2021-2022第三代半导体行业分析报告.pptx

2021-2022第三代半导体 行业 分析 报告 核 心 观点 第 三代半导体大势所趋 ， 新能 源 汽车为其带来巨大增量 ： 第三代半导体材料主要分为碳化硅 SiC和氮 化 镓 GaN， 在高温 、 高压 、 高功率和高频领域将替代前两代半导体材 料 。 新能源汽车为 SiC的最重要 下游 领域 ， 主要应用包括主驱逆变器 、 DC/DC转换器 、 车载充电机和充电桩等 ， 根 据 Yole数据 ， SiC 功率器 件市场规模将从 2018年的 4亿美金增加到 2027年 172亿美金 ， CAGR约 51%。 碳化硅基氮化镓 外延射频 器件将从 2018年的 6亿美金增加到 2027年的 34亿美金 。 碳化硅衬底材料市场规模将从 2018 年的 1.21亿 美金增长到 2024年的 11亿美金 ， CAGR达 44%。 目前 CREE等国际大厂和国内企业纷纷大 力布局碳化硅 。 国 内 厂 商在第三代半导体进行全产业链布局 ， 自主可控能力较强 。 国内厂商布局第三代半导体的 设 备 、 衬底 、 外延和器件全产业链环节 ， 包括难度最大的衬底长晶环节 ， 自动化程度较高的外延环 节和 应用于下游市场的器件环节 ， 第三代半导体全产业链布局 ， 可完全自主可控 。 国内厂 商碳化硅衬底产品均 以 4英寸为主 ， 6英寸正在逐步实现量产 。 天科合达 、 露笑科技 、 三安 光 电等厂商主要生产导电型碳化硅衬底 ， 山东天岳主要生产半绝缘型碳化硅衬底 。 天科合达 、 露笑 科技 和晶盛机电布局碳化硅长晶设 备 。 产能 /收入方面 ： 2020年 CREE 收入约 4.7亿美元 ， 山东天岳 约 4.3亿 元 ， 天科合达 1.6亿元 （ 2019年 ）， 露笑科技 500台炉子产值预估约 15亿元收入 （ 25万片 / 年 ）， 三安 光电衬底年产能规划 约 3.6万片 。 投资 建议 。 建议关注 ： 设备厂商 ： 露笑科技 、 三安光电 、 晶盛机电 ； 衬底厂商 ： 三安光电 、 露笑科 技 、 天科合达 、 山东天岳等 ； 外延厂 商 ： 瀚天天成 、 东莞天域等 ； 器件厂商 ： 三安光电 、 比亚迪半 导体 、 闻泰科技 、 华润微 、 士兰微 、 斯达半导 、 扬杰科技等 。 风险分 析 ： 碳化硅良率提升不及预期 ； 疫情缓和不及预期 ； 目 录 第 三代半导 体大 势 所趋 碳化硅和氮 化镓 产 业链 环 节梳理 中国第三代 半 导 体 群雄 并 起 投资建议 风险分析 性能优良 ， 广泛应用于新能源汽车 、 射频 、 工控等领域 市场增速快 ， 国际大厂纷纷布局 1、 第三代 半 导体 大 势所趋 1.1、 什么 是 第三 代 半导体 相对于 第一代 （ 硅基 ） 半导体 ， 第三代半导体 （ 碳化硅等 ） 禁带宽度大 ， 电导率高 、 热导率高 。 硅基因为结 构简单 ， 自然界储备量大 ， 制备相对容易 ， 被广泛应用半导体的各个领域 ， 其中以处理信息的集成电路最为 主要 。 在高压 、 高功率 、 高频的分立器件领域 ， 硅因其窄带隙 ， 较低热导率和较低击穿电压限制了其在该领 域的应用 ， 因而发展出宽禁带 、 耐高压 、 高热导率 、 高频的第 二 /三代半导体 。 图表 1： 三 代 半导 体 特性 对 比 第一 代 -硅 Si 第二 代 -砷化镓 GaAs 第三 代 -碳化硅 SiC 半导 体 -锗 Ge 半导 体 -磷化铟 InP 半导 体 -氮化镓 GaN 主要应用 ： 主要应用 ： 主要应用 ： 集成电路 、 部分功 率分 立 器 微电子和光电子领域 、 微 波功 新能源汽车 、 5G宏 基站 、 光 件 （ 中低压 ， 中低频等 ， 硅 率器件 、 低噪声器件 、 发 光二 伏 、 风 电 、 高 铁等 领域 （ 高 温 、 基 IGBT可应用在高压领 域 ） 级管 、 激光器 、 光探测 器 等 高压 、 高频率 、 高电导 率 ） 制备工艺成熟 、 成本低 廉 、 生长工艺较成熟 、 较好 的 电子 高电导 率 、 高 热导 率 、 耐 高 温 、 自然界储备量大 ， 应用 广 泛 迁移率 ， 带隙等材料特性 耐高压 ， 目前生长困难 、 成本 资源稀缺 ， 有毒性 ， 污 染 环 境 较高 ， 良率提升后可大 量 使用 资料来源 ： 证券研 究 所 1.1、 什么 是 第三 代 半导体 三代半 导体材料之间的主要区别是禁带宽度 。 现代物理学描述材料导电特性的主流理论是能带理论 ， 能带理 论认为晶体中电子的能级可划分为导带和价带 ， 价带被电子填满且导带上无电子时 ， 晶体不导电 。 当晶体受 到 外界能量激发 （ 如高压 ）， 电子被激发到导带 ， 晶体导电 ， 此时晶体被击穿 ， 器件失效 ， 禁带宽度代表了 器件 的耐高压能力 。 第三代半导体的禁带宽度是第一代和第二代半导体禁带宽度的 近 3倍 ， 具有更强的耐高压 、 高 功率 能力 。 图表 2： 第 三 代 半 导 体 禁 带 宽 度 大 于 硅 和 砷 化 镓 的 禁 带 宽度 资料来源 ： CREE官网 1.1、 什么 是 第三 代 半导体 第三代半导体材料能量密度更高 。 以氮 化 镓为例 ， 其形成的 HEMT器件结构中 ， 其能量密度约为 5-8W/mm， 远高于硅基 MOS器件和砷化镓射频器件的 0.5-1W/mm的能量密度 ， 器件可承受更高的功率和电压 ， 在承受 相同的功率和电压时 ， 器件体积可变得更 小 。 图表 3： 第 三 代半 导 体材 料 能量 密 度高 于 硅和 砷 化镓 能 量密度 资料来源 ： CREE官网 1.1、 碳化 硅 更适 合 作为 衬 底材料 半导体 芯片 结 构分 为 衬底 、 外延 和 器件 结 构 。 衬底通常起支撑作用 ， 外延为器件所需的特定薄膜 ， 器件结构 即利用光刻刻蚀等工序加工出具有一定电路图形的拓扑结构 。 碳化硅 热导 率 高于 氮 化镓 。 第三代半导体的应用场景通常为高温 、 高压 、 高功率场景 ， 器件需要具有较好的 耐高温和散热能力 ， 以保证器件的工作寿命 。 碳化硅的热导率是氮化镓热导率的 约 3倍 ， 具有更强的导热能力 ， 器件寿命更长 ， 可靠性更高 ， 系统所需的散热系统更小 。 氮化镓 单晶 生 长困 难 。 氮化镓因为生长速率慢 ， 反应副产物多 ， 生产工艺复杂 ， 大尺寸单晶生长困难 ， 目前 氮化镓单晶生长尺寸 在 2英寸 和 4英寸 ， 相比碳化硅难度更高 。 因此第三 代半 导 体目 前 普遍 采 用碳 化 硅作 为 衬 底材料 ， 在 高 压和 高 可靠 性 领域 选 择碳 化 硅外 延 ， 在 高 频领 域 选择 氮 化镓 外 延 。 图表 4： 三 代 半导 体 材料 性 能对比 资料来源 ： 天科合达招 股 书 、 证 券 研究所 7 Si GaAs 4H-SiC GaN eV 1.12 1.43 3.2 3.4 cm/s 1.0 107 1.0 107 2.0 107 2.5 107 Wcm-1K-1 1.5 0.54 4 1.3 MV/cm 0.3 0.4 3.5 3.3 1.2、 碳化 硅 衬底 器 件体 积 小 碳化硅 衬底 器 件体 积 更小 。 由于碳化硅具有较高的禁带宽度 ， 碳化硅功率器件可承受较高的电压和功率 ， 其 器件体积可变得更小 ， 约为硅基器件 的 1/10。 碳化硅 器件 电 阻更 小 。 同样由于碳化硅较高的禁带宽度 ， 碳化硅器件可进行重掺杂 ， 碳化硅器件的电阻将变 得更低 ， 约为硅基器件 的 1/100。 图表 5： 碳 化 硅 MOSFET器件 体 积更小 1.2、 碳化 硅 衬底 材 料能 量 损失小 碳化硅 衬底材料能量损失更小 。 在相同的电压和转换频率下 ， 400V电压时 ， 碳化 硅 MOSFET逆变器的能量损 失约为硅 基 IGBT能量损失 的 29%-60%之间 ； 800V时 ， 碳化 硅 MOSFET逆变器的能量损失约为硅 基 IGBT能量 损失 的 30%-50%之间 。 碳化硅器件的能量损失更小 。 9 图表 6： 碳 化 硅器 件 能量 损 失更小 资料来源 ： CREE官网 1.2、 碳化 硅 MOSFET电 动 车的 续 航里 程 更长 相较于 硅 基 IGBT， 碳化 硅 MOSFET电动车的续航里程更长 。 对 于 EPA 城市路况 ， 碳化 硅 MOSFET相较于硅基 IGBT， 将节 省 77%的能 量 损 耗 ； 对 于 EPA 高 速路 况 ， 碳 化 硅 MOSFET相 较于 硅 基 IGBT， 节 省 85%的 能量 损 耗 。 能量损耗的节省导致车辆续航里程的增加 ， 使用碳化 硅 MOSFET的电动车比使用硅 基 IGBT电动车将增 加 5- 10%的续航里程 。 图表 7： 碳 化 硅 MOSFET电动 车 续航 里 程更长 资料来源 ： CREE官网 1.2、 碳化 硅 基器 件 应用 空 间广阔 第三代半导体目前主流器件形式为碳化硅 基 -碳化硅外延功率器件 、 碳化硅 基 -氮化镓外延射频器件 ， 用以实现 AC-AC(变压 器 )、 AC-DC(整流 器 )、 DC-AC(逆变 器 )、 DC-DC(升降压变换 器 )， 碳化硅器件更适合高压和高 可靠性情景 ， 应用在新能源汽车和工控等领域 ， 氮化镓器件更适合高频情况 ， 应用 在 5G基站等领域 。 图表 8： 碳 化 硅应 用 领域 资料来源 ： 天科合达招 股 书 ， 证 券 研究所 1.3、 产业 规 模持 续 上涨 目前第三代半导体器件已经迅速进入了新能源汽车 、 光伏逆变 、 5G 基站 、 PD 快充等应用领域 ， 碳化硅主要 应用在新能源汽车和工控等领域 ， 氮化镓器件主要应用在 5G基站等领域 。 2020 年我国第三代半导体产业电力 电子和射频电子总产值超过 100 亿元 ， 同比增长 69.5%。 其中 ， SiC、 GaN 电力电子产值规模达 44.7 亿元 ， 同比增长 54%； GaN 微波射频产值达到 60.8亿元 ， 同比增长 80.3%。 0.7 13.8 23.1 29.0 44.7 50 40 30 20 10 0 2016 2017 衬底 外延及芯片 2018 2019 2020 器件及模组 装置 合计 2.5 12.6 18.6 33.2 60.8 70 60 50 40 30 20 10 0 2016 2017 2018 2019 衬 底 外延及芯 片 器件及模组 2020 装 置 合计 图表 9： 我 国 SiC、 GaN电力 电 子产值 （ 单位 ： 亿 元 ） 图表 10： 我国 GaN微波 射 频产值 （ 单位 ： 亿 元 ） 资料来源 ： CASA， 证 券研 究 所 1.3、 碳化 硅 功率 器 件市 场 增速快 碳化硅功率器件被广泛应用于新能源汽车中的主驱逆变器 、 DC/DC转换器 、 充电系统中的车载充电机和充电 桩等 ， 光伏 、 风电等领域 。 受益新能源汽车的放量 ， 碳化硅功率器件市场将快速增长 。 根 据 Yole数据 ， 2018年 和 2024年碳化硅功率器件市场规模分别 约 4亿 和 50亿美金 ， 复合增速 约 51%， 按照该 复合增速 ， 2027年碳化硅功率器件市场规模 约 172亿美金 。 图表 11： 碳 化 硅材 料 市场 规 模快 速 增长 资料来源 ： CREE官网 1.3、 碳化 硅 基氮 化 镓射 频 器件 市 场增 速 较快 碳化硅基氮化镓射频器件被大量应用 在 5G宏基站 、 卫星通信 、 微波雷达 、 航空航天 、 电子对抗等国防军工领 域 ， 随 着 5G建设的逐步展开 ， 氮化镓射频器件市场规模将有较快增长 。 根 据 Yole统计 ， 2018年 和 2024年氮 化 镓 射 频器 件 市场 规 模分 别 约 为 6亿美金 和 20亿 美 金 ， 复 合增 速 为 20.76%。 图表 12： 碳 化 硅 基 氮 化 镓 射 频 器 件 市 场 规 模 资料来源 ： CREE官网 1.3、 碳化 硅 衬底 材 料市 场 增速快 受益新能源汽车的放量 和 5G建设应用的推广 ， 碳化硅衬底材料市场规模有望实现快速增长 。 根 据 Yole统计 ， 碳化硅衬底材料市场规模将 从 2018年 的 1.21亿美金增长 到 2024年 的 11亿美金 ， 复合增速达 44%。 按照该复合增速 ， 2027年碳化硅衬底材料市场规模将达到 约 33亿美金 。 图表 13： 碳 化 硅材 料 市场 规 模快 速 增长 资料来源 ： CREE官网 1.3、 国际 大 厂纷 纷 布局 。 图表 14： 国 际 大厂 布 局第 三 代半 导 体动 作 梳理 CREE 2021年 3月 ， CREE正式将其 LED 产品业务部门出售给 SMART Global Holdings， 专注 SiC 电力电子和 GaN 射频 2018年 3月 ， 以 3.45亿欧元收购了 Infineon 射频 （ RF） 功率业务 ， 巩固射频市场优势地位 。 2019年 5月宣布 ， 到 2024年共投资 10亿美元扩充产能达 30倍 在北卡罗来纳州总部建设超级材料工厂 （ 8 英寸 SiC 衬底 ）， 在纽约州建设 8 英寸 SiC 电力电子和 GaN 射频产线 ； ROHM 2009 年收购 SiCrystal， 上游延伸至 SiC 衬底 ； 2018 年筑后工厂新建 6 英寸 SiC 晶圆产线 ， 2020 年投产 ， 产能约 15 万片 /年 ； 2024 财年前进行约 600 亿日元投资 ， 产能扩充 16 倍 。 II-VI 2018 年 ， SiC 外延产能扩充为原来 4 倍 ； 2020 年 ， 计划将 6 英寸 SiC 衬底产能扩大 5-10 倍 ； 2020 年 ， 计划建立 6 英寸 SiC 垂直集成平台 ： 与通用电气合作 ， 获得 SiC 器件和模块制造技术 ； 收购 Ascatron AB 和 INNOViON Corporation； 建立射频 GaN-on-SiC 技术平台 。 ST 2020年 2月 ， 意法半导体与台积电携手合作 ， 加快氮化镓 （ GaN） 工艺技术的开发以及 GaN分立和集成器件的供货 。 2019年 12月 ， 意法半导体收购 Norstel AB， 2019年 11月 ， 法半导体与 CREE将现有碳化硅 (SiC)晶圆片多年长期供货协议总价提高至 5亿美元以上 ， 并延长协议有效期 。 2018年 2月 ， 意法半 导 体与 MACOM签订硅 上 氮化镓合作开发协议 。 意法半导体为 MACOM制造硅上氮化镓射频晶片 ， 还将在射频市场上制造 、 销售硅上氮化镓产品 Infineon 在建 8 英寸 GaN-on-Si 生产线 ； 拥有 15 年 SiC 生产和研发经验 ； 6 英寸 SiC 晶圆量产线 ， 积累 8 英寸晶圆量产技术 ； 投资 3500 万欧元做碳化硅的技术研发 ； 1.3、 国内 政 策积 极 推进 第 三代 半 导体 产 业发展 ， 图表 15： 国 内 第三 代 半导 体 相关 政 策梳理 序号 发布时间 发布单位 政策法规名称 与行业相关内容 1 2014 年 工信部 国家集成电路产业发 展 推进纲 要 纲要提出设立国家产业投资基金 ， 重点支持集成电路等产业发展 ， 促进工业转型升级 同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域 。 2 2015年 国务院 中国制造 2025 将集成电路及专用装备作为 “ 新一代信息技术产业 ” 纳入大力推动突破发展的重点领 域 ， 着力提升集成电路设计水平 。 3 2015年 国务院 “ 十三五 ” 国家战略 性 新兴产 业发展规划 启动集成电路重大生产力布局规划工程 ， 实施一批带动作用强的项目 ， 推动产业能力 实现快速跃升 。 4 2016年 科 技部 、 国家 发改 委 外交部 、 商务部 、 推进 “ 一带一路 ” 建 设 科技 创 新合作专项规划 共同开展第三代半导体等先进材料制造技术合作研发 5 2017年 科技部 、 交通运输部 “ 十三五 ” 交通领域 科 技创新 专项规划 建立汽车电子控制技术创新及测试评价平台 ， 开展 IGBT、 碳化硅 、 氮化镓等电力电子 器件技术研发及产品开发和零部件 、 系统的软硬件测试技术研究与测试评价技术规范 体系研究 6 2018年 统计局 战略 性 新兴 产业 分类 （ 2018） 将集成电路制造和半导体分立器件制造列为战略性新兴产业 。 7 2019 年 财政部 、 国家税务总 局 关于集成电路设计和 软 件产业 企业所得税政策的公 告 依法成立且符合条件的集成电路设计企业和软件企业 ， 在 2018 年 12 月 31 日前自获利 年度起计算优惠期 ， 第一年至第二年免征企业所得税 ， 第三年至第五年按照 25%的法 定税率减半征收企业所得税 ， 并享受至期满为止 。 8 2019 年 国务院 长江三角洲区域一体 化 发展规 划纲要 面向量子信息 、 类脑芯片 、 第三代半导体 、 下一代人工智能 、 靶向药物 、 免疫细胞治 疗 、 干细胞治疗 、 基因检测八大领域 ， 加快培育布局一批未来产业 。 9 2020年 国务院 新时期促进集成电路 产 业和软 件产业高质量发展的若 干 政策 国家鼓励的重点集成电路设计企业和软件企业 ， 自获利年度起 ， 第一年至第五年免征 企业所得税 ， 接续年度减按 10%的税率征收企业所得税 。 10 2021年 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 培育先进制造业集群 ， 推动集成电路 、 航空航天等产业创新发展 。 瞄准人工智能 、 量 子信息 、 集成电路等前沿领域 ， 实施一批具有前瞻性 、 战略性的国家重大科技项目 。 碳化硅产业链主要厂商 氮化镓产业链主要厂商 2、 碳 化 硅 和 氮化 镓 产业 链 环节 梳 理 2.1、 碳化 硅 产业 链 主要 厂 商 19 资料来源 ： 证券研 究 所 三安光电 、 中电 科 五十 五 所 、 中 电科 十 三所等 境内企业 露笑科技 碳化硅产业链环节分为设备 、 衬底片 、 外延片和器件环节 。 从事 衬 底 片的 国 内厂 商 主要 有 露笑 科 技 、 三 安光 电 、 天科合达 、 山东天岳等 ； 从事碳化硅外延生长的厂商主要有瀚天天成和东莞天域等 ； 从事碳化硅功率器件的厂 商较多 ， 包括比亚迪半导体 、 闻 泰 科技 、 华润 微 、 士兰微 、 斯 达 半导 、 扬杰科技 、 泰科天润等 。 图表 16： 碳 化 硅产 业 链境 内 外主 要 厂商 设 备 衬 底 外 延 器件 II-VI Showa Denko Norstel Renesas、 Littelfuse 、 GeneSiC、 Microsemi 境外企业 Iinfineon、 ST、 Mitsubishi、 Fuji CREE、 ROHM 天 科合 达 、 山东 天 岳 、 东 尼电子 、 楚江 新 材 、 天通股份等 瀚天天成 、 东 莞天域等 比 亚 迪 半 导 体 、 闻 泰 科 技 、 华 润 微 、 士 兰 微 、 斯 达 半 导 、 扬 杰 科 技 、 泰科 天 润 、 绿 能芯创 、 上 海 詹 芯 、 基 本 半导体 、 中 国 中 车 等 2.2、 氮化 镓 产业 链 主要 厂 商 氮化镓 产业 链 分为 衬 底 、 外 延片 和 器件 环 节 。 尽管碳化硅被更多地作为衬底材料 （ 相较于氮化镓 ） ， 国内仍有 从事氮化镓单晶生长的企业 ， 主要有苏州纳维 、 东莞中镓 、 上海镓特和芯元基等 ； 从事氮化镓外延片的国内厂 商主要有三安光电 、 赛微电子 、 海陆重工 、 晶湛半导体 、 江苏能华 、 英诺赛科等 ； 从事氮化镓器件的厂商主要 有三安光电 、 闻泰科技 、 赛微电子 、 聚灿光电 、 乾照光电等 。 图表 17： 氮 化 镓产 业 链境 内 外主 要 厂商 衬底 外延片 器件 /模组 国际厂商 中国大陆 住友电工 、 日立 、 古 河电工 、 三 菱 、 日 本 信越 、 富士 电机 、 台 湾汉磊 电子电力 ： Navitas 、 Dialog、 Transform、 EPC、 Powerex 微波射频 ： Toshiba、 SAMSUNG Nitronex、 Azzuro、 EpiGaN 苏 州纳 维 、 东莞 中 镓 、 上海镓特 、 芯元基 三安光电 、 赛微 电 子 、 海 陆重 工 、 晶湛 半 导体 、 江苏能华 、 英诺 赛 科 、 大连芯冠 、 聚力成 三 安光 电 、 闻泰 科 技 、 赛 微电 子 、 海陆 重 工 、 聚 灿光 电 、 乾照 光 电 、 亚光科技 CREE： 全球碳化硅市场龙头 三安光电 ： 化合物半导体全产业链布局 露笑科 技 ： 专注导电 型 SiC衬底 ， 项目进展顺利 山东 天岳 ： 国内半绝缘 型 SiC衬底龙头 天科合达 ： 国内导电 型 SiC衬底龙头 晶盛机电 ： 由设备端 切入碳化硅领域 3、 中国第 三 代半 导 体群 雄 并起 CREE是 全球 碳 化硅 市 场龙 头 企 业 ， 子公 司 Wolfspeed从 事 碳 化 硅 、 氮化镓等宽禁带半导体衬底 、 功率器件 、 射 频器件等产品的技术研究与生 产 制造 。 CREE占 据 导电 型 SiC衬底市 场 62%的份额 ， 其碳化硅衬底产品包 括 4英寸 至 6英寸导电型和半绝 缘 型 ， 8英寸产品 且已成功研发并开 始 建设生产线 。 2017-2019年 Wolfspeed营收持续增长 ， 分别 为 2.21、 3.29、 5.38亿美元 ， 2020年受疫情影响收入有所下降 ， 为 4.71亿美元 。 图表 19： Wolfspeed营 收 及 增 速 （ 单 位 ： 亿 美元 ， %） 资料来源 ： Wind、 证券 研 究所 3.1、 CREE： 全球 碳 化硅 市 场龙头 2.21 3.29 5.38 4.71 -20% 0% 20% 40% 60% 80% 0 2 4 6 2017 2018 2019 2020 营收 （ 亿美元 ） 增速 （ %） 图表 18： 导 电 型 SiC衬 底 市 场 竞 争 格 局 4% 2% CREE II-VI Sicrystal 12% DOW Showa Eenko 16% 62% 天科合达 Norstel 山东天岳 其他 资料来源 ： Wind、 证券 研 究所 3.2、 三 安 光 电 ： 化 合物 半 导体 全 产业 链 布局 1.71 2.41 0% 50% 100% 200% 6 150% 250% 0 3 9 2018 2019 2020 子公司 三安 集 成承 接 化合 物 半导 体 业务 ， 布局 砷 化镓 、 氮化 镓 、 碳 化 硅 、 光 通讯 和 滤波 器 五 大 板块 。 三安集 成 2018-2020年收入分别 为 1.71、 2.41、 9.73亿元 。 公司碳化 硅 业务布局衬底 、 外延 、 器件全产业链 ， 主要应 用 在光伏和储能等领域 ， 应用包括服务器电源 、 矿 机 电源 、 新能源汽车等 。 碳化硅 衬底 布 局情 况 ： 湖南三安收购北电 新 材 ， 北电 新 材 2019年拟在福建投资建设碳 化 硅衬底生 产 项目 ， 规 划年产 能 3.6万片 。 公司在长沙投资建设碳化硅等化合物第三代半导体等的研发及产业化项目 ， 是国内首条碳 化硅垂直整合产业链 ， 月 产 3万片 （ 6英寸 ）， 预计将实现年销售 额 120亿元 。 图表 20： 三 安 集成 营 业收 入 及增 速 （ 单 位 ： 亿 元 ， %） 9.73 300% 350% 12 营收 （ 亿元 ） 增速 （ %） 资料来源 ： Wind、 证 券 研 究所 图表 21： 长 沙 第三 代 半导 体 项目 进 度 正式开 工 一期投产 、 设备 点 亮 2020.7 2021.6 2021.1 全面封顶 资料来源 ： 公司公告 3.3、 露笑 科 技 ： 专 注导 电 型 SiC衬底 ， 项目 进 展顺利 公司依托蓝宝石业务积累 ， 研发碳化硅长晶设备 ， 专注于导电型碳化 硅衬底片和外延片的生产和销售 ； 2021年 6月 ， 一 期项目点亮 100台长晶炉 ， 对应衬底片年产能 4.8万片 ， 约合收入 3.12亿元 。 2021.7 100台设备完成安 装调试 2020.12 完成非公开发行 2021.3 主体厂房结顶 2021.6 产品通过第三方检 测 、 100台设备点亮 2021.9 小批量试生产 2020.10 签订第三代半导体 项目合资协议 2020.11 厂房动工建设 图表 22： 第 三 代半 导 体项 目 进展 资料来源 ： 公司公告 、 证 券 研究所 图表 23： 第 三 代 半 导 体 项 目 产 能 规 划 资料来源 ： 公司公告 图表 26： 山 东 天岳 净 利润 （ 调整 后 ） 资料来源 ： Wind、 证券 研 究所 图表 24： 山 东 天岳 营 收及 增 速 图表 25： 山 东 天岳 净 利润 1.36 2.69 4.25 0% -700 30% 60% 90% 120% 300 0 1 2 3 4 5 2018 2019 2020 营业收入 （ 亿元 ） 增速 （ %） 2018 -42.14 -200.68 -641.61 -500 -300 -100 100 2019 2020 归母净利润 （ 百万元 ） -42.14 -60 -40 -20 0 2018 2019 2020 归母净利润 （ 不含股份支付 ， 百万 元 ） 35.61 16.80 20 40 3.4、 山东 天 岳 ： 国 内半 绝 缘 型 SiC衬 底 龙头 2018-2020年 ， 公司收 入 逐年增 长 ， 2020年实现营 收 4.25亿 元 ； 净利润水平下降系公司实施股权激励所致 。 2019年公司确认股份支付费 用 2.36亿元 ， 2020年确 认 6.58亿元 。 扣除股份支付费用后 ， 2019年公司实现净利 润 3561万元 ， 2020年实现净利 润 1680万元 。 图表 28： 天 科 合 达营业净利 润及 增 速 （ 单 位 ： 百 万 元 资料来源 ： Wind、 证券 研 究所 0.13 0.24 0.78 1.55 0% 50% 100% 150% 200% 250% 0 0.5 1 1.5 2 2016 2017 2018 2019 营业收入 （ 亿元 ） 增速 （ %） -12.28 -20.35 1.94 30.04 -40 -20 0 20 40 2016 2017 2018 2019 归母净利润 （ 百万元 ） 3.5、 天科 合 达 ： 国 内导 电 型 SiC衬底 龙 头 图表 27： 天 科 合达 营 业收 入 及增 速 （ 单 位 ： 亿 元 ， %） 2016-2019年 ， 公司营业收入高速增长 ， 2019年实现收 入 1.55亿元 ， 近 4年复合增长率 达 128%。 2018年公司扭亏为盈 ， 实现净利 润 194.40万元 ， 2019年净利润 为 3004.32万元 。 48.1% 36.6% 15.2% 81.6% 0.6% 17.8% -20% 资料来源 ： Wind、 证券 研 究所 27 8.45% 2017 -12.09% 13.49% 19.46% -10% 0% 10% 20% 2018 2019 2020 图表 31： 碳 化 硅衬 底 毛利 率 对比 山东天岳 天科合达 26.62% 34.94% 30% 40% 图 表 30： 天科 合 达 2019年主 营 构成 碳化硅晶片 其他碳化硅产品 碳化硅单晶生长炉 图表 29： 山 东 天岳 2020年 主 营构成 半绝缘型衬底 导电型衬底 其他 3.5、 山东 天 岳 vs. 天科 合 达 ： 主 营 构成 、 毛利率 主营构 成 ： 山 东 天岳的碳化硅衬底主要为半绝缘型 ， 业务占比 为 82%， 2020年实现收 入 3.49亿元 ； 天科合达 的碳化硅衬底主要为导电型 ， 业务占比 为 48%， 2019年实现收 入 0.74亿元 。 碳化硅单晶生长炉是天科合达的 一项主营业务 ， 占比 为 15%， 该业务近年来收入快速增长 ， 2019年实现收 入 0.24亿元 。 碳 化 硅 衬底 毛 利率 由于碳化硅下游产品的发展及生长工艺的成熟 ， 带 动 两家公司毛利 率 不断上升 ， 2019年 山东天岳毛利率 为 26.62%， 领 先 于天科 合 达 （ 19.46%）。 晶盛机电是半导体材料装备 和 LED衬底 材 料 制造 的 领先 企 业 ， 围 绕硅 、 碳化 硅 、 蓝 宝 石开 发 出一 系 列关 键 设备 ， 并适度延伸到材料领域 。 从设备 端切入碳化硅领域 。 公司已 经 开发出碳化硅 长 晶炉 、 外 延 设备 ， 其 中 碳化 硅 长 晶炉已经交付客户使用 ， 外延设备已通过客 户 验证 。 公司的碳化硅长晶炉已成功生长 出 6英寸碳化硅晶体 ， 同 时 8英寸碳化硅晶体生长 已在研发中 。 图表 32： 各 厂 商在 碳 化硅 材 料及 设 备端 布 局情况 资料来源 ： 各公司公告 、 证 券研 究 所 3.6、 晶盛 机 电 ： 由 设备 端 切 入 碳 化硅 领域 公司 材料端 设备端 设备 最新 进 度 衬底 外延 长晶炉 外延炉 天岳先进 天科合达 长晶炉 ： 2018年 成 立沈 阳 分公 司 专业 生 产长 晶 炉 ， 用 于自 产 及对 外 销售 三安光电 露笑科技 长晶炉 ： 与中科钢研 、 国 宏中 宇 共同 研 发 ， 一 期项 目 100台 设 备已 经 点亮 晶盛机电 长晶炉 ： 6寸已实现销售 外延炉 ： 4寸客户处工 艺 验证 通 过 ， 6寸工 艺 正在 验 证 ， 8寸 正 在研发 4、 建议关 注 碳化 硅 产业 链 厂商 资料来源 ： Wind、 证券研究 所 ； 注 : (1)业绩预测为 Wind一致预期 ; (2)市值按收盘价截止时间 2021年 7月 14日计算 。 29 碳化硅 产业链环节分为设备 、 衬底片 、 外延片和器件环 节 。 设备厂 商 ： 露笑科技 、 三安光电 、 晶盛机电 ； 衬底 厂 商 ： 三安光电 、 露笑科技 、 天科合达 、 山东天岳等 ； 外 延厂 商 ： 瀚天天 成 、 东莞天域等 ； 器件厂 商 ： 三安光 电 、 比亚迪半导体 、 闻泰科技 、 华润微 、 士兰微 、 斯达半导 、 扬杰科技 等 。 图表 33： 盈 利 预测与 估 值表 证券 代码 公司 简称 总市值 净利润 PE 20A 21E 22E 23E 20A 21E 22E 23E 设备 002617.SZ 露笑 科技 218 1.3 N/A N/A N/A 168 N/A N/A N/A 600703.SH 三安 光电 1,398 10.2 21.1 30.0 39.1 137 66 47 36 300316.SZ 晶盛 机电 653 8.6 14.0 18.8 23.4 76 47 35 28 002171.SZ 楚江 新材 120 2.7 6.3 8.0 9.9 44 19 15 12 600330.SH 天通 股份 98 3.8 4.0 4.5 5.5 26 25 22 18 603595.SH 东尼 电子 54 0.5 N/A N/A N/A 108 N/A N/A N/A A20375.SH 天科 合达 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 衬底 002617.SZ 露笑 科技 218 1.3 N/A N/A N/A 168 N/A N/A N/A 600703.SH 三安 光电 1,398 10.2 21.1 30.0 39.1 137 66 47 36 002171.SZ 楚江 新材 120 2.7 6.3 8.0 9.9 44 19 15 12 600330.SH 天通 股份 98 3.8 4.0 4.5 5.5 26 25 22 18 603595.SH 东尼 电子 54 0.5 N/A N/A N/A 108 N/A N/A N/A A20375.SH 天科 合达 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A A21094.SH 山东 天岳 N/A -6.4 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 未上市 世纪 金光 证券 代码 公司 简称 总市值 净利润 PE 20A 21E 22E 23E 20A 21E 22E 23E 外延 600703.SH 三安 光电 1,398 10.2 21.1 30.0 39.1 137 66 47 36 未上市 瀚天 天成 未上市 东莞 天域 器件 600703.SH 三安 光电 1,398 10.2 21.1 30.0 39.1 137 66 47 36 688396.SH 华润微 1,068 9.6 16.5 19.4 24.4 111 65 55 44 603290.SH 斯达 半导 540 1.8 2.9 4.0 5.3 300 185 136 102 300373.SZ 扬杰 科技 283 3.8 6.4 7.9 10.0 74 44 36 28 300623.SZ 捷捷 微电 250 2.8 4.4 5.8 7.2 89 56 43 35 600360.SH 华微 电子 85 0.3 N/A N/A N/A 283 N/A N/A N/A 600460.SH 士兰微 782 0.7 8.1 10.7 12.8 1,117 97 73 61 A21288.SZ 比亚 迪半 导 体 N/A 0.6 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A A20744.SH 中车 电气 N/A 25.0 N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 未上市 泰科 天润 未上市 绿能 芯创 未上市 上海 詹芯 未上市 基本 半 导 体 5、 风险分析 碳 化 硅良率提升不 及 预期 ： 碳 化 硅长晶技术难 度 较 高 ， 良率提 升 困 难 ， 如果碳 化 硅生产良率不 及 预 期 ， 第三代 半 导体 应 用普及速度面临不及预期的风险 。 疫 情 缓和不及预期 ： 碳化硅的重要下游是新能 源 汽车领域 ， 新 能 源汽车的一个 重 要市场是欧洲 市 场 ， 如果欧洲 的 疫情 缓 和不及预期 ， 新能源汽车难以放 量 ， 碳 化 硅 应 用 面 临 不 及 预 期 的 风险 。 THANKS