半導體行業研報：安信證券-半導體行業SiC襯底：產業瓶頸亟待突破，國內廠商加速發展-211123

1 SiC襯底--產業瓶頸亟待突破，國內廠 商加速發展 ■襯底是產業鏈最核心的環節，直接制約碳化硅應用放量：碳化硅材 料屬于第三代半導體，碳化硅產業鏈分為襯底材料制備、外延層生 長、器件制造以及下游應用，襯底屬于碳化硅產業鏈上游，制備工藝 復雜，生長速度慢，產出良率低，是碳化硅產業鏈亟待突破的最核心 部分，也是國內外廠商重點發力的環節。

根據CASA，產業鏈價值量 集中于襯底環節，目前價值量占整個產業鏈50%左右。

與硅相比，碳 化硅襯底制備技術壁壘高，成本遠高于硅襯底。

碳化硅襯底制備過程 主要存在以下難點：一是對溫度和壓力的控制要求高，其生長溫度在 2300℃以上；二是長晶速度慢，7天的時間大約可生長2cm碳化硅晶 棒；三是晶型要求高、良率低，只有少數幾種晶體結構的單晶型碳化 硅才可作為半導體材料；四是切割磨損高，由于碳化硅的硬度極大， 在對其進行切割時加工難度較高且磨損多。

昂貴的時間成本和復雜的 加工工藝使得碳化硅襯底的成本較高，限制了碳化硅的應用放量。

隨 著國內外企業布局碳化硅襯底研發，尺寸不斷擴大、良率逐漸提升， 碳化硅襯底成本有望不斷下降，提高下游應用市場滲透率。

■Cree/II-VI等國際巨頭占據主導地位，國內公司加速追趕：歐美國 家在碳化硅產業的布局早先于我國，國際龍頭企業市場占有率極高。

根據《2020年中國第三代半導體碳化硅晶片行業分析報告》，2020上 半年全球半導體SiC晶片市場中，美國Cree出貨量占據全球45%。

此 外，Cree/II-VI等國際碳化硅襯底龍頭企業的制備技術也領先于國 內。

Cree公司可批量供應4-6英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底，并 成功研發8英寸襯底，先已開始建設8英寸產品生產線；貳陸公司也 可實現4至6英寸碳化硅襯底的供應，并計劃未來5年內，將SiC襯 底的生產能力提高5至10倍。

而國內碳化硅襯底廠商仍以4英寸襯底 供應為主。

但是，國內碳化硅襯底企業發展態勢良好，在較短時間內 完成了4-6英寸襯底制備技術的研發，并持續積極投資碳化硅項目， 以縮小與國際龍頭企業的差距，有望實現追趕。

■投資建議：建議關注露笑科技、三安光電、天科合達（未上市）、 山西爍科（未上市）、山東天岳（未上市）等公司。

■風險提示：SiC技術難度大，產品研發不及預期風險；相關擴產項 目不及預期風險；SiC成本高居不下，滲透率不及預期風險。

2021年11月23日 半導體 行業深度分析 證券研究報告 投資評級領先大市-A 維持評級 行業表現 資料來源：Wind資訊 % 1M 3M 12M 相對收益 11.63 -2.4037.81 絕對收益 10.67 -0.8235.96 馬良分析師 SAC執業證書編號：S1450518060001 maliang2@essence.com.cn 021-35082935 相關報告 市場空間巨大，SiC國產化趨勢加速 2021-11-06 -13% -4% 5% 14% 23% 32% 41% 50% 2020-112021-032021-07 半導體(中信)滬深300 行業深度分析/半導體 2 內容目錄 1.第三代半導體，SiC襯底性能優越......................................................................................4 1.1. SiC--新一代電力電子核心材料...................................................................................4 1.2.碳化硅襯底可分為導電型與半絕緣型..........................................................................5 1.3.碳化硅襯底的尺寸演進和發展態勢.............................................................................5 2.下游市場多點開花，替代硅基材料進程加快........................................................................6 2.1.受益新能源市場發展，導電型碳化硅襯底前景廣闊.....................................................6 2.1.1.新能源車銷量持續超預期，助推導電型碳化硅襯底發展.....................................7 2.1.2.光伏發電打開碳化硅襯底市場空間....................................................................9 2.2.5G等無線通訊需求推動半絕緣型碳化硅襯底快速發展..............................................11 3.碳化硅襯底技術壁壘高，處于產業鏈核心位置..................................................................12 3.1.碳化硅襯底生產流程與硅基類似，但是難度大幅度增加............................................12 3.2.碳化硅襯底生產難度較高，溫場控制是工藝核心......................................................14 3.3.尺寸增加并進一步改進電化學性能是SiC技術下一階段發展方向.............................15 3.4.碳化硅襯底成本下降趨勢可期..................................................................................15 4.國際龍頭企業占市場主要位置，國內企業加速追趕...........................................................16 4.1.國際大廠市場占有率高，提前布局大尺寸襯底量產計劃............................................16 4.2.國內碳化硅襯底企業加大投入，提速追趕.................................................................17 4.2.1.國內企業持續擴大投資碳化硅襯底項目...........................................................17 4.2.2.經過多年自主研發，國內企業掌握碳化硅襯底制備技術...................................18 5.相關企業..........................................................................................................................20 5.1.露笑科技（股票代碼：002617） .............................................................................20 5.2.三安光電（股票代碼：600703） .............................................................................20 5.3.天科合達（未上市） ................................................................................................21 5.4.山西爍科（未上市） ................................................................................................22 5.5.山東天岳（未上市） ................................................................................................22 6.風險提示..........................................................................................................................23 圖表目錄 圖1：碳化硅襯底的產業鏈.....................................................................................................4 圖2：Cree碳化硅襯底尺寸演進.............................................................................................5 圖3：碳化硅襯底下游器件的應用場景....................................................................................6 圖4：2019-2025年碳化硅功率器件市場規模將快速增長.......................................................7 圖5：碳化硅在電動汽車中的應用...........................................................................................7 圖6：Model3逆變器PCB板................................................................................................8 圖7：比亞迪采用SiCMOSFET模塊.....................................................................................8 圖8：中國新能源汽車銷量預測（萬輛） ................................................................................9 圖9：光伏逆變器中碳化硅功率器件占比預測.......................................................................10 圖10：全球光伏裝機量預測.................................................................................................10 圖11：半絕緣型碳化硅襯底銷量預測（萬片） ......................................................................11 圖12：2021-2025年5G宏基站建設量預測.........................................................................12 圖13：不同材料微波射頻器件的應用范圍對比.....................................................................12 圖14：2018-2025年全球射頻器件市場規模預算..................................................................12 圖15：碳化硅襯底生產流程.................................................................................................12 行業深度分析/半導體 3 圖16：物理氣相傳輸法生產碳化硅晶體示意圖.....................................................................13 圖17：碳化硅器件的成本結構..............................................................................................16 圖18：SiC襯底市場情況.....................................................................................................17 圖19：2018年導電型碳化硅晶片廠商市場占有率................................................................17 圖20：2020-2021年國內SiC項目簽約布局情況................................................................18 圖21：2015-2021Q1-3露笑科技營業收入情況....................................................................20 圖22：2015-2021Q1-3露笑科技歸母凈利潤情況.................................................................20 圖23：三安光電產業布局圖.................................................................................................21 圖24：2015-2021Q1-3三安光電營業收入情況....................................................................21 圖25：2015-2021Q1-3三安光電歸母凈利潤情況.................................................................21 圖26：天科合達營業收入情況..............................................................................................22 圖27：天科合達歸母凈利潤.................................................................................................22 圖28：山東天岳營業收入情況..............................................................................................22 圖29：山東天岳歸母凈利潤情況..........................................................................................22 表1：三代半導體材料的指標參數對比....................................................................................4 表2：天科合達主要產品.........................................................................................................5 表3：國內車企布局碳化硅器件進展.......................................................................................9 表4：碳化硅光伏逆變器開發進展.........................................................................................10 表5：山東天岳主要生產環節良率對比..................................................................................16 表6：國內廠商碳化硅投資情況............................................................................................18 表7：4英寸半絕緣型碳化硅晶片.........................................................................................19 表8：6英寸半絕緣型碳化硅晶片.........................................................................................19 表9：6英寸導電型碳化硅晶片.............................................................................................19 行業深度分析/半導體 4 1.第三代半導體，SiC襯底性能優越 1.1. SiC--新一代電力電子核心材料 碳化硅屬于第三代半導體材料，在低功耗、小型化、高壓、高頻的應用場景有極大優勢。

第一代半導體主要有硅和鍺，廣泛應用于集成電路等低壓、低頻、低功率場景。

但是難以 滿足高功率及高頻器件需求。

砷化鎵是第二代半導體材料的代表，是制作半導體發光二極 管和通信器件的核心材料，但砷化鎵材料的禁帶寬度較小、擊穿電場低且具有毒性，無法 在高溫、高頻、高功率器件領域推廣。

第三代半導體材料以碳化硅、氮化鎵為代表，與前 兩代半導體材料相比最大的優勢是較寬的禁帶寬度，保證了其可擊穿更高的電場強度，適 合制備耐高壓、高頻的功率器件。

表1：三代半導體材料的指標參數對比 指標參數 硅 （第一代） 砷化鎵 （第二代） 碳化硅 （第三代） 氮化鎵 （第三代） 禁帶寬度 （eV） 1.12 1.43 3.2 3.4 飽和電子漂移速率 （107cm/s） 1.0 1.0 2.0 2.5 熱導率（W·cm- 1·K-1） 1.50.544.01.3 擊穿電場強度 （MV/cm） 0.30.43.53.3 資料來源：《寬禁帶半導體高頻及微波功率器件與電路》，安信證券研究中心 碳化硅材料性能優越，下游應用廣泛。

碳化硅制作的器件具有耐高溫、耐高壓、高頻、大 功率、抗輻射等特點，具有開關速度快、效率高的優勢，可大幅降低產品功耗、提高能量 轉換效率并減小產品體積，下游應用廣泛。

目前碳化硅半導體主要應用于以5G通信、國防 軍工、航空航天為代表的射頻領域和以新能源汽車、“新基建”為代表的電力電子領域，在民 用、軍用領域均具有明確且可觀的市場前景。

碳化硅產業鏈分為襯底材料制備、外延層生長、器件制造以及下游應用。

通常采用物理氣 相傳輸法（PVT法）制備碳化硅單晶，再在襯底上使用化學氣相沉積法（CVD法）等生成 外延片，最后制成相關器件。

在SiC器件的產業鏈中，由于襯底制造工藝難度大，產業鏈 價值量主要集中于上游襯底環節。

圖1：碳化硅襯底的產業鏈 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 5 1.2.碳化硅襯底可分為導電型與半絕緣型 襯底電學性能決定了下游芯片功能與性能的優劣。

碳化硅襯底可分為兩類：一類是具有高 電阻率（電阻率≥105Ω·cm）的半絕緣型碳化硅襯底，另一類是低電阻率（電阻率區間為 15~30mΩ·cm）的導電型碳化硅襯底。

半絕緣型襯底：指電阻率高于105Ω〃cm的碳化硅襯底，主要用于制造氮化鎵微波射頻器 件，是無線通訊領域的基礎性零部件。

導電型襯底：指電阻率在15~30mΩ〃cm的碳化硅襯底。

由導電型碳化硅襯底生長出的碳 化硅外延片可進一步制成功率器件，廣泛應用于新能源汽車、光伏、智能電網、軌道交通 等領域。

表2：天科合達主要產品 產品種類 產品種類 產品種類 導電型 作為襯底材料，經過外延生長、器件制造、封裝測試，制成碳化硅二 極管、碳化硅 MOSFET等功率器件，適用于高溫、高壓等工作環 境，應用于新能源汽車、光伏發電、軌道交通、智能電網、航空航天 等領域 半絕緣型 作為襯底材料，經過外延生長、器件制造、封裝測試，制成HEMT等 微波射頻器件，適用于高頻、高溫等工作環境，主要應用于5G通 訊、衛星、雷達等領域 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 1.3.碳化硅襯底的尺寸演進和發展態勢 碳化硅襯底的尺寸（按直徑計算）主要有2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸 （100mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）等規格。

碳化硅襯底正在不斷向大尺 寸的方向發展，目前行業內公司主要量產產品尺寸集中在4英寸及6英寸。

在最新技術研 發儲備上，以行業領先者Cree公司的研發進程為例，Cree公司已成功研發8英寸產品。

圖2：Cree碳化硅襯底尺寸演進 資料來源：Cree公告，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 6 為提高生產效率并降低成本，大尺寸是碳化硅襯底制備技術的重要發展方向。

襯底尺寸越 大，單位襯底可制造的芯片數量越多，單位芯片成本越低。

襯底的尺寸越大，邊緣的浪費 就越小，有利于進一步降低芯片的成本。

在半絕緣型碳化硅市場，目前主流的襯底產品規 格為4英寸。

在導電型碳化硅市場，目前主流的襯底產品規格為6英寸。

在8英寸方面， 與硅材料芯片相比，8英寸和6英寸SiC生產的主要差別在高溫工藝上，例如高溫離子注入， 高溫氧化，高溫激活等，以及這些高溫工藝所需求的硬掩模工藝等。

根據中國寬禁帶功率 半導體及應用產業聯盟的預測，預計2020-2025年國內市場的需求，4英寸逐步從10萬片 市場減少到5萬片，6英寸晶圓將從8萬片增長到20萬片；2025~2030年：4英寸晶圓將 逐漸退出市場，6英寸晶圓將增長至40萬片。

2.下游市場多點開花，替代硅基材料進程加快 由于碳化硅材料具備耐高溫、耐高壓、高功率、高頻、低能耗等優良電氣特性，采用碳化 硅襯底可突破傳統材料的物理限制，碳化硅器件將被廣泛用于新能源汽車、光伏發電、軌 道交通、智能電網、航空航天、5G通訊、國防軍工等領域，發展前景廣闊。

圖3：碳化硅襯底下游器件的應用場景 資料來源：Infineon，安信證券研究中心 2.1.受益新能源市場發展，導電型碳化硅襯底前景廣闊 導電型碳化硅襯底主要用于制作功率器件，是電力電子行業的核心。

應用場景有電動汽車、 數字新基建、工業電機等。

根據ICInsights《2019年光電子、傳感器、分立器件市場分析 與預測報告》，2018年全球功率器件的銷售額增長率為14%，達到163億美元。

目前，功 率器件主要由硅基材料制成，但是硅基器件由于自身的物理特性限制，其性能、能耗已達 到極限，難以滿足新興電能應用需求。

碳化硅功率器件憑借耐高壓、耐高溫等特點，可更 加有效地應用于新能源汽車等戰略領域。

根據Yole數據，2019年碳化硅功率器件的市場規 模為5.41億美元，預計2025年將增長至25.62億美元，復合年增長率達30%。

碳化硅功 率器件市場的高速增長也將推動導電型碳化硅襯底的需求釋放。

行業深度分析/半導體 7 圖4：2019-2025年碳化硅功率器件市場規模將快速增長 資料來源：Yole Development，安信證券研究中心 2.1.1.新能源車銷量持續超預期，助推導電型碳化硅襯底發展 新能源汽車系統架構中涉及到功率半導體應用的組件包括：電機驅動系統、車載充電系統 （OBC）、電源轉換系統（車載DC/DC）和非車載充電樁。

圖5：碳化硅在電動汽車中的應用 資料來源：電力電子網，安信證券研究中心 新能源汽車的OBC、DC/DC和電機控制器主要采用Si基IGBT器件，碳化硅器件有望替 代。

IGBT已經達到硅基材料的物理極限，難以滿足新能源汽車未來提高續航能力、減輕汽 車重量、縮短充電時間等要求，碳化硅器件在未來存在明顯優勢。

根據英飛凌官網報告， 對于主逆變器來說，采用SiC模塊替代IGBT模塊，其系統效率可以提高5%左右。

在電池 容量相同的情況下，其續航里程可提高5%；在續航里程相同的情況下，電池容量可以減少 5%，可為新能源汽車的使用節約大量成本。

此外，IGBT是雙極型器件，在關斷時存在拖 尾電流；而MOSFET是單極器件，不存在拖尾電流，該特性使得SiCMOSFET的開關損 耗大幅降低，提高能源轉換效率。

隨著越來越多的車廠提高車的電池電壓，在未來的高壓 場景下，碳化硅的性能優勢會更加明顯。

電機驅動系統：碳化硅功率器件主要應用于新能源汽車電機驅動系統中的電機控制器，可 減小電力電子系統體積、提高功率密度等。

特斯拉是第一家在主逆變器中集成全碳化硅功 率器件的汽車廠商，其Model3車型率先采用了24個碳化硅MOSFET，采用標準6- switches逆變器拓撲，每個switch由4個單管模塊組成，共24個單管模塊，可實現模塊 行業深度分析/半導體 8 封裝良率的提升、半導體器件成本的下降。

2020年比亞迪漢EV車型電機控制器使用其自 主研發制造的SiCMOSFET控制模塊，可以在更高的電壓平臺下工作，減少設備電阻損失。

比亞迪漢在電力電子系統更小的體積（同功率情況下，體積不及硅基IGBT的50%）下達 到更高功率（363Kw），提升車型的加速性能，實現3.9s內0-100公里的加速，延長汽車 的續航里程（605公里），這均與碳化硅低開關、耐高壓、耐高溫、導熱率高的優良特性有關。

圖6：Model3逆變器PCB板 圖7：比亞迪采用SiCMOSFET模塊 資料來源：旺財電動車，安信證券研究中心 資料來源：Omdia，安信證券研究中心 車載充電系統（OBC）：車載蓄電池充電機可將來自電池子系統的DC電源轉換為主驅動 電機的AC電源。

SiC器件使得OBC的能量損耗減少、熱能管理改善。

根據Wolfspeed， OBC采用碳化硅器件，與硅器件相比，其體積可減少60%，BOM成本將降低15%，在 400V系統相同充電速度下，SiC充電量翻倍。

目前，全球已有超過20家汽車廠商在車載 充電系統中使用碳化硅功率器件 電源轉換系統（車載DC/DC）：車載DC/DC變換器可將動力電池輸出的高壓直流電轉換 為低壓直流電。

采用碳化硅器件，設備溫度積累減少，加之材料本身高導熱率、耐高溫的 特點，散熱設備可以簡化，從而減小變壓器體積。

非車載充電樁：非車載直流快速充電機可將輸入的外部AC電源轉換為電動車需要的DC電 源。

SiC的高開關速度保證了快速充電器的充電速度。

目前大多數新能源汽車的電壓平臺為400V，為提高電動汽車的充電速度、減輕器件重量， 新能源汽車800V電壓平臺正在推進。

據ST測試數據，在800V平臺下SiC器件損耗顯著 低于IGBT，在常用的25%的負載下其損耗低于IGBT 80%。

當新能源汽車的電壓平臺提升 至800V后，OBC、DC/DC及PDU等電源產品都需要升級，碳化硅器件在新能源汽車市 場滲透率也將進一步提高。

目前，SiCMOSFET單管器件的價格大約為Si IGBT價格的3- 5倍，800V電壓平臺下，整車成本及充電裝置將會更昂貴，采用碳化硅器件模塊的車型有 望率先應用于高檔車。

隨著碳化硅尺寸的增大、產業鏈的完善，碳化硅襯底成本下降，碳 化硅器件會逐漸擴展至中低端車市場，SiC市場空間將被進一步打開。

據CASA預測，到 2025年新能源汽車中SiC功率半導體市場預計將以38%的年復合增長率增長。

行業深度分析/半導體 9 表3：國內車企布局碳化硅器件進展 序號 公司名稱碳化硅器件布局情況 1蔚來 計劃2022一季度開始交付的蔚來首款轎車ET7，該車 將是全球首批應用碳化硅功率模塊的電動車之一。

在新 技術的幫助下，ET7的續航里程能夠超過1000公里。

2江淮汽車 2021年4月江淮汽車與博世動力總成系統中國區在上海 簽訂了SiC逆變器方面的戰略協議 3比亞迪 比亞迪擴建模塊生產線，對外招標采購“SiC分選機”和 “SiC測試機”；公司計劃到2023年，在旗下所有電動車 中用SiC功率半導體全面替代IGBT。

2020年12月， 比亞迪半導體公布目前在規劃自建SiC產線，預計 2021年建成自有SiC產線。

4一汽集團 一汽集團合資企業蘇州億馬半導體的碳化硅模塊項目正 式投產，一期投資2億元。

5吉利汽車 2021年8月，吉利汽車宣布采用羅姆SiC器件。

吉利將 利用羅姆的先進SiC功率解決方案，開發高效電控系統 和車載充電系統，以延長電動汽車的續航里程，降低電 池成本并縮短充電時間。

5月透過旗下威睿電動汽車與 SiC功率廠商芯聚能合資成立廣東芯粵能半導體，布局 車規級功率半導體，與芯聚能產業鏈上下形成聯動。

6鴻海 鴻海以25.2億臺幣（約合5.87億人民幣）收購旺宏位 于竹科的6英寸晶圓廠。

鴻海方面透露，買這個廠將用 來開發與生產第三代半導體，特別是電動車使用的SiC 功率器件。

資料來源：公司官網，公司公告，安信證券研究中心 新能源汽車碳化硅功率器件市場規模推算：據IDC預測數據，2025年中國新能源車銷量 500萬臺左右。

我們假設2025年中國新能源汽車銷量500萬~600萬輛，據產業調研，車 規碳化硅電驅模塊價值量大約為3000-4000元，加之OBC、DC/DC等部件使用，假設整 車的碳化硅器件價值量約為5000元，根據CASA數據，碳化硅襯底價值量大約為器件的 50%，假設30%的新能源汽車采用碳化硅模塊，則預計到2025年新能源汽車SiC襯底需 求空間為37.5-45億元。

圖8：中國新能源汽車銷量預測（萬輛） 資料來源：IDC，安信證券研究中心 2.1.2.光伏發電打開碳化硅襯底市場空間 采用碳化硅器件可有效提高光伏發電轉換效率，根據天科合達招股書，碳化硅MOSFET或 碳化硅MOSFET與碳化硅SBD結合的功率模塊的光伏逆變器，轉換效率可從96%提升至 99%以上，能量損耗降低50%以上，設備循環壽命提升50倍。

高效、可靠、低成本發電正 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 0 100 200 300 400 500 600 202020212022202320242025 純電動（BEV）插電混合動力（PHEV）總體增長率 行業深度分析/半導體 10 是光伏發電的未來發展方向，故碳化硅產品有望替代硅基器件光伏逆變器。

根據SolarPower Europe數據，我國光伏裝機容量保持增長態勢，有望在2025年達到 101GW。

近年來，越來越多的公司投資碳化硅光伏逆變器，追求低能耗、輕量級、高效率 等，根據CASA預測，在2048年，光伏逆變器中碳化硅功率器件占比可達85%。

圖9：光伏逆變器中碳化硅功率器件占比預測圖10：全球光伏裝機量預測 資料來源：CASA，天科合達招股說明書，安信證券研究中心資料來源：SolarPower Europe安信證券研究中心 表4：碳化硅光伏逆變器開發進展 序號 公司名稱碳化硅光伏逆變器開發情況 1英飛凌 英飛凌開發出了適用于光伏發電用逆變器的耐壓為 1200V的SiC型JFET“CoolSiC產品群”。

采用SiC 型JFET可以實現裝置的小型輕量化，同時提高工作頻 率，也能降低開關損耗。

2富士電機 富士電機積極推進SiCMOSFET的實用化，用于2014 年8月開始量產輸出功率1000kW的百萬瓦級光伏電站 使用的光伏逆變器。

3田淵電機 該公司采用SiC二極管的逆變器通過減少開關損耗和導 通損耗，大幅降低了轉換損失。

雖然仍需組合采用 IGBT，但今后通過完全采用SiC，估計損耗還將減少 60%左右，并且成本反而可能下降。

4三菱電機 在可再生能源技術及產品展“PVJapan2014”上，三菱電 機展示了“全SiC-IPM”電源調整器產品，只使用一個逆 變器，可支持4.4kW的輸出功率，將直流電力轉換成 交流電力的轉換效率為98.0%。

5西門子 西門子旗下子公司Kaco new energy于2020年12月 推出了兩款用于大型光伏項目的組串型逆變器， blueplanet 155 TL3和165 TL3，額定輸出功率分別為 155kW和165kW，均采用了碳化硅晶體管設計。

與傳 統逆變器相比，采用碳化硅晶體管的逆變器具有更高的 功率密度、更少的冷卻需求和更低的整體系統成本。

6 德國 Fraunhofer ISE 德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)研 發了一款250kW的碳化硅逆變器，可用于連接中壓系 統的公用事業規模的光伏項目，其運行轉換效率為 98.4%，可以節省高達40%的體積。

7安森美半導體 2020年，安森美半導體推出了一款適用于太陽能逆變 器應用的全SiC功率模塊，該產品已被全球領先的電源 和熱管理方案供應商臺達選用，用于支持其M70A三相 光伏組串逆變器，產品能實現高達98.8%的峰值能量轉 換能效。

8陽光電源 2014年，陽光電源SG60KTL-M、SG60KTL組串逆變 器采用了SiCMOS器件；2017年，陽光電源將SiC模 塊規?；瘧糜赟G80KTL-M組串逆變器。

資料來源：公司官網，公司公告，安信證券研究中心 10% 50% 70% 75% 80% 85% 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 202020252030203520402048 碳化硅功率器件占比 行業深度分析/半導體 11 2.2.5G等無線通訊需求推動半絕緣型碳化硅襯底快速發展 半絕緣型碳化硅襯底主要應用于制造氮化鎵射頻器件。

微波射頻器件是實現信號發送和接 收的基礎部件，是無線通訊的核心。

與2G、3G、4G相比，5G的頻率較高，其跳躍式的反射特性使其傳輸距離較短，對功率 的要求非常高。

碳化硅基氮化鎵器件可滿足5G基站對于高頻、高速、高功率的要求，突破 了砷化鎵和硅基LDMOS器件的缺陷。

碳化硅基氮化鎵射頻器件已逐步成為5G功率放大器 尤其宏基站功率放大器的主流技術路線。

賽迪顧問預測5G基站總數量將是4G基站1.1~1.5倍，大約為360萬至492萬宏基站，據 Yole Development預測，2025年全球射頻器件市場將超過250億美元，其中射頻功率放 大器市場規模將從2018年的60億美元增長到2025年的104億美元，氮化鎵射頻器件在 功率放大器中的滲透率將持續提高。

隨著5G市場對碳化硅基氮化鎵器件需求的增長，半絕 緣型碳化硅晶片的需求量也將大幅增長。

根據Yole的預測，半絕緣型碳化硅襯底市場出貨 量（折算為4英寸）有望由2020年的16.56萬片增長至2025年的43.84萬片，期間復合 增長率為21.50%。

根據山東天岳招股書，2020年襯底的平均單位價格為9204.94元/片， 粗略推算，2025年半絕緣型碳化硅襯底市場規模有望達到40.35億元。

圖11：半絕緣型碳化硅襯底銷量預測（萬片） 資料來源：Yole Development，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 12 圖12：2021-2025年5G宏基站建設量預測 資料來源：中國產業研究網，安信證券研究中心 圖13：不同材料微波射頻器件的應用范圍對比圖14：2018-2025年全球射頻器件市場規模預算 資料來源：Analog Dialogue，安信證券研究中心資料來源：Yole Development，安信證券研究中心 3.碳化硅襯底技術壁壘高，處于產業鏈核心位置 3.1.碳化硅襯底生產流程與硅基類似，但是難度大幅度增加 碳化硅襯底的制作流程一般包括原料合成、晶體生長、晶錠加工、晶棒切割、晶片研磨、 拋光、清洗等環節。

其中晶體生長階段為整個流程的核心，決定了碳化硅襯底的電學性質。

圖15：碳化硅襯底生產流程 資料來源：天岳先進招股說明書，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 13 原料合成：將高純硅粉和高純碳粉按工藝配方均勻混合，在2,000℃以上的高溫條件下，于 反應腔室內通過特定反應工藝，去除反應環境中殘余的、反應微粉表面吸附的痕量雜質， 使硅粉和碳粉按照既定化學計量比反應合成特定晶型和顆粒度的碳化硅顆粒。

再經過破碎、 篩分、清洗等工序，制得滿足晶體生長要求的高純度碳化硅粉原料。

晶體生長：目前主要有物理氣相傳輸法（PVT）、高溫化學氣相沉積法（HT-CVD）和液相 法三種方法。

其中液相法生長晶體因尺寸較小目前僅用于實驗室生長，綜合生長條件控制、 生長效率、缺陷控制等因素，商業化的技術路線主要是PVT和HT-CVD，與HT-CVD法相 比，采用PVT法生長的碳化硅單晶所需要的設備簡單，操作容易控制，設備價格以及運行 成本低等優點成為工業生產所采用的主要方法。

物理氣相傳輸法（PVT）：PVT法是碳化硅晶體生長的主流制備方式。

將高純碳化硅微 粉和籽晶分別置于單晶生長爐內圓柱狀密閉的石墨坩堝下部和頂部，通過感應加熱的方 式將坩堝加熱至2000℃以上，此時碳粉和硅粉升華分解成為Si原子、Si2C分子和 SiC2分子等氣相物質，控制籽晶處溫度略低于下部微粉處，在坩堝內形成軸向溫度梯 度。

碳化硅微粉在高溫下升華形成不同氣相組分的反應氣體，在溫度梯度驅動下到達溫 度較低的籽晶處，并在其上結晶形成圓柱狀碳化硅晶錠。

圖16：物理氣相傳輸法生產碳化硅晶體示意圖 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 碳化硅粉料純度對晶片質量影響較大，粉料中一般含有極微量的氮，硼、鋁、鐵等雜質， 其中氮是n型摻雜劑，在碳化硅中產生游離的電子，硼、鋁是p型摻雜劑，產生游離的空 穴。

為了制備n型導電碳化硅晶片，在生長時需要通入氮氣，讓它產生的一部分電子中和 掉硼、鋁產生的空穴（即補償），另外的游離電子使碳化硅表現為n型導電。

為了制備高 阻不導電的碳化硅（半絕緣型），在生長時需要加入釩（V）雜質，釩既可以產生電子，也 可以產生空穴，讓它產生的電子中和掉硼、鋁產生的空穴（即補償），它產生的空穴中和 掉氮產生的電子，所以所生長的碳化硅幾乎沒有游離的電子、空穴，形成高阻不導電的晶片。

高溫化學氣相沉積法（HT-CVD）：高溫化學氣相沉積方法是用氣態的高純碳源和硅源， 目前少量公司應用。

在2200℃左右合成碳化硅分子，反應氣體在高溫下分解生成碳化 硅并附著在襯底材料表面，并沿著材料表面不斷生長，生長速率一般為0.5~1mm/h左 右。

氣態的高純碳源和硅源比高純SiC粉末更容易獲得，成本更低。

由于氣態源幾乎沒 有雜質，如果生長時不加入n型摻雜劑或p型摻雜劑，生長出的4H-SiC就是高純半絕 行業深度分析/半導體 14 緣（HPSI）半導體。

如果要生長n型摻雜或p型摻雜的4H-SiC也非常好控制，只要分 別通入氮或者硼的氣態源就可以實現，而且通過控制通入的氮或者硼的流量，就可以控 制碳化硅晶體的導電強弱。

液相法：液相法有望成為碳化硅晶體制備的未來發展方向。

碳化硅沒有液態，把硅加熱 到1400度變成液態，將碳溶解到硅里。

生產溫度下降（1700度），生產速度提升5倍， 每小時1mm，未來有可能更高。

PVT方法的晶體生長過程中位錯缺陷較難控制，液相 法由于生長過程處于穩定的液相中，可生長沒有螺旋位錯、邊緣位錯和幾乎無堆垛層錯 的碳化硅單晶，該優勢為高品質大尺寸碳化硅單晶制備技術提供另一種重要的方向和未 來發展的儲備。

晶錠加工：將碳化硅晶錠使用X射線單晶定向儀進行定向，之后通過精密機械加工的方式 磨平、滾圓，加工成標準直徑尺寸和角度的碳化硅晶棒。

對所有成型晶棒進行尺寸、角度 等指標檢測。

晶棒切割：使用金剛石細線將碳化硅晶棒切割成滿足客戶需求的不同厚度的切割，并使用 全自動測試設備進行翹曲度、彎曲度、厚度變化等面型檢測。

晶片研磨、拋光、清洗：晶片研磨指通過不同顆粒粒徑的金剛石研磨液將晶片研磨到所需 的平整度和粗糙度，使用全自動測試設備及非接觸電阻率測試儀對全部切割片進行面型及 電學性能檢測；晶片拋光指通過機械拋光和化學機械拋光方法，除表面劃痕、降低表面粗 糙度及消除加工應力等，使研磨片表面達到納米級平整度。

使用X射線衍射儀、原子力顯 微鏡、表面平整度測試儀、表面缺陷綜合測試儀等儀器設備，檢測碳化硅拋光片的各項參 數指標，據此判定拋光片的質量等級；晶片清洗指通過特定配比的化學試劑及去離子水對 清洗機內的拋光片進行清洗，去除拋光片上殘留的拋光液等表面玷污物，再通過超高純氮 氣和甩干機將晶片吹干、甩干；將晶片在超凈室封裝在潔凈片盒內，形成可供下游即開即 用的碳化硅晶片。

3.2.碳化硅襯底生產難度較高，溫場控制是工藝核心 工藝困難導致碳化硅襯底制造效率較低。

碳化硅半導體晶片材料核心參數包括微管密度、 位錯密度、電阻率、翹曲度、表面粗糙度等。

與傳統的單晶硅使用提拉法制備不同，碳化 硅材料因為一般條件下很難液相生長，現今市場主流采用氣相生長的方法，在密閉高溫腔 體內進行原子有序排列并完成晶體生長、同時還要提升長晶效率是復雜的系統工程，溫場 控制是最核心的難度，后續將生長好的晶體加工成可以滿足半導體器件制造所需晶片又涉 及一系列高難度工藝調控。

在整個過程中主要有以下幾個難點： 溫度要求高，黑箱操作觀測難：一般而言，碳化硅氣相生長溫度在2300℃以上，且在生產 中需要精確調控生長溫度，與之對比，硅僅需1600℃左右。

高溫對設備和工藝控制帶來了 極高的要求，生產過程幾乎是黑箱操作難以觀測。

如果溫度和壓力控制稍有失誤，則會導 致生長數天的產品失敗。

長晶速度慢，時間成本高：碳化硅的生長速度緩慢，現有國內主流工藝使用物理氣相傳輸 法（PVT）約7天才能生長2cm左右。

對比來看，硅棒拉晶2-3天即可拉出約2m長的8 英寸硅棒。

晶型要求高，產出良率低：碳化硅存在200多種晶體結構類型，其中六方結構的4H型 （4H-SiC）等少數幾種晶體結構的單晶型碳化硅才是所需的半導體材料，在晶體生長過程 中需要精確控制硅碳比、生長溫度梯度、晶體生長速率以及氣流氣壓等參數，需要精確的 行業深度分析/半導體 15 材料配比、熱場控制和經驗積累，才能在高溫下制備出無缺陷、皆為4H晶型的可用碳化硅 襯底否則容易產生多晶型夾雜，導致產出的晶體不合格。

材料硬度大，切割磨損高：碳化硅硬度僅次于金剛石，為第二硬的材料，這導致其切割、 研磨、拋光的加工難度也顯著增加，工藝水平的提高需要長期的研發積累。

另外，碳化硅 晶片的厚度是會比硅基的硅的晶錠會薄很多。

它在做切磨拋的時候需要更硬的一些設備， 從而在切割、磨的時候碳化硅損失也會更多，產出比只有60%左右。

3.3.尺寸增加并進一步改進電化學性能是SiC技術下一階段發展方向 擴徑技術：為提高生產效率并降低成本，大尺寸是碳化硅襯底制備技術的重要發展方向。

目前國內公司主要量產產品尺寸集中在4英寸及6英寸，而行業龍頭Cree已成功研發8英 寸產品。

隨著尺寸的不斷增大，擴徑技術的要求也越來越高，需要綜合熱場設計、結構設 計、晶體制備工藝設計等多方面的技術控制要素，最終實現晶體的迭代擴徑生長。

改進電學性能：碳化硅襯底以電學性能分為導電性與半絕緣型，未來技術的發展需要保證 電學性能的不斷改進。

半絕緣型襯底：目前行業領先企業已普遍將電阻率穩定控制在108Ω〃cm以上。

在半絕 緣型襯底制備過程中，去除晶體中的各種雜質對實現碳化硅晶體本征高電阻率十分重要。

因此在PVT制備條件下，生長反應腔室內的反應物料的純度需要得到保證，以避免粉 料釋放出雜質。

導電型襯底：導電型碳化硅襯底具有低電阻率。

在生產過程中，電阻率容易發生分布不 均勻的情況，具體表現為徑向上電阻率中間低、邊緣高；軸向上電阻率生長前期低、后 期高的特征，如何實現碳化硅襯底的均勻電阻率與不同碳化硅襯底的電阻率一致是未來 技術發展趨勢。

降低微管密度：微管是延伸并貫穿整個晶棒的中空管道，微管的存在密度將直接決定外延 層的結晶質量，器件區存在微管將直接導致器件漏電甚至擊穿失效。

因此，降低微管密度 是碳化硅產業化應用的重要技術方向。

3.4.碳化硅襯底成本下降趨勢可期 在碳化硅器件成本結構中，襯底成本約占50%。

碳化硅襯底較低的供應量和較高的價格一 直是制約碳化硅基器件大規模應用的主要因素之一，碳化硅襯底需要在2500度高溫設備下 進行生產，而硅晶只需1500度；碳化硅晶圓約需要7至10天，而硅晶棒只需要2天半； 目前碳化硅晶圓主要是4英寸與6英寸，而用于功率器件的硅晶圓以8英寸為主，這意味 著碳化硅單晶片所產芯片數量較少、碳化硅芯片制造成本較高,目前碳化硅功率器件的價格 仍數倍于硅基器件，下游應用領域仍需平衡碳化硅器件的高價格與碳化硅器件優越性能帶 來的綜合成本下降間的關系。

據產業調研，目前6寸導電型襯底片的市場零售價約1000美元/片,目前4、6寸片價格是 硅的60倍以上，但是由于高頻、高壓的性能，可以降低對無源器件的使用，這同時能節省 系統成本，碳化硅的系統成本目前是硅的2-8倍。

結合國際技術路線對成本考量，到2025 年有望下降至500美元以下，硅基和sic基的成本差距會在2倍內，一些高電壓大電流的功 率器件會被碳化硅替代和滲透。

行業深度分析/半導體 16 圖17：碳化硅器件的成本結構 資料來源：CASA前瞻產業研究院，安信證券研究中心 結合目前成本情況及技術發展方向，碳化硅襯底的成本可以通過做大尺寸、提高材料使用 效率和提高良率等方式下降。

做大尺寸：襯底的尺寸越大，邊緣的浪費就越小，有利于進一步降低芯片的成本。

6英 寸襯底面積為4英寸襯底的2.25倍，相同的晶體制備時間內襯底面積的倍數提升帶來 襯底成本的大幅降低，與此同時，單片襯底上制備的芯片數量隨著襯底尺寸增大而增多， 單位芯片的成本也即隨之降低。

提高材料使用效率：由于技術限制，長晶時間很難縮短，而單位時間內長晶越厚成本越 低，因此可以設法增加晶錠厚度；另一方面，目前的切割工藝很容易造成浪費，可以通 過激光切割或其他技術手段減少切割損耗。

提高良率：以山東天岳為例，碳化硅襯底產品良率逐年提升，綜合良率由30%提升至 38%，國內廠商良率情況普遍在40%左右，若能提升至60%-70%，碳化硅襯底生產成 本將得到進一步下降。

表5：山東天岳主要生產環節良率對比 主要生產環節 2021年1-6月2020年度 2019年度 2018年度 晶棒良率 49.90% 50.73% 38.57% 41.00% 襯底良率 75.74% 70.44% 75.15% 72.61% 資料來源：天岳先進招股說明書，安信證券研究中心 4.國際龍頭企業占市場主要位置，國內企業加速追趕 4.1.國際大廠市場占有率高，提前布局大尺寸襯底量產計劃 Cree公司是全球龍頭，占主要地位。

根據半導體時代產業數據中心《2020年中國第三代 半導體碳化硅晶片行業分析報告》數據，2020上半年全球半導體SiC晶片市場中，美國 Cree出貨量占據全球45%，歐洲擁有完整的碳化硅襯底、外延、器件以及應用產業鏈，主 要企業有Siltronic、意法半導體、IQE、英飛凌等，在全球電力電子市場擁有強大的話語權； 日本是設備和模塊開發方面的絕對領先者，代表企業有松下、羅姆、住友電氣、三菱等， 羅姆子公司SiCrystal占據20%，II-VI占13%。

Cree公司能夠批量供應4英寸至6英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底，且已成功研發并開 行業深度分析/半導體 17 始建設8英寸產品生產線，目前Cree公司的碳化硅晶片供應量位居世界前列。

貳陸公司能 夠提供4至6英寸導電型和半絕緣型碳化硅襯底。

在量產時間表方面，2019年5月，Cree 宣布投入10億美元建設新工廠，將于2024年量產8英寸碳化硅等產品。

意法半導體與 CREE和SiCrystal簽署長期供應，通過收購Norstel來自主生產6英寸晶圓，并且， Norstel最近已經成功交付了首個8英寸SiC晶圓。

2021年4月，II-VI表示，未來5年內， 將SiC襯底的生產能力提高5至10倍，其中包括量產8英寸的襯底。

英飛凌預計2023年 左右開始量產8英寸襯底，以2025年為目標，量產8英寸SiC襯底器件。

2020年9月， 英飛凌表示8英寸SiC晶圓生產線已經建成。

圖18：SiC襯底市場情況圖19：2018年導電型碳化硅晶片廠商市場占有率 資料來源：公司官網，安信證券研究中心資料來源：Yole Development，安信證券研究中心 4.2.國內碳化硅襯底企業加大投入，提速追趕 經過十余年的技術自主研發，國內龍頭碳化硅襯底企業已經掌握2-6英寸的碳化硅襯底制備 方法，產品質量達到國際先進水平，并逐步提升市場份額。

根據《2020年中國第三代半導 體碳化硅晶片行業分析報告》，山東天岳市占率為2.6%；天科合達市占率由2019年的3% 上升至2020年的5.3%。

國內碳化硅襯底企業發展迅速。

4.2.1.國內企業持續擴大投資碳化硅襯底項目 根據集微咨詢統計，2019-2021年國內簽約落地的SiC產業相關項目襯底項目比較多，占 比44%。

據中國電子材料行業協會半導體材料分會統計，截至2021年，我國從事碳化硅 襯底研制的企業已經有30家（不包括中國電科46所、硅酸鹽所、浙江大學和天津理工大 學等純研究機構），近年來規劃總投資已經超過300億元，規劃總產能已經超過180萬片/ 年。

露笑科技、山東天岳、天科合達等多家國內公司投資建廠，一方面，建成更加完善的 產業鏈，實現6英寸碳化硅襯底的產業化生產；另一方面，推進8英寸碳化硅襯底的研發， 縮小與國際龍頭企業的技術差距。

行業深度分析/半導體 18 圖20：2020-2021年國內SiC項目簽約布局情況 資料來源：集微咨詢，安信證券研究中心 表6：國內廠商碳化硅投資情況 公司 地點 碳化硅投資情況 三安光電 湖南長沙 2021年6月，總投資160億元的湖南三安半導體基地一期項 目正式投產，產能規模達到6寸3萬片/月。

露笑科技 浙江紹興 公司項目計劃總投資6.95億元，主要采用碳化硅升華法長晶 工藝及SiC襯底加工工藝，建成后形成年產8.8萬片碳化硅襯 底片的生產能力。

天科合達 北京 2020年投資第三代半導體碳化硅襯底產業化基地建設項目 95,706.00萬元，建設一個包括晶體生長、晶片加工和清洗檢 測等全生產環節的生產基地。

項目投產后年產12萬片6英寸 碳化硅晶片，其中6英寸導電型碳化硅晶片約為8.2萬片，6 英寸半絕緣型碳化硅晶片約為3.8萬片。

山東天岳 山東濟南 在上海臨港新片區建設碳化硅襯底生產基地，滿足不斷擴大的 碳化硅半導體襯底材料的需求。

公司的“碳化硅半導體材料項 目”已被上海市發改委列入《2021年上海市重大建設項目清 單》。

為實現產能擴張，正在募資建立25億元項目。

同光晶體 河北保定 公司已完成自主搭建200臺單晶生長爐，同時為滿足功率半導 體器件需求，2021年計劃陸續投產600臺生長爐，在2022年 4月預計產能將達到10萬片。

資料來源：招股書，公司官網，半導體行業觀察，安信證券研究中心 4.2.2.經過多年自主研發，國內企業掌握碳化硅襯底制備技術 國內企業逐步掌握碳化硅襯底的制備技術。

國內企業天科合達、山東天岳和同光晶體等公 司在導電型襯底已經實現4英寸襯底商業化，逐步向6英寸發展。

國內在6英寸SiC產線 上也已經有所成績，已知的6英寸SiC生產線有中電55所、中國中車、三安光電、華潤微 電子、積塔、燕東微電子（與深圳基本半導體共建）、國家電網等。

我國碳化硅襯底公司生產的產品質量也不斷提高，達到國際先進水平，在多個技術參數可 與國際龍頭公司比較。

行業深度分析/半導體 19 表7：4英寸半絕緣型碳化硅晶片 產品性能 科銳公司貳陸公司山東天岳天科合達 電阻率 ≥1×106Ω·cm ≥1×1011Ω·cm ≥1×105Ω·cm ≥1×107Ω·cm 直徑 99.5-100mm未披露99.5-100mm 99.5-100mm 翹曲度 ≤45μm未披露≤45μm ≤35μm 總厚度變化 ≤15μm未披露≤10μm ≤10μm 多型 ≤5%未披露00 微管密度 未披露<0.1cm-2 ≤5cm -2 ≤1cm-2 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 表8：6英寸半絕緣型碳化硅晶片 產品性能 科銳公司貳陸公司山東天岳天科合達 電阻率 ≥1×106Ω·cm ≥1×1011Ω·cm未披露≥1×105Ω·cm 直徑 150.0 ±0.25mm 未披露未披露150.0 +0.2mm 翹曲度 ≤40μm未披露未披露≤60μm 總厚度變化 ≤10μm未披露未披露≤15μm 多型 ≤5%未披露未披露0 微管密度 未披露<0.1cm-2未披露≤1cm-2 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 表9：6英寸導電型碳化硅晶片 產品性能 科銳公司貳陸公司山東天岳天科合達 電阻率 0.015- 0.028Ω·cm 約0.02Ω·cm未披露0.015- 0.025Ω·cm 直徑 150.0 ±0.25mm 未披露未披露150.0 +0.2mm 翹曲度 ≤40μm未披露未披露≤60μm 總厚度變化 ≤10μm未披露未披露≤15μm 多型面積 ≤5%未披露未披露0 微管密度 <1cm-2 <0.1cm-2未披露≤0.5cm-2 資料來源：天科合達招股說明書，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 20 5.相關企業 5.1.露笑科技（股票代碼：002617） 據公司2021年半年報披露，報告期內，公司主要從事碳化硅業務、光伏發電業務、漆包線 業務。

其中，碳化硅項目公司合肥露笑半導體從2020年11月份破土開工建設，2021年3 月份一期廠房結頂，5月份內部公輔設備開始安裝調試，6月份部分設備開始進場安裝。

隨 著襯底加工設備、清洗設備和測試設備的逐步到位及加工工藝優化，合肥工廠9月份基本 可實現6英寸導電型碳化硅襯底片的小批量生產。

同時報告期內公司大幅增加碳化硅業務 的研發投入，研發費用較去年同比增長148.07%，碳化硅的項的成功落地標志著公司由過 去的基礎制造企業完成向高端制造企業的蛻變。

根據HISMarkit數據，受新能源汽車龐大 需求的驅動，以及電力、光伏逆變器等等領域的帶動，預計到2027年碳化硅功率器件的市 場規模將超過100億美元，行業發展核心受益環節是襯底生產廠商。

未來隨著碳化硅項目 的逐步投產，公司將充分受益于碳化硅行業的高景氣度，實現業績增長。

圖21：2015-2021Q1-3露笑科技營業收入情況圖22：2015-2021Q1-3露笑科技歸母凈利潤情況 資料來源：wind，安信證券研究中心資料來源：wind，安信證券研究中心 5.2.三安光電（股票代碼：600703） 公司主要從事化合物半導體所涉及的部分核心原材料、外延片生長和芯片制造，是產業鏈 的核心環節，也是附加值高的環節，屬于技術、資本密集型的產業。

公司業務不僅投資規 模大，需要配置MOCVD外延爐、蒸鍍機、光刻機、蝕刻機、研磨機、拋光機、劃片機和 各類檢測等價格昂貴的設備:而且技術壁壘高，在制造過程中需要集成物理、化學、光電、 機電等多領域的知識:還需要持續研發投入、豐富產品類別、優化制造工藝、提高生產效率 和產品性價比。

公司作為國內產銷規模首位的化合物半導體生產企業，多年來持續加大研發投入，積極提 升核心競爭力，不斷推出新產品，穩步提高國內外市場份額，持續優化客戶結構，鞏固化 合物半導體龍頭企業的優勢地位。

行業深度分析/半導體 21 圖23：三安光電產業布局圖 資料來源：三安光電招股說明書，安信證券研究中心 據公司2021年半年報披露，碳化硅二極管2021年上半年新開拓客戶518家，出貨客戶超 過180家，超過60種產品已進入量產階段，在服務器電源、通信電源、光伏逆變器、充電 樁、車載充電機、家電等細分應用市場標桿客戶實現穩定供貨，借助在歐美日韓等國家和 地區的技術和銷售布局，已與國際標桿客戶實現戰略合作，海外市場已有所突破。

碳化硅 二極管已有兩款產品通過車載認證并送樣行業標桿客戶，處于小批量生產階段。

碳化硅 MOSFET工業級產品已送樣客戶驗證，車規級產品正配合多家車企做流片設計及測試。

圖24：2015-2021Q1-3三安光電營業收入情況 圖25：2015-2021Q1-3三安光電歸母凈利潤情況 資料來源：wind，安信證券研究中心 資料來源：wind，安信證券研究中心 5.3.天科合達（未上市） 根據公司招股書披露，公司主要從事碳化硅領域相關產品研發、生產和銷售，主要產品包 括碳化硅晶片、其他碳化硅產品和碳化硅單晶生長爐，其中碳化硅晶片是公司核心產品。

公司是國內最早實現碳化硅晶片產業化生產的企業，建立了國內第一條碳化硅晶片中試生 產線，率先研制出6英寸碳化硅晶片，相繼實現2英寸至6英寸碳化硅晶片產品的規?；? 供應。

公司堅持自主研發、技術推動的發展戰略，在碳化硅晶體生長、晶片加工、生長設 備研發和制造方面深耕多年。

截至2020年3月，公司擁有已獲授權的專利34項，其中已 獲授權發明專利33項（含6項國際發明專利）。

通過多年研發，公司具備生產高品質晶片 的能力，4-6英寸晶片科技成果產業化效果顯著。

行業深度分析/半導體 22 圖26：天科合達營業收入情況 圖27：天科合達歸母凈利潤 資料來源：wind，安信證券研究中心 資料來源：wind，安信證券研究中心 5.4.山西爍科（未上市） 山西爍科晶體有限公司，是中國電子科技集團公司第二研究所的全資子公司，成立于2018 年10月，主要從事第三代半導體材料碳化硅的研發生產。

爍科晶體在實現第三代半導體碳 化硅全產業鏈完全自主可控、掌握4-6英寸襯底片“切、磨、拋”工藝，據山西省人民政府 官網2020年11月23日新聞報道，公司碳化硅產業基地一期300臺單晶生產設備，具備年 產7.5萬片碳化硅單晶襯底的產能，年收入在3億元以上，在建項目投產后，公司具備年產 10萬片4—6英寸N型碳化硅單晶晶片、5萬片4—6英寸高純半絕緣型碳化硅單晶晶片的 生產能力。

5.5.山東天岳（未上市） 公司成立于2010年，主營業務是寬禁帶半導體(第三代半導體)碳化硅襯底材料的研發、生 產和銷售，產品可應用于微波電子、電力電子等領域。

目前，公司主要產品包括半絕緣型 和導電型碳化硅襯底。

經過十余年的技術發展，公司已掌握涵蓋了設備設計、熱場設計、 粉料合成、晶體生長、襯底加工等環節的核心技術，自主研發了不同尺寸半絕緣型及導電 型碳化硅襯底制備技術。

截至2020年末，公司擁有授權專利286項，其中境內發明專利 66項，境外發明專利1項。

通過數千次的研發及工程化試驗，公司核心技術不斷創新，所 制產品已達到國內領先、國際先進水平。

根據國際知名行業咨詢機構Yole的統計，2019年 及2020年公司已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三。

圖28：山東天岳營業收入情況圖29：山東天岳歸母凈利潤情況 資料來源：wind，安信證券研究中心資料來源：wind，安信證券研究中心 行業深度分析/半導體 23 6.風險提示 （1）SiC技術難度大，產品研發不及預期風險。

國外龍頭企業大力布局SiC領域研發，若 國內企業產品研發失敗，無法滿足下游應用市場要求，對市場前景會產生不利影響。

（2）相關擴產項目不及預期風險。

國內外主要碳化硅廠商均在大力擴產，若擴產項目不及 預期，會對公司競爭力產生不利影響。

（3）SiC成本高居不下，滲透率不及預期風險。

目前碳化硅功率器件的價格仍數倍于硅基 器件，下游應用領域仍需平衡碳化硅器件的高價格與因碳化硅器件的優越性能帶來的綜合 成本下降之間的關系，一定程度上限制了碳化硅器件的滲透率。

若碳化硅制造成本無法下 降，對市場應用進展產生不利影響。

行業深度分析/半導體 24 行業評級體系 收益評級： 領先大市—未來6個月的投資收益率領先滬深300指數10%以上； 同步大市—未來6個月的投資收益率與滬深300指數的變動幅度相差-10%至10%； 落后大市—未來6個月的投資收益率落后滬深300指數10%以上； 風險評級： A —正常風險，未來6個月投資收益率的波動小于等于滬深300指數波動； B —較高風險，未來6個月投資收益率的波動大于滬深300指數波動； 分析師聲明 本報告署名分析師聲明，本人具有中國證券業協會授予的證券投資咨詢執業資格，勤 勉盡責、誠實守信。

本人對本報告的內容和觀點負責，保證信息來源合法合規、研究 方法專業審慎、研究觀點獨立公正、分析結論具有合理依據，特此聲明。

本公司具備證券投資咨詢業務資格的說明 安信證券股份有限公司（以下簡稱“本公司”）經中國證券監督管理委員會核準，取 得證券投資咨詢業務許可。

本公司及其投資咨詢人員可以為證券投資人或客戶提供證 券投資分析、預測或者建議等直接或間接的有償咨詢服務。

發布證券研究報告，是證 券投資咨詢業務的一種基本形式，本公司可以對證券及證券相關產品的價值、市場走 勢或者相關影響因素進行分析，形成證券估值、投資評級等投資分析意見，制作證券 研究報告，并向本公司的客戶發布。

行業深度分析/半導體 25 免責聲明 。

本公司不會 因為任何機構或個人接收到本報告而視其為本公司的當然客戶。

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