算，碳化硅在光伏领域碳化硅在光伏领域应用潜在成长空间较大应用潜在成长空间较大。碳化硅在光伏领域中主要应用于组串式光伏逆变器和集中式光伏逆变器。我们参考 CIIA 光伏逆变器中的组串式和集中式的占比、CASA 预测的碳化硅在光伏逆变器的渗透率，测算全球光伏领域碳化硅市场

46、规模，2025 年有望达到 75.4 亿人民币。 图图 21：全球光伏用碳化硅市场规模测算（：全球光伏用碳化硅市场规模测算（2020-2025E） 数据来源：前瞻产业研究院，东吴证券研究所测算 2.3. 轨交轨交 牵引变流器是机车大功率交流传动系统的核心装备，牵引变流器是机车大功率交流传动系统的核心装备，碳化硅器件由于具有高温、高碳化硅器件由于具有高温、高频和低损耗特性，能够降低牵引变流器综合能耗，提升系统的整体效能，符合轨道交通频和低损耗特性，能够降低牵引变流器综合能耗，提升系统的整体效能，符合轨道交通大容量、轻量化和节能的应用需求。大容量、轻量化和节能的应用需求。据西门子为期一年的碳化硅技

47、术测试成果，碳化硅电车在操作过程中噪音水平较低，且能源消耗减少约 10%；经装车试验测试，中车株洲所与深圳地铁集团联合研发的地铁列车全碳化硅牵引逆变器在节能化方面表现优异， 同比硅基 IGBT 牵引逆变器的综合能耗降低 10%以上，中低速段噪声下降 5 分贝以上，温升降低 40以上。 碳化硅在轨道交通已有大量碳化硅在轨道交通已有大量应用应用案例案例。截至 2021 年 12 月，国内已有至少 8 条列车线路采用了碳化硅技术， 日本、 欧洲的轨交牵引系统也大面积采用了碳化硅， 仅 2021 年下半年，日本推出了搭载碳化硅车载设备、主电路设备的 E131 Series 500 系列列车；搭载碳化硅

48、牵引变流器的德国慕尼黑 Avenio 有轨电车已通过测试，正式投入使用；欧洲PINTA 项目将重点在双系统有轨电车中使用碳化硅，有望在整个欧洲推广。此外，碳化硅逐步进入高铁领域，如日本 N700S 新干线、西门子 Velaro 列车已引入碳化硅；2019年底，Cree 与 ABB 宣布达成合作，助力 Wolfspeed 进入高铁等市场。 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%05002011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021E2022E全球光伏新增装机容量（GW）全球光伏累计装机-yoy

49、20202021E2022E2023E2024E2025E世界光伏新增装机量（GW)129.0156.1200.0240.0266.7293.3组串式逆变器占比60%60%65%65%70%70%组串式逆变器价格（元/W）0.460.430.410.390.380.37集中式逆变器占比40%40%35%35%30%30%集中式逆变器价格（元/W）0.260.240.230.220.210.20渗透率12%15%20%30%36%40%碳化硅在光伏逆变器的价值量占比20%20%20%20%20%20%光伏碳化硅市场规模（亿元）11.716.627.747.963.775.4 13 / 29 东吴

50、证券研究所东吴证券研究所 请务必阅读正文之后的免责声明部分请务必阅读正文之后的免责声明部分 行业深度报告 节能、高效助推碳化硅渗透，政策节能、高效助推碳化硅渗透，政策环境积极助力环境积极助力。根据中国城市轨道交通协会的数据，如果全国城轨全面采用碳化硅，仅 2019 年就可节省 15.26 亿度电，节省的电量足够整个北京的轨道交通使用。碳化硅渗透轨道交通得到政策支持，2021 年 8 月，交通运输部提出和发布的预期成果包括： 形成碳化硅器件应用技术路线及电力电子变压器应用技术路线；通过 3-5 年时间，在动车和城轨牵引系统中完成碳化硅 MOSFET 装车应用。 据我们测算，仅在轨交牵引变流器领域