浙商证券-碳化硅行业深度报告:碳化硅衬底,新能源车+光伏需求即将兴起,国产替代有望突破-220302

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日期:2022-03-02 13:04:29 研报出处:浙商证券
行业名称:机械行业
研报栏目:行业分析 王华君,邱世梁,李思扬  (PDF) 32 页 2,472 KB 分享者:soe****rd 推荐评级:看好
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研究报告内容
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  投资要点

  SiC碳化硅:产业化黄金时代已来;衬底为产业化突破的核心

  1)高压、高功率应用场景下性能优越,适用于600V以上高压场景。http://www.hibor.com.cn【慧博投研资讯】相同规格的碳化硅基MOSFET与硅基MOSFET相比,尺寸减小至原来1/10,导通电阻降低至原来1/100,总能损耗降低70%,能源转换效率提高。http://www.hibor.com.cn(慧博投研资讯)下游应用新能源车、充电桩、光伏、风电、轨道交通等领域。

  2)受益新能源车爆发,SiC产业化黄金时代将来临。Yole预计2026年SiC功率器件市场规模将达45亿美元,2020-2026年CAGR=36%。新能源汽车是碳化硅功率器件市场的主要增长驱动,应用端:解决续航痛点。成本端:单车可节省400-800美元的电池成本。客户端:特斯拉等车企相继布局。目前特斯拉仅使用在主逆变器上、未来有进一步应用提升空间。

  3)性价比是决定SiC器件大批量使用的关键,衬底制备为碳化硅性价比提升的核心。在碳化硅器件的成本占比当中:衬底、外延、器件分别占比46%、23%、20%。衬底为碳化硅降本的核心、也是技术壁垒最高环节,是未来SiC降本、大规模产业化推进的核心关键。

  SiC衬底:新能源车+光伏需求潜力巨大;国内外差距逐步缩小、国产替代可期

  1)市场空间:预计2025年新能源车+光伏逆变器市场需求达261亿元,2021-2025年CAGR=79%。新能源车:目前单特斯拉Model 3/Y一年需求量就能消耗全球SiC晶圆绝大产能。我们测算如2025年SiC在新能源车渗透率达60%,预计6英寸SiC衬底需求达587万片/年,市场空间达231亿元。光伏逆变器:“大组件、大逆变器、大组串”时代,光伏电站电压等级从1000V提升至1500V以上,碳化硅功率器件有望成为标配。我们假设2025年碳化硅渗透率提升至50%,对应SiC衬底市场达30亿元。行业核心瓶颈在于供给端不足。

  2)竞争格局:国内外差距在逐步缩小,国产替代可期。目前海外龙头(Wolfspeed、II-VI占据60%以上市场份额)已实现6英寸规模化供应、向8英寸进军。国产厂家(天岳先进、天科合达、晶盛机电、露笑科技等)以小尺寸为主、向6英寸进军。但可观测到,国内外差距正在缩小、且整体差距小于传统硅基半导体。国内外差距已从过去的10-15年(4英寸)、缩小至5-10年以内(6英寸)。预计未来向8英寸进军过程中,差距有望进一步缩小。

  3)生产工艺:较硅基半导体难度大幅增加;长晶环节是关键。碳化硅衬底属于技术密集型行业。核心难点在于:长晶工艺复杂(只有4H型等少数几种是所需的晶型),生长速度慢(每小时仅能生长0.2-0.3mm,较传统晶硅慢近百倍以上),产出良率低(硬度与金刚石接近,切磨抛难度大)。“产学研用”为国内碳化硅衬底发展的重要推进动力。国内高校和科研单位主要包括中科院物理所、山东大学、上海硅酸盐所等。

  4)行业趋势:降本是产业化核心,向大尺寸延伸。目前6英寸SiC衬底价格在1000美金/片,数倍于传统硅基半导体。未来降本方式包括:提升材料使用率(大尺寸化,由4英寸向6英寸、8英寸延伸)、降低制造成本(提升良率)、提升生产效率(更成熟长晶工艺)。

  SiC衬底设备:与传统晶硅差异较小,工艺调教为核心壁垒

  主要包括:长晶炉、切片机、研磨机、抛光机、清洗设备等。与传统传统晶硅设备具一定相通性、但工艺难度更高。碳化硅衬底第三方设备厂商较少,企业更多为设备+制造一体化布局为主,便于将核心工艺机密掌握自己手里。设备+工艺联合研发、形成互哺是关键。

  投资建议

  重点推荐:晶盛机电。重点关注上市公司:天岳先进、露笑科技、三安光电、东尼电子、天通股份、凤凰光学、华润微、天富能源等。关注非上市公司:天科合达、河北同光、山东烁科、瀚天天成、天域半导体、中科节能、泰科天润等。

  风险提示:研发进度不及预期风险;国际贸易争端加剧风险。

  

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