1、2022 年深度行业分析研究报告 2/32 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

2、. 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 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

3、 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 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

4、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 . 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

5、 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 占据半绝缘 SiC 衬底 60%以上市场份额（2018 年） . 16 rXqWOAeYjYzW9PaO7NnPpPnPtReRrRsReRpPsRaQnNxOwMnMzQMYo

6、NvM 3/32 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

7、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

8、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 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

9、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

10、 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 4/32 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，

11、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 （GaN） 、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

12、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

13、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。 5/32 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

14、.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 800 400 800 300 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

15、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

16、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,预计需求于 2023 年开始快速爆发。 6/32 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

17、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 SiSiC 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

18、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 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

19、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：Wolfspeed，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%，

20、此前为 82%） 7.1 20 25 45 0020年2024E2025E2026E 7/32 图图 6：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

21、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 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） 8/32 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

22、程能够超过 1000 公里。 2 江淮汽车 2021 年 4 月江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

23、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 9/32 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、

24、价值量最大环节，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 S

25、iC 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。 10/32 图图 10：外延片示意图：外延片示意图

26、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、国防应用、数据传输、航空航天。导电型碳化硅器件导电型碳

27、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 11/32 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 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

28、 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

29、 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

30、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%； 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）

31、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； 12/32 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/ /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

32、 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 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% 2

33、3% 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 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 23123

34、1 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 9

35、6%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 CASA 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%，

36、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 13/32 图图 16：碳化硅功率器件在碳化硅功率器件在光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

37、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

38、%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) 14/32 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

39、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 202

40、5E 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% 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

41、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+ +光伏逆变器领域光伏逆变器领域 2 2025025 年市场空间达年市场空间达 2 26 61 1 亿元。亿元。行业行业供需缺口供需缺口较大较大，产能扩张需求势在必行。，产能扩张需求势在必行。据 CASA Research 整理，2019 年有 6家国际巨头宣布了 12 项扩产，主要为衬底产

42、能的扩张，其中最大的项目为科锐公司投资近 10 亿美元的扩产计划，分别在北卡罗来纳州和纽约州建造全新的可满足车规级标准的 8 英寸功率和射频衬底制造工厂。 15/32 表表 5：中国中国主要主要 SiC 衬底项目布局情况统计衬底项目布局情况统计 可比公司可比公司 项目名称 主要内容 投资总额（万元） 周期规划及量产时间 晶盛机电晶盛机电 碳化硅衬底晶片生产基地项目 形成年产40万片的6英寸及以上尺寸的导电型和半绝缘型碳化硅衬底晶片生产线 336000 建设期 5 年，运营第三年达产 30%，第七年起达产 100% 天岳先进天岳先进 碳化硅半导体材料项目 新增碳化衬底材料产能约 30 万片/年

43、250000 2021 年始建设，建设期为 6 年计划于 2022 年试生产 2026 年 100%达产 天科合达天科合达 第三代半导体碳化硅衬底产业化基地建设项目 形成年产12万片6英寸碳化硅晶片，其中 6 英寸导电型碳化硅晶片约为 8.2 万片，6 英寸半绝缘型碳化硅晶片约为 3.8 万片 95706 2020 年 8 月项目正式开工建设。建设期 2 年，第 3 年开始投产，第 5 年达产 露笑科技露笑科技 新建碳化硅衬底片产业化项目 形成年产 8.8 万片碳化硅衬底片的生产能力 69456 项目建设期 2 年，计划 T+4 年完全达产 第三代功率半导体（碳化硅）产业园项目 形成年产24万

44、片6英寸导电型碳化硅衬底片的生产能力 210000 项目建设期 2 年，计划 2021 年 9 月实现小批量生产 资料来源：各公司公告，浙商证券研究所 2.2. 竞争格局：国内外差距逐步缩小，国产替代可期竞争格局：国内外差距逐步缩小，国产替代可期 SiSiC C 衬底衬底供应商竞争格局：海外龙头垄断供应商竞争格局：海外龙头垄断、实现、实现 6 6 英寸规模化供应、向英寸规模化供应、向 8 8 英寸进军。英寸进军。国产厂家以小尺寸为主、向国产厂家以小尺寸为主、向 6 6 英寸进军英寸进军。 导电型导电型 SiSiC C 衬底（主要应用于新能源车、光伏等领域）衬底（主要应用于新能源车、光伏等领域）

45、 1) 全球市场：全球市场：美国科锐公司（Wolfspeed）占据了 60%以上的市场份额，基本控制了国际碳化硅单晶的市场价格和质量标准。其他公司包括：美国二六（II-VI）、德国SiCrystal AG、道康宁（Dow Corning）、日本新日铁等。主流产品已经完成从 4 寸向 6 寸的转化。 2) 国内国内公司公司：总体处于发展初期，主要以 4 英寸小尺寸产能为主。2018 年，天科合达以 1.7%的市场占有率排名全球第六、国内第一。其他公司包括山东天岳、河北同光、世纪金光、中电集团 2 所等。 半绝缘型半绝缘型 SiSiC C 衬底（主要应用于衬底（主要应用于 5G5G 射频等领域）射

46、频等领域） 全球市场全球市场美国科锐（WOLFSPEED）、贰陆公司（II-VI）依旧合计占据近 70%的市场份额。国内公司山东天岳国内公司山东天岳已挤进全球前三，已挤进全球前三，2020 年市占率达 30%。 16/32 图图 20：Wolfspeed 占据半绝缘占据半绝缘 SiC 衬底衬底 60%以上市场份额以上市场份额 图图 21：山东天岳占据导电型山东天岳占据导电型 SiC 衬底衬底 33%市场份额市场份额 资料来源：Yole，浙商证券研究所 资料来源：Yole，浙商证券研究所 国内外差距缩小，进口替代可期。国内外差距缩小，进口替代可期。由于全球行业龙头企业在碳化硅领域起步较早，各尺寸

47、量产推出时间方面，国内与全球行业龙头企业存在差距：以天岳先进的半绝缘型碳化硅衬底为例，在 4 英寸至 6 英寸衬底的量产时间上全球行业龙头企业分别早于天岳 10 年以上及 7 年以的时间。但可以观察到但可以观察到： 1） 目前主流的 6 英寸 SiC 衬底国外起步于 2010 年左右，SiC 领域国内外整体差距小于传统硅基半导体，国内迎头赶上龙头企业的机会更大。国内迎头赶上龙头企业的机会更大。 2） 在在 SiSiC C 衬底往大尺寸发展的趋势中，可观察到国内企业已迎头赶上，国内外差距正衬底往大尺寸发展的趋势中，可观察到国内企业已迎头赶上，国内外差距正在缩小在缩小（举例：天岳 6 英寸衬底与龙

48、头量产时间差距已小于 4 英寸，预计 8 英寸国内外量产时间差距有望进一步缩小）。 表表 6：国内企业起步时间较晚，但差距在逐渐缩小国内企业起步时间较晚，但差距在逐渐缩小 公司名称公司名称 4 4 英寸英寸 6 6 英寸英寸 8 8 英寸英寸 具备量产能具备量产能力时间力时间 早于天岳年早于天岳年数数 具备量产能具备量产能力时间力时间 早于天岳早于天岳年数年数 具备量产能力具备量产能力时间时间 科锐公司 1999 年 16 年 2009 年 10 年 2015 年 贰陆公司 2005 年 10 年 2012 年 7 年 2019 年 天岳先进 2015 年 - 2019 年 - 尚不具备量产能

49、力 资料来源：天岳先进招股说明书，浙商证券研究所 目前海外龙头已向 8 吋发力（下游客户车规级为主），国内小尺寸为主、6 吋有望未来 2-3 年具备大规模量产能力（下游客户工业级为主）。 62%16%12%4%2%2%1%1%1%CreeII-VISiCrystalDowShowaDenko天科合达山东天岳Norstel其他33%30%36%1%Cree山东天岳II-VI其他 17/32 表表 7：市场主要碳化硅衬底公司尺寸进展、及订单情况市场主要碳化硅衬底公司尺寸进展、及订单情况 公司公司 4 4 英寸英寸 （导电型衬（导电型衬底）底） 6 6 英寸英寸 （导电型衬底）（导电型衬底） 8 8

50、 英寸英寸 （导电型衬底）（导电型衬底） 订单情况订单情况 CREE（科锐） 量产 量产 具备量产能力，预计2022年量产 目前公司已经达成了总额超过 13 亿美元的碳化硅材料供应长期协议，主要客户包括英飞凌、ST II-VI（高意） 量产 量产 已成功研制 2019 年，公司签署总额超 1 亿美金碳化硅衬底长年合作订单，为 5G 基站氮化镓功率器件提供碳化硅衬底；2021 年 11 月，与天域半导体达成战略合作，供应 150nm SIC 衬底 天科合达 量产 量产 在研 与东莞天域签定 5389 万元碳化硅晶片合同； 与三安集成 3000 万元碳化硅晶片合同履行完毕，再签 2628 万元碳化