1、请阅读最后一页的免责声明 1 2022 年年 03 月月 17 日日 证券研究报告证券研究报告行业深行业深度度报告报告 第三代第三代半导体半导体行业行业 下游需求驱动，国产替代先行，下游需求驱动，国产替代先行，SiSiC C 迎迎政策发展政策发展机遇机遇期期 第三代第三代半导体半导体行行业业深度报告深度报告 看看好好 投资要点投资要点 为什么为什么要重视要重视碳化硅材料？碳化硅材料？一方面，硅基半导体面临摩尔定律失效，碳化硅作为第三代半导体材料，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等性能优势，在高温、高压、高频领域表现较为优异，有望成为未来技术突破的主要方向。另一方面，碳化硅器件以

2、衬底为核心，在晶圆制造中成本占比约 55%，对半导体设备要求相对较低，有利于规避国内半导体设备被卡脖子的问题，是未来国内半导体产业弯道超车的方向。此外，第三代半导体在国防领域有重要应用，受到瓦森纳协定的严格禁运和封锁，是国产替代必须突破的领域。目前，十四五规划明确提出要大力发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体产业，科技部、工信部等重要部委也已相继出台细则文件，在政策大力支持下，十四五期间有望成为国内第三代半导体产业大步发展的时代。与与 SiSi 基产品价差持续缩小，基产品价差持续缩小，下游下游新能源汽车和光伏需求旺盛新能源汽车和光伏需求旺盛，未来五年未来五年行业行业复合增速达复合增速达 34%34

3、%。碳化硅晶圆已逐渐过渡到 6 英寸，与 Si 基产品价差持续缩小，价格约为同类型 Si 基产品的4 倍，未来产品价格降幅有望每年保持在 10%-20%，3-5 年内逐渐降为 Si 基产品的 2 倍左右，极具替代性价比。新能源汽车和光伏是碳化硅下游核心应用领域，国家双碳战略下，行业景气度较高，是拉动 SIC 器件需求的下游核心应用。根据 Yole数据，2020 年，SiC 器件市场规模为 5.96 亿美元，至 2025 年，行业规模有望增长到 25.62 亿美元，年复合增速达 33.6%。行业集中度高，美企占据核心话语权，政策支持和产业龙头扶行业集中度高，美企占据核心话语权，政策支持和产业龙头

4、扶持下国内厂商开始崛起。持下国内厂商开始崛起。碳化硅长晶难度高、速度慢，且切割难度大，碳化硅衬底行业技术壁垒高，目前全球碳化硅衬底市场高度集中，美企占据核心话语权，Wolfspeed（美国）是全球碳化硅龙头企业，占据全球半绝缘型碳化硅衬底 33%的市场份额和导电型碳化硅衬底 62%的市场份额，在全球碳化硅衬底市场数据（市场数据（20202 22 2- -0 03 3- -1 16 6） 行业指数涨幅行业指数涨幅 近一周 0.42% 近一月 -0.26%近三月 -18.17%重点重点公司公司 公司名称公司名称 公司代码公司代码 天岳先进 688234.SH 斯达半导 603290.SH 行行业指

5、数业指数走势图走势图 数据来源：Wind，国融证券研究与战略发展部 相关报告相关报告 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 2 领域拥有绝对的话语权。国内企业起步较晚，量产时间相对滞后，但依靠国家政策和国内下游龙头企业扶持，目前均已能够达到 6 英寸量产水平，且同尺寸衬底技术参数已与国际龙头相差不大，产品质量达到国际先进水平。目前，天岳先进是国内半绝缘型衬底龙头企业，近两年发展迅速，在半绝缘型衬底领域全球市占率从 2019 年的 18%大幅提升至 30%。天科合达是国内导电型碳化硅衬底龙头企业，乘国内新能源发展东风，导电型碳化硅衬底全球市占率达到 1.7%

6、。 投资建议投资建议：碳化硅衬底作为 SiC 器件核心材料，受到海外严格禁运和封锁，是国产替代必须突破的领域，目前国内政策支持文件已相继落地，十四五期间行业有望迎来大步发展。此外，SiC基产品与Si基产品价差持续缩小， 未来将极具替代性价比，伴随国家双碳战略，下游新能源汽车和光伏行业需求旺盛，碳化硅渗透率有望快速提升。建议关注国内半绝缘型衬底龙头企业天岳先进，导电型碳化硅衬底龙头企业天科合达，以及战略布局 SiC 的 IGBT 龙头斯达半导。 风险因素：风险因素：新能源汽车、光伏等下游需求不及预期；中美科技争端加剧，海外技术、设备和原材料封锁升级；新产品和技术研发不及预期；国产厂商产能扩产不及

7、预期；碳化硅器件渗透不及预期等。 TXmVrVfUhUrZdU0V9Y6M8Q6MpNqQnPsQlOnNnOeRoMtQ7NmMyRuOnQqOxNnOpR证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 3 目目 录录 1.1.宽禁带半导体材料，衬底为核心，未来有望实现宽禁带半导体材料，衬底为核心，未来有望实现“弯道超车弯道超车” . 6 1.1 宽禁带性能优越，第三代半导体为未来技术突破方向 .6 1.2 衬底材料为核心，行业技术壁垒高，有望实现弯道超车 .8 2.2.国产替代需求迫切，与国产替代需求迫切，与 SiSi 基价差持续缩小，下游需求旺盛驱动行业高景气

8、基价差持续缩小，下游需求旺盛驱动行业高景气 . 10 2.1 海外严格技术封锁，国产替代势在必行，政策支持已相继落地 .10 2.2 与 Si 基产品价差持续缩小，SiC 半导体渐具替代性价比 .13 2.3 下游新能源汽车和光伏需求旺盛，行业高景气度未来可期 .15 3.3.美企占据核心话语权，政策和产业龙头扶持下国内厂商开始崛起美企占据核心话语权，政策和产业龙头扶持下国内厂商开始崛起 . 18 3.1 行业集中度高，美企占据核心话语权，国产厂商崭露头角 .18 3.2 国内起步较晚，龙头厂商奋起直追，技术水平达到国际先进 .20 4.4.重点公司介绍重点公司介绍 . 21 4.1 天岳先进

9、：国内半绝缘型碳化硅衬底龙头，募投项目解决产能瓶颈 .21 4.2 斯达半导：国内 IGBT 模块龙头，与国际龙头深度合作战略布局 SiC .24 5.5.投资建议投资建议. 26 6.6.风险提示风险提示. 26 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 4 插图目录插图目录 图 1：硅基与碳化硅基 MOSFET 对比（1000V 电压） . 8 图 2：硅基 IGBT 与碳化硅 MOSFET 对比（40kHz 开关频率） . 8 图 3：Si 前道工序中晶圆制造设备/工艺成本占比 50% . 9 图 4：SiC MOSFET 前道工序中衬底成本占比高达 5

10、5% . 9 图 5：碳化硅衬底制作流程 . 10 图 6：SiC vs GaN vs Si 在电力电子器件中的渗透率 . 13 图 7：科锐公司碳化硅衬底尺寸演进时间表 . 14 图 8：SiC 终端器件价格变化趋势 . 15 图 9：全球新能源汽车销量及渗透率预测 . 16 图 10：全球光伏装机量预测 . 16 图 11：碳化硅衬底可分为半绝缘型衬底和导电型衬底 . 17 图 12：半绝缘型碳化硅衬底全球市场规模 (万片) . 17 图 13：半绝缘型碳化硅衬底市场规模（亿美元） . 17 图 14：导电型碳化硅衬底全球市场规模 (万片) . 18 图 15：导电型碳化硅衬底全球市场规模

11、 (亿美元) . 18 图 16：半绝缘型碳化硅衬底市场竞争格局 . 19 图 17：导电型碳化硅衬底市场竞争格局（2018） . 19 图 18：公司碳化硅衬底可分为半绝缘型和导电型衬底 . 22 图 19：天岳先进半绝缘型衬底业务收入占比近 80% . 22 图 20：2018-2021 年公司营业收入年复合增速达 54% . 22 图 21：2021 年公司净利润实现扭亏为盈 . 22 图 22：天岳先进前两大客户收入占比超 65% . 23 图 23：公司募投项目建设规划 . 24 图 24：2016-2020 年公司营收年复合增速达 34% . 24 图 25：2016-2020 年

12、公司净利润年复合增速达 36% . 24 图 26：公司自研芯片数量和金额占比已超 50% . 25 图 27：公司毛利率逐年稳健提升 . 25 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 5 表格目录表格目录 表 1：第三代半导体材料以 SiC 和 GaN 为主 . 6 表 2：三代半导体材料的指标参数对比 . 7 表 3：国家层面第三代半导体产业发展支持政策 . 11 表 4：地方政府第三代半导体产业发展支持政策 . 11 表 5：天岳先进碳化硅衬底良率水平 . 14 表 6：SiC 下游应用领域市场规模及增速（百万美元） . 15 表 7：海内外主要碳化硅

13、衬底生产厂商情况 . 19 表 8：海内外主要碳化硅衬底生产厂商具备量产能力时间 . 20 表 9：6 英寸半绝缘型碳化硅衬底技术指标参数对比 . 20 表 10：6 英寸导电型碳化硅衬底技术指标参数对比 . 21 表 11：天岳先进核心客户简介 . 23 表 12：公司非公开发行股票募集资金使用计划 . 25 表 13：相关标的汇总表（市值、股价对应日期：2022 年 03 月 10 日） . 27 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 6 1 1. .宽禁带半导体材料，宽禁带半导体材料，衬底为核心，衬底为核心，未来有望未来有望实现实现“弯道超车弯道超车

14、” 1 1. .1 1 宽禁带性能优越，宽禁带性能优越，第三代半导体为未来第三代半导体为未来技术技术突破突破方向方向 硅基半导体面临摩尔定律失效， 第三代半导体材料有望成为未来突破的主硅基半导体面临摩尔定律失效， 第三代半导体材料有望成为未来突破的主要方向。要方向。 目前市场上的半导体材料以硅基为主， 根据摩尔定律， 当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔 18-24 个月便会增加一倍，性能也将提升一倍，但随着台积电在 1nm 及以下芯片方面取得重大进展，硅基半导体未来将面临着摩尔定律失效的问题， 主要因为1颗原子的直径大小约为0.1nm，在 1nm 制程下， 一条线可容纳不到

15、10 颗原子， 只要其中有一个原子存在缺陷，就会影响到产品良率。而以碳化硅和氮化镓为主的第三代半导体材料性能更加优异，且热导性能高，在小型化和轻量化方面更有优势，将成为下一代半导体材料的主要方向。 半导体材料起于上世纪 50 年代，最初以锗为主，世界上第一只晶体管就是由锗作为半导体材料，但由于硅在自然界的储量非常丰富，产品价格更低，且锗基半导体虽然电子能级更好，导电性能更强，但热导能力较弱，发热现象较为明显，所以硅基半导体成为第一代半导体材料的核心。目前，世界上绝大多数的半导体器件均以硅作为基础材料进行制造，占据全球半导体产品 90%以上的市场份额，广泛应用于集成电路及部分功率半导体等低压、低

16、频、低功率领域，下游涵盖消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等。 第二代半导体材料以砷化镓和锑化铟为主，为化合物半导体，砷化镓是典型代表。 第二代半导体材料电子迁移率较高， 生长工艺成熟， 但禁带宽度较小，击穿电场低，且材料有毒，易造成环境污染，在高温、高频、高功率领域应用比较受限，而在高频、高速领域应用较广，如卫星通讯、移动通讯以及光通讯等。 第三代半导体材料以碳化硅和氮化镓为主，为宽禁带半导体材料，与前两代半导体材料相比， 第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、 更高的击穿电场、更高的热导率，在高温、高压金额高频领域表现较为优异，广泛应用于新能源汽车、5G 宏基站、光伏、风电、高铁等领域。

17、 表 1：第三代半导体材料以 SiC 和 GaN 为主 半导体材料半导体材料 材料类型材料类型 下游应用下游应用 第一代材料 硅 Si 锗 Ge 以硅基材料为主，制备工艺较为成熟，且自然界储备量大，成本较低，目前应用最为广泛，包括集成电路、功率半导体，下游涵盖消费电子、通信、光伏、军事以及航空航天等多个领域。 第二代材料 砷化镓 GaA 磷化铟 InP 以砷化镓为主，电子迁移率较高，生长工艺成熟，但资源比较稀缺，材料有毒性，易造成环境污染，主要用于制造高频、高速以及大功率电子器件，在卫星通讯、移动通讯以及光通讯等领域有较为广泛的应用。 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最

18、后一页的免责声明 7 第三代材料 碳化硅 SiC 氮化镓 GaN 以碳化硅和氮化镓为主，是宽禁带半导体材料，适用于高温、高压、高频领域，在新能源汽车、5G 宏基站、光伏、风电和高铁等领域应用较广，但目前产业尚处发展初期，良率低，成本较高。 数据来源：公开市场整理，国融证券研究与战略发展部 与硅基材料相比，以碳化硅和氮化镓为代表的第三代半导体材料的耐高压、耐高温、高频和高热导率性能更好。 耐高压：碳化硅和氮化镓材料的击穿电场强度均在 3MV/cm 及以上，是硅基材料的 10 倍， 击穿电场强度大， 碳化硅基器件可以极大地提高耐压容量、工作频率和电流密度， 并大大降低器件的导通损耗， 所以非常适用

19、于 5G 基站、轨交交通、光伏风电等高压领域。 耐高温：半导体器件在高温下易产生载流子的本征激发现象，造成器件失效，而半导体材料的禁带宽度越大，器件的极限工作温度就越高，碳化硅和氮化镓的禁带宽度分别为 3.2eVh、3.4eV，而硅的禁带宽度仅为 1.12eV，大约为碳化硅和氮化镓禁带宽度的 1/3，较高的禁带宽度可以保证碳化硅和氮化镓器件在高温条件下工作的可靠性。目前，硅器件的极限工作温度一般不能超过300，而碳化硅器件的极限工作温度可以达到 600以上，耐高温效果极为显著。 高热导性：高热导率有助于半导体器件的散热，实现快速降温，在同样的输出功率下， 能够使半导体器件保持更低的温度， 所需

20、的散热设计要求更低，便于简化器件终端的冷却系统，有助于实现半导体器件的小型化和轻量化，所以同规格下对制程的要求更低。目前，碳化硅的热导率超过硅的 3 倍，散热性能性好，无需复杂的散热设计需求，节省器件空间，更容易向集成化、小型化方向发展。 高频性能：漂移速度是指一个电子因为电场的关系而移动的平均速度，电子漂移速度越快，工作频率越高。碳化硅和氮化镓的饱和电子漂移速率超过硅基材料的 2 倍，能够实现更高的工作频率和更高的功率密度。 表 2：三代半导体材料的指标参数对比 指标参数指标参数 硅硅 （第一代）（第一代） 砷化镓砷化镓 （第二代）（第二代） 碳化硅碳化硅 （第三代）（第三代） 氮化镓氮化镓

21、 （第三代）（第三代） 禁带宽度 （eV） 1.12 1.43 3.2 3.4 饱和电子漂移速率 （107cm/s） 1 1 2 2.5 热导率 （Wcm-1K-1 ） 1.5 0.54 4 1.3 击穿电场强度 （MV/cm） 0.3 0.4 3.5 3.3 数据来源：天岳先进招股书，国融证券研究与战略发展部 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 8 此外，根据 CREE 公司数据，碳化硅衬底器件体积小，在相同的规格下，碳化硅基 MOSFET 尺寸仅为硅基 MOSFET 的 1/10， 大幅缩小了同规格器件的制程要求。同时，由于碳化硅拥有较高的禁带宽度，

22、碳化硅器件可进行重掺杂，导通电阻可至少降低至原来的 1/100。并且，根据应用材料数据，由于碳化硅具有较高的能量转换效率，且不会随着频率的提高而降低，碳化硅器件的工作频率可以达到硅基器件的 10 倍，相同规格的碳化硅基 MOSFET 较硅基 IGBT 的总能量损耗可大大降低 70%。 同时，在新能源汽车领域，相较于硅基 IGBT，碳化硅 MOSFET 电动车的续航里程更长。 在一般城市路况下， 碳化硅 MOSFET 相较于硅基 IGBT 能够节省 77%的能量损耗，在高速路况下，碳化硅 MOSFET 相较于硅基 IGBT 能够节省 85%的能量损耗，能量损耗的减少使得碳化硅 MOSFET 的电

23、动车相较于硅基 IGBT 电动车的续航里程提升 5-10%，电池成本节省超过 400 美元。 图 1：硅基与碳化硅基 MOSFET 对比（1000V 电压） 图 2：硅基 IGBT 与碳化硅 MOSFET 对比（40kHz 开关频率） 数据来源：科锐公司官网，国融证券研究与战略发展部 数据来源：应用材料官网，国融证券研究与战略发展部 但是，我们需要强调的是，各代半导体材料的产品性能、成本和技术成熟程度不同，其下游应用方向和领域也有所差异。目前市场上的半导体仍以第一代硅基材料为主，产品占比超过 90%，第二代和第三代半导体材料在高温、高压和高频领域更多是作为有效补充，但随着摩尔定律失效，以及第三

24、代半导体产品成本的降低，未来有望逐渐替代部分硅基半导体市场份额。 1 1. .2 2 衬底材料为核心衬底材料为核心， 行业技术壁垒高， 行业技术壁垒高， 有望实现弯道超车， 有望实现弯道超车 第三代半导体以衬底材料为核心，对晶圆设备要求相对较低，有助于实现第三代半导体以衬底材料为核心，对晶圆设备要求相对较低，有助于实现“弯道超车弯道超车” 。 根据 Telescope Magazine 数据， 在硅基半导体晶圆制造过程中，设备/工艺成本占比高达 50%，是硅基半导体制造的核心，而国内半导体产业由于起步较晚，目前与海外半导体巨头差距甚大，尤其在上游设备领域，国产化率整体不及 20%，而用于先进制

25、程的 EUV 光刻机国产化率更是为 0，是国内产业严重被卡脖子的环节。而在第三代半导体中，晶圆制造的核心在衬底，衬底 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 9 成本在 SiC MOSFET 前道工序中占比高达 55%，是第三代半导体材料的核心，而工艺占比仅 15%，对半导体设备的要求大幅降低。目前，全球第三代半导体产业尚处发展初期，国内和国际巨头公司之间的整体技术差距相对较小，制约行业快速发展的关键因素在上游衬底材料端，国内有望借助在半导体衬底材料端的突破绕开海外传统技术壁垒，实现在半导体领域的“弯道超车” 。 图 3：Si 前道工序中晶圆制造设备/工艺成

26、本占比 50% 图 4：SiC MOSFET 前道工序中衬底成本占比高达 55% 数据来源：Telescope Magazine，国融证券研究与战略发展部 数据来源：CICD 2021，华润微，国融证券研究与战略发展部 碳化硅衬底的难点在于长晶和切割，技术壁垒高。碳化硅衬底主要是以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料， 采用物理气相传输法 （PVT） 生长碳化硅晶锭，然后通过滚磨、切割、研磨、抛光、清洗等工序加工制成碳化硅晶片。在碳化硅衬底制作过程中，难点主要在长晶和切割两个环节： 难点 1：长晶形态控制。碳化硅长晶过程需要在密闭高温腔体内进行原子有序排列并完成晶体生长，长晶温度超过 2000，且晶体

27、生长过程中需要精确控制硅碳比、生长温度梯度、晶体生长速率以及气流气压等参数，目前已知的 SiC 晶体结构形态就有超过 200 多种，但仅 4H-SiC 晶型可以用来制造 SIC衬底，晶体生长过程中需要对周围环境进行精准控制，控制难度极大，单一参数的略微变动就会产生不同晶型结构的 SIC， 造成多晶型夹杂， 导致产出的 SIC晶体不合格。同时，碳化硅晶体生长的扩径技术难度极大，随着晶体尺寸的扩大，其生长难度工艺呈几何级增长。所以，与硅基晶圆已经发展到 12 英寸不同，目前碳化硅晶圆仍以 4-6 英寸为主。 难点 2：晶体切割与处理。碳化硅硬度与金刚石接近，切割、研磨、抛光技术难度大，在使用金刚石

28、细线将碳化硅晶棒切割成满足客户需求的不同厚度的切割时，需保证稳定获得低翘曲度和弯曲度的晶片的同时，还需在研磨和抛光工艺中控制晶片的平整度，比较注重产品和工艺的 Knowhow 能力，工艺水平的提升需要长期的研发和经验积累。 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 10 图 5：碳化硅衬底制作流程 数据来源：天科合达招股书，国融证券研究与战略发展部 此外，由于碳化硅衬底主要应用于新能源汽车、光伏、通信及国防领域，产品可靠性要求较高，产品导入周期和验证周期一般都比较长。根据 Wolfspeed 数据，碳化硅衬底从样品到稳定批量供货大约需要 5 年时间，车规级验证

29、周期更长，碳化硅市场的行业壁垒相对较高。但是，目前国内外碳化硅产业发展代际差较小，未来有望成为国内半导体产业“弯道超车”的方向。 2 2. .国产替代需求迫切，国产替代需求迫切， 与与 SiSi 基价差持续缩小基价差持续缩小， 下游， 下游需求旺盛驱动行业高景气需求旺盛驱动行业高景气 2 2. .1 1 海外海外严格严格技术封锁， 国技术封锁， 国产产替代势在必行，替代势在必行， 政策支持政策支持已已相相继继落地落地 第三代半导体国防战略意义重大， 瓦森纳协定严格禁运和封锁，国产第三代半导体国防战略意义重大， 瓦森纳协定严格禁运和封锁，国产替代势在必行替代势在必行。 第三代半导体材料为宽禁带半

30、导体， 除了在新能源汽车、 光伏、轨道交通等民用领域有广阔应用外，第三代半导体在国防领域有重要应用，是有源相控阵雷达、毫米波通信设备、激光武器、 “航天级”固态探测器等军事装备中的核心组件，2008 年瓦森纳协定就对国内第三代半导体材料进行了明确的限制，部分西方发达国家作为协定成员国对我国实施严格禁运。除了最先进的设备以外，华裔工程师也很难进入欧美等知名半导体公司的核心部门，相关并购也会受到西方发达国家的严格审查，以防技术泄露，国内产业发展必须靠独立自主。 国家顶层规划已经出台，地方支持政策相继落地，十四五期间第三代半导国家顶层规划已经出台，地方支持政策相继落地，十四五期间第三代半导体将迎来大

31、发展时代。体将迎来大发展时代。2021 年 3 月， 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要发布，其中明确提出要大力发展碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体产业。目前，在国家十四五产业规划的基础上， 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 11 科技部、工信部等重要部委，已相继出台细则文件，大力支持第三代半导体材料产业发展，从国家层面指明了第三代半导体产业支持方向。此外，继国家顶层政策落地后，目前，北京、上海、广东、湖南、山东等国内主要省市均出台了相关政策支持碳化硅等第三代半导体产业发展的配套政策，在政策大力支持下，十四五期间有

32、望成为国内第三代半导体产业大步发展的时代。 表 3：国家层面第三代半导体产业发展支持政策 时间时间 部门部门 政策文件政策文件 第三代半导体相关政策内容第三代半导体相关政策内容 2021.3 全国人大 中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要 科技前沿领域攻关专栏中提到：“集成电路设计工具、重点装备和高纯靶材等关键材料研发，集成电路先进工艺和绝缘栅双极性晶体管（IGBT）、微机电系统（MEMS）等特色工艺突破，先进存储技术升级，碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。” 2021.12 科技部 国家重点研发计划“新型显示与战略性电子材料”重点专项2021 年度公开指

33、南拟立项项目公示清单 公示清单涵盖 22 个项目，其中包括“面向大数据中心应用的 8 英寸硅衬底上氮化镓基外延材料、 功率电子器件及电源模块关键技术研究”、“大尺寸 SiC 单晶衬底制备产业化技术”、“基于氮化物半导体的纳米像元发光器件研究”、“中高压 SiC 超级结电荷平衡理论研究及器件研制” 、“晶圆级 Si(100)基 GaN 单片异质集成关键技术研究”、“GaN 单晶新生长技术研究”等多个第三代半导体材料相关项目。 2021.12 工信部 重点新材料首批次应用示范指导目录（2021 年版） 目录中重点新材料分为先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料三大类。其中，关键战略材料中的先进半导

34、体材料和新型显示材料中包括了氮化镓单晶衬底、氮化镓外延片、碳化硅同质外延片、碳化硅单晶衬底等第三代半导体材料。 2021.4 科技部、国家发展改革委、工业和信息化部、 人民银行、银保监会和证监会 长三角G60科创走廊建设方案 建设方案明确提出，在重点领域培育一批具有国际竞争力的龙头企业，加快培育布局量子信息、类脑芯片、第三代半导体、基因编辑等一批未来产业。 数据来源：公开市场整理，国融证券研究与战略发展部 表 4：地方政府第三代半导体产业发展支持政策 时间时间 地区地区 政策文件政策文件 第三代半导体相关政策内容第三代半导体相关政策内容 2021.2 江苏省 江苏省国民经济和社会发展第十四个五

35、年规划和二三五年远景目标纲要 实施未来产业培育计划，前瞻布局第三代半导体、基因技术、 空天与海洋开发、量子科技、氢能与储能等领域。8月，江苏省江苏省“十四五”制造业高质量发展规划提出， 要加快第三代半导体等先进电子材料的关键技术突破，重点发展氮化镓、碳化硅等第三代半导体材料。 2021.2 陕西省 陕西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要 重点开展第三代半导体所需化合物半导体（碳化硅、氮化镓）设计与制造工艺研发。 2021.3 上海临港 中国（上海）自由贸易试验区临港新片区集成电路产业专项规划（2021-2025） 新片区集成电路产业化核心承载区， 重点布局集成电路先进制

36、造、核心装备、关键材料、第三代半导体及高端封装测试等产业。 2021.3 辽宁省 辽宁省国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五采用“项目团队”引才方式，引领带动第三代半导体等未来产业快速发展； 聚焦第三代半导体等前沿科技和产业 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 12 年远景目标纲要 变革领域，加快布局。 2021.4 山西省 山西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 加速实现碳化硅第三代半导体材料等领域的重大产品规模化生产，重点推进碳化硅单晶衬底、外延材料制造加工等项目， 打造抢占国际战略制高点的半导体衬底材料产业基地。

37、 2021.5 浙江省 浙江省重大建设项目“十四五”规划 围绕打造国内重要的集成电路产业基地目标， 突破第三代半导体芯片等技术。 2021.7 上海市 上海市先进制造业发展“十四五”规划 加快先进工艺研发，支持 12 英寸先进工艺生产线建设和特色工艺产线建设，争取产能倍增，加快第三代化合物半导体发展。 2021.7 福建省 福建省十四五制造业高质量发展专项规划 加速化合物半导体研发和应用，加强砷化镓射频芯片、氮化镓/碳化硅高功率芯片制造。 2021.7 重庆市 重庆市制造业高质量发展“十四五”规划 制造业技术攻关部分重点领域：大尺寸硅片、GaAs（砷化镓）/InP（磷化铟）/GaN（氮化镓）/

38、SiC（碳化硅）等化合物半导体衬底及外延等。 2021.8 广东省 广东省制造业高质量发展“十四五”规划 依托广州、深圳、珠海、东莞、江门等市大力发展氮化镓、碳化硅、氧化锌、氧化镓、氮化铝、金刚石等第三代半导体材料制造, 支持氮化镓、碳化硅、砷化镓、 磷化铟等化合物半导体器件和模块的研发制造, 培育壮大化合物半导体 IDM (集成器件制造) 企业, 支持建设射频、 传感器、 电力电子等器件生产线, 推动化合物半导体产品的推广应用。 2021.11 安徽省 安徽省国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要 做强第三代半导体材料产业链， 提升集成电路领域核心竞争力。支持面向电子

39、信息、新能源、高端装备领域的第三代半导体等先进结构材料攻关。 2021.11 湖北省 湖北省制造业高质量发展“十四五”规划 在芯片制造方面，加快布局第二、三代半导体晶片及外延衬底（砷化镓、氮化镓、碳化硅）等特色芯片生产线。突破发展大尺寸硅单晶抛光片、外延片等关键基础材料，第三代半导体材料、低缺陷蓝宝石人工晶体等新型传感材料。 2021.11 北京市 北京市“十四五”时期国际科技创新中心建设规划 支持开展关键新材料“卡脖子”技术攻关。搭建硅基光电子、第三代半导体器件等重点领域共性技术平台，加速技术及产品研发进程。第三代半导体板块围绕碳化硅、氮化镓等高品质材料、器件、核心设备，打造高端产业链。 2

40、021.12 山东省 山东省第三代半导体产业发展“十四五”规划（征求意见稿） 征求意见稿 提出， 加快完善第三代半导体产业链体系，着力突破关键核心技术， 切实提高山东省第三代半导体产业创新能力。到 2025 年，碳化硅、氮化镓等关键材料国产化率实现大幅提高，芯片设计能力达到国际先进水平，全产业链基本实现自主可控， 打造百亿级国家第三代半导体产业高地。 数据来源：公开市场整理，国融证券研究与战略发展部 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 13 2 2. .2 2 与与 SiSi 基产品基产品价差持续缩小价差持续缩小，SiSiC C 半导体渐具半导体渐具替代

41、性价替代性价比比 碳化硅器件产品价格高企是影响渗透率提升的关键要素， 在生产良率缓慢碳化硅器件产品价格高企是影响渗透率提升的关键要素， 在生产良率缓慢提升的背景下，碳化硅晶圆已逐渐过渡到提升的背景下，碳化硅晶圆已逐渐过渡到 6 6 英寸，英寸，单位成本逐步降低，单位成本逐步降低，与与 SiSi基产品价差持续缩小，基产品价差持续缩小，目前目前 SiCSiC 半导体半导体价格约为同类型价格约为同类型 SiSi 基产品的基产品的 4 4 倍，未倍，未来产品价格降幅有望每年保持在来产品价格降幅有望每年保持在 10%10%- -20%20%。 价格是影响 SiC 产品渗透率提升的核心因素，根据 Yole

42、 数据，目前碳化硅晶圆在电力电子器件中的渗透率尚不及 3%，主要原因就在于价格高企，难以大规模推广，核心原因在于 SiC 衬底的制作速度慢、产品良率低，导致单位生产成本高，成为制约行业发展的主要瓶颈。 图 6：SiC vs GaN vs Si 在电力电子器件中的渗透率 数据来源：Yole，国融证券研究与战略发展部 SiCSiC 晶体生长效率极其缓慢晶体生长效率极其缓慢。相较于硅材料在 72 小时内即可生长出 2米左右的晶体，SiC 晶体生长速度仅为 0.2-0.3mm/h，长晶速度不到硅材料的百分之一，对于生长厚度约为 50mm 的晶锭，长晶时间需要花费超过 110 个小时。同时，碳化硅晶锭硬

43、度大，容易翘曲，切割损耗大，且极为耗时，将一个3cm 厚的晶锭切割 35-40 片需要花费约 120 个小时，极大地增加了碳化硅晶片的制造成本。 碳化硅衬底的良率仍处于低位碳化硅衬底的良率仍处于低位。随着碳化硅衬底量产技术的不断进步，生产良率也在不断提升，但目前整体仍处于低位。根据天岳先进招股说明书，公司 2021 年上半年碳化硅衬底综合良率仅 37.66%， 虽然较 2018 年提升了 7.89个百分点，但整体良率仍处于低位，低良率的直接影响影响就是产品生产过程中的损耗大，规模效应不显著，单位成本高企。 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 14 表 5

44、：天岳先进碳化硅衬底良率水平 生产环节生产环节 20212021 年年 1 1- -6 6 月月 20202020 年年 20192019 年年 20182018 年年 晶棒良率 49.90% 50.73% 38.57% 41.00% 衬底良率 75.47% 70.44% 75.15% 72.61% 数据来源：天岳先进招股书，国融证券研究与战略发展部 大尺寸化是碳化硅衬底降低成本的主要路径，随着衬底尺寸的增加，单位大尺寸化是碳化硅衬底降低成本的主要路径，随着衬底尺寸的增加，单位衬底可制造的芯片数量越多，边缘的浪费越小，单位芯片成本越低。衬底可制造的芯片数量越多，边缘的浪费越小，单位芯片成本越低

45、。 目前，全球碳化硅晶圆从已经从 4 英寸逐渐过渡到 6 英寸，6 英寸是现阶段导电型碳化硅衬底主流， 8 英寸碳化硅晶圆也开始逐步量产。 相较于 6 英寸，8 英寸晶圆可制造的芯片数量将由 488 个增加至 845 个，数量提升 73.16%，边缘浪费率由 14%减少至 7%,目前行业领先者科锐公司和贰陆公司均已成功研发并投产 8 英寸碳化硅衬底产品，国产导电型碳化硅衬底厂商天科合达也已开启8 英寸产品研发，未来其他厂商均有望逐步跟进。 图 7：科锐公司碳化硅衬底尺寸演进时间表 数据来源：天岳先进招股书，国融证券研究与战略发展部 目前，碳化硅晶圆与 Si 基产品价差持续缩小，价格约为同类型

46、Si 基产品的 4 倍， 较 2017 年下降超 50% ， 未来每年有望保持 10%-20%的跌幅， 预计 3-5年内价格将逐渐降为 Si 基产品的 2 倍左右，届时碳化硅基半导体器件将极具产品性价比。 此外，随着碳化硅衬底厂商技术不断成熟，新增产能逐渐落地，SiC 器件产品价格也已呈逐年下降趋势， 相较于2018年， 2020年650V 和1200V SiC SBD、650V SiC MOSFET 产品价格跌幅均在 50%左右，中高压 1200V 和 1700V SiC MOSFET 产品价格价格跌幅也在 30%左右， 未来随着 6-8 英寸量产技术逐步成熟，晶圆厂扩产形成规模效应， 碳化

47、硅器件与传统Si基产品的价差有望持续缩小，有望替代部分 Si 基半导体器件市场份额。 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 15 图 8：SiC 终端器件价格变化趋势 数据来源：Mouser，Digi-Key，CASA Research，国融证券研究与战略发展部 2 2. .3 3 下游下游新能源新能源汽车汽车和光伏需求旺盛，和光伏需求旺盛， 行业高景气度未来可行业高景气度未来可期期 新能源汽车和光伏是新能源汽车和光伏是 SiCSiC 器件最主要应用市场， 双碳战略下有望带动行业器件最主要应用市场， 双碳战略下有望带动行业年复合增速达年复合增速达 34%3

48、4%。从下游应用市场看，新能源汽车和光伏是 SiC 器件最主要的应用市场，在国家双碳战略下，行业景气度较高，是拉动 SiC 器件需求的下游核心应用。根据 Yole 数据，2020 年，SiC 器件市场规模为 5.96 亿美元，至2025 年，行业规模有望增长到 25.62 亿美元，年复合增速达 33.6%。 表 6：SiC 下游应用领域市场规模及增速（百万美元） 20192019 年年 20202020 年年 20212021 年年 E E 20222022 年年 E E 20232023 年年 E E 20242024 年年 E E 20252025 年年 E E 五年复合增速五年复合增速

49、Total SiC device market 541 596 714 882 1238 1833 2562 33.86% xEV（Main inverter+OBC+DC-DC） 225 260 316 419 657 1048 1553 42.97% PV+ESS 125 128 161 184 211 253 314 19.66% xEV Charging Infrastructure 5 10 19 35 79 160 225 86.40% PFC/Power Supply 107 112 116 117 129 143 154 6.58% UPS 32 33 38 45 53 63

50、69 15.90% Rail（including auxiliary power） 9 10 13 17 28 65 118 63.82% Motor Drive （including air conditioning) 25 28 37 46 58 71 89 26.02% Wind - - - 2 3 6 10 - Others（Oil and Gas,defense,R&D) 14 15 16 17 20 24 28 13.30% 数据来源：Yole，国融证券研究与战略发展部 证券研究报告证券研究报告行业深度行业深度报告报告 请阅读最后一页的免责声明 16 新能源汽车领域是新能源汽车领域