碳 化 硅

​上游衬底晶圆 — 中游外延片 — 下游器件制造

行业分析

1. 碳化硅（SiC）的特性优势与结构

碳化硅是第三代半导体产业发展的重要基础材料，碳化硅功率器件以其优异的耐高压、耐高温、低损耗等性能，能够有效满足电力电子**的高效率、小型化和轻量化要求

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碳化硅在新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网等领域具有明显优势

因其优越的物理性能：高禁带宽度（对应高击穿电场和高功率密度）、高电导率、高热导率，有望成为未来最被广泛使用的制作半导体芯片的基础材料半导体芯片分为集成电路和分立器件，但不论是集成电路还是分立器件，其基本结构都可划分为“衬底-外延-器件”结构

碳化硅产业链也可分为三个环节：

上游衬底，中游外延片和下游器件制造

碳化硅衬底是产业链的核心区域，占据市场总成本的50% 左右。碳化硅外延片和器件制造分别占据产业成本的 25% 和 20%。封测分为封装和测试，约为总成本的 5%

2. ​从国内中游龙头厂商分析行业竞争格局

先说一说 瀚天天成 和 东莞天域半导体 这两家公司。因为它们未上市，好多人不了解，它们是碳化硅产业链中游“外延晶片”的龙头企业，比亚迪、宁德时代、上汽、华为、华润等都有投资它们其中之一或者两者都有

瀚天和东莞天域的上游就是像 东尼电子、露笑科技这些做 碳化硅晶圆衬底 的公司。也就是说碳化硅的国产替代能否成功，就看瀚天和天域对东尼电子这些公司的产品满不满意了。在此之前东莞天域这类公司一直都是采用外国公司的 碳化硅晶圆衬底。当时国内的碳化硅晶圆衬底产品良率太低了，达不到要求，因为外延片自身会受到衬底质量的影响，其材料具有高品质的需求。但现在国内技术跟上来了，国产替代正式开始

东尼电子 经过研发，此前把衬底产品送样到瀚天天成和东莞天域两大中游龙头企业，产品全部达标，且附有检测合格报告

东莞天域的公开调研报告中提到：收到多家国内公司的衬底样品经过验证后，目前符合要求的，并且良品率最高的就是 东尼电子

东莞天域对东尼电子评价说：“国内总算有一家不吹牛的碳化硅企业了，有产能的话有多少要多少”

韩国三星那边东尼电子也有送样，检测结果也合格，东尼表示经过验证后，韩国很着急派3人来东尼了，口头上签订下半年有多少要多少

东尼电子相关负责人表示：做不到国内行业第一，那东尼算是失败的，要是做到第一的话，那投资方向要按照下游要求标准建的

3. 碳化硅 车厂商用方面

碳化硅可以优化转换功效，最简单的是能为纯电电动车提高续航，增程式大概率不会采用碳化硅，大部分还是用IGBT。理想汽车和三安达成了合作，可能是为了后面推纯电车型做准备

后续碳化硅车载电控产能会比较紧张。理想绑定最大的IDM厂家去做产能布局，为了未来推碳化硅车型提前准备。小鹏汽车和CREE、斯达半导做绑定，未来还会和国外厂商安森美绑定，这是在提前锁定产能。因为未来两年碳化硅紧张程度都会比IGBT严重，要重度依赖进口

国际主流采用6英寸晶圆，正向8英寸晶圆过渡；国内衬底以4英寸为主。国内有可以做6英寸的厂商，东尼电子 处在绝对领跑位置。后续国内厂商谁能率先做出8英寸晶圆，谁就将会快速抢占市场，目前 也是 东尼电子 处于领先位置

全球碳化硅市场欧美日企业领先，美国全球独大，全球碳化硅产量的70%~80%来自美国公司

从以上这几点可以看出 国产替代的空间有多大了

碳化硅产业可以说是“得衬底者得天下”，衬底材料环节将成为产业链的产能关键制约点，因为其制程复杂、技术门槛高、晶体生长缓慢。碳化硅衬底厂商掌握着业内最重要的资源，这也为他们带来了极大的行业话语权

碳化硅的发展是未来的大势所趋，双碳、减排要求、对高电压低损耗的要求都需要碳化硅的帮助

碳化硅的产业空间是巨大的，近几年最火热的新能源都和碳化硅有密不可分的联系

新能源汽车应用：

新能源汽车是碳化硅的一个“主战场”，碳化硅优良的物理性能可以使芯片尺寸更小、效率更高，更加耐高温，应用在电动汽车的功率控制单元、逆变器、车载充电器中，可以明显提升新能源汽车的功率密度、能效和续航里程。有些专家纪要提出新能源汽车高续航需800V必须用碳化硅，充电效率可翻倍，目前400V还可用IGBT

特斯拉是全球第一家将碳化硅 MOSFET 应用于商用车主逆变器的厂商，Model 3 的主逆变器采用了意法半导体生产的24 个碳化硅 MOSFET功率模块。随后国内厂商比亚迪也迅速跟进，在汉 EV 上搭载了自主研发的碳化硅功率模块

光伏逆变器应用：

碳化硅在光伏发电**中，虽然硅基逆变器成本占**的10%，但却是**能量损耗的主要来源。如果使用碳化硅MOS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**体积、增加功率密度、延长器件使用寿命、降低生产成本

5G通信应用：

硅基LDMOS功率放大器占据了4G时代的低频应用。但5G时代的高频、高功率、高速等特点，碳化硅基氮化镓将取代硅基LDMOS，占到市场50%的份额。而砷化镓功率放大器份额可能保持不变。根据 Yole 的报告，预计全球氮化镓射频器件市场规模将持续增长，预计从2019 年的 7.4 亿美元增长至2025年的20亿美元，年化复合增速达18%

华为多年来深度投资布局碳化硅

在碳化硅SiC产业链上，华为已经进行了全产业布局。衬底晶圆方面投了天岳先进，外延片投了龙头瀚天天成和东莞天域，设备投了特思迪，器件投了东微半导体。华为的光伏逆变器出货量在全球居首，如果把握了SiC的供应，则能很好的对新能源终端器件市场进行把控。再者，华为想进军汽车Tier1，SiC的作用自然不言而喻。业界猜测，华为做如此周密的全产业链战略投资布局，除了实现供应链闭环之外，或将是为了未来建厂

从华为对碳化硅产业链的重视上也可以看出碳化硅未来的发展潜力

重点公司

东尼电子

是 6 英寸晶圆良品率最高的的厂商。东尼目前各种技术都是自己的，包括切模抛和研发两年的胶水技术。此前公司答应东莞天域九月份做出 8 寸衬底，这是以后的导电性碳化硅趋势，东尼董事长很有信心说：九月份做不出 8 寸，跟天域说订单不要下给东尼。此前给东莞天域500片送样过去后据说分了100片给华为并且华为反馈非常良好，东尼董事长对公司碳化硅产业相当自信

露笑科技

公司在国内也是第一梯队，前景非常不错。能做6英寸晶圆，但相对东尼电子来说，露笑科技的良品率稍差。公司表示预计年底可实现碳化硅衬底片月产能5000片，随着后端相应的切磨抛进口设备到位，到明年4月份左右能实现月产能 1 万片，预计到2023年可实现年产 20 万片的产能规划

天岳先进

半绝缘型衬底位居世界第三，已具备世界一流技术水平。公司获华为站台，华为旗下的哈勃投资目前持有公司6.34%的股份，位列第四大股东。公司2020年市场份额占比达30%左右。实际上，公司2019年市场份额仅为18%，在一年内山东天岳将市占率提高了12个百分点，进入行业第一梯队。7月21日，公司公告与某客户签订协议，约定2023年至2025年公司及上海天岳向合同对方销售6英寸导电型碳化硅衬底产品，预计三年合计金额为人民币13.93亿元

天科合达

国内最早实现碳化硅晶片产业化的企业，在国内率先成功研制出 6 英寸碳化硅晶片，相继实现 2 英寸至 6 英寸碳化硅晶片产品的规模化供应。公司掌握了覆盖碳化硅晶片生产的“设备研制—原料合成—晶体生长—晶体切割—晶片加工—清洗检测”全流程关键技术和工艺。东尼电子相较天科合达属于后发，但技术方面东尼居于国内领先，有望在今年底或明年实现量产，给公司带来新的利润增长点

东莞天域

业内龙头。属于产业链的中游（外延片），是东尼电子这类衬底晶圆公司的下游。天域是国内最早实现 6 英寸外延晶片量产的企业，公司目前正积极突破研发 8 英寸SiC工艺关键技术。华为哈勃和比亚迪分别在2021年和2022年入股了东莞天域，上汽也是股东单位之一。根据纪要，东莞天域到今年底将实现8-10万片产能，规模比瀚天天成稍小

瀚天天成

公司属于产业链的中游（外延片）。公司的产品主要供应新能源汽车、光伏等领域，终端客户包括特斯拉、蔚来等头部新能源汽车品牌。已实现 3-6 英寸的外延供给，同时还可生产用于 600-1700V 的碳化硅功率器件的外延片。目前，公司一期产能约为 6 万片每年，在纯碳化硅外延生产商中其产能位居全球前列。二期已于今年3月31日通过竣工验收，规划产能20万片/年，已安装28条产线，预计年底增加至50条产线。2022年公司预计销售 11万片 6英寸碳化硅外延晶片产品，实现产值约 11亿元。2023年全部达产后，可实现产值约 24亿元

三安光电

公司是IDM模式，具备全产业整合生产能力（衬底/外延/器件/封测）公司投入巨大，目前处于国内第二梯队，因为公司碳化硅产品是自供自销，所以产品良率不透明，想彻底打开市场空间还需要时间让行业去验证，长期来看 潜力巨大

柘中股份

通过投资手段入局碳化硅。除了广为人知的**例持股碳化硅衬底龙头 天岳先进 ，还在天使轮就投资了碳化硅外延片龙头瀚天天成。手握碳化硅产业链上2家优质企业，堪称碳化硅产业链的幕后王者

001299美能能源估值分析及打新申购建议

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