碳化硅行業(yè)分析1.碳化硅具有耐高溫、高壓等優(yōu)勢，滲透率提升空間大近年來，第三代半導體發(fā)展迅速。由于第一代及第二代半導體材料自身的物理性能局限，越來越無法滿足新型領(lǐng)域如新能源汽車、智能電網(wǎng)、5G通信等。根據(jù)《全球碳化硅市場2022年度報告》數(shù)據(jù)，2022年全球第三代半導體材料碳化硅(SiC)滲透率為3%。1)第一代半低功率的晶體管和探測器中，90%以上的半導體產(chǎn)品是用硅基材料制表，相對硅基器件具有高頻、高速的光電性能，廣泛應用于光電子和禁帶寬度、高電導率、高熱導率、高抗輻射能力等優(yōu)點，更適合在高壓、高頻、高功率、高溫以及高可靠性領(lǐng)域中應用，例如射頻通信、雷達、電源管理、汽車電子、電力電子等。與第一代半導體材料Si相比，碳化硅具備更高的擊穿電場強度、飽和電子漂移速率、熱導性和熱穩(wěn)定性。根據(jù)數(shù)據(jù)：1)寬禁帶：高穩(wěn)定性+高擊穿電場強度。碳化硅的禁帶寬度是硅的3倍，使得其具有更好的穩(wěn)定性，寬禁帶同時也有助于提高擊穿電場強度，使其具有更好的耐熱性和耐高壓性、高頻性。2)熱導率：散熱性能好。SiC熱導率是Si的2-3倍，熱阻更低，更耐高溫(工作結(jié)溫更高可達200℃以上，極限工作結(jié)可達600℃,而Si的工作極限溫度為150℃),更低，能夠大幅度降低導通損耗，同時有更高的切換頻率。在1kV高功率高頻率相同規(guī)格下SiC器件體積約為硅基器件的1/10。2.縱觀產(chǎn)業(yè)鏈，襯底與外延占據(jù)70%的成本構(gòu)成中，襯底、外延、前段、研發(fā)費用和其他分別占比為47%,23%,19%,6%,5%,襯底+外延合計約70%,是碳化硅產(chǎn)業(yè)鏈制造的重外延層，可制成HEMT等微波射頻器件，主要應用于5G通訊、衛(wèi)理氣相傳輸法(PVT法),在單晶爐中生長成為晶體，隨后經(jīng)過切長度約2cm的SiC晶棒大約需要7-10天的生長時間(天科合達招股說明書數(shù)據(jù)),生長速度僅為Si晶棒的幾十分之一；2)晶體生長對立沈陽分公司生產(chǎn)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的碳化硅單晶生長爐，2019年公司自研/自產(chǎn)沈陽分公司主要是北方華創(chuàng)，晶升股份司已完成對天岳先進首臺套產(chǎn)品銷售及驗證，目前正持續(xù)推進批量銷售同光晶體自研/自產(chǎn)爍科晶體自研/自產(chǎn)東尼電子外購晶升股份50%以上，晶升股份市占率約為27.47%-29.01%,二者占國內(nèi)長晶爐超77%。占52%,昭和電工占43%,CR2共占95%。產(chǎn)業(yè)化項目，預計2025年竣工并投產(chǎn)，實現(xiàn)營收8.7億元，2028年全面達產(chǎn)產(chǎn)能100萬片/年；瀚天天成二期22年3月竣工驗收，23年達產(chǎn)產(chǎn)能為20萬/年；三期于22年啟動建設(shè)，預計達產(chǎn)產(chǎn)能大利LPE:單片機，生長速率最高，缺點是需要經(jīng)常降溫清理腔體。機臺，高速旋轉(zhuǎn)可達到一分鐘1000轉(zhuǎn)，保證均勻性控制較好的同時可以避免一些顆粒物的產(chǎn)生，缺陷較低。根據(jù)公司年報及官網(wǎng)，北方華創(chuàng)SiC外延爐已實現(xiàn)量產(chǎn)，截至2022年9月累計訂單數(shù)超100臺；中微公司目前已啟動外延生產(chǎn)設(shè)備的開發(fā)，預計2023年將交付樣機至客戶端開展生產(chǎn)驗證。3.競爭格局集中，國內(nèi)襯底廠商奮起直追襯底市場競爭格局集中，海內(nèi)外廠商發(fā)展模式差異大。國外企業(yè)多以IDM模式布局全產(chǎn)業(yè)鏈，如Wolfspeed、羅姆及意法半導體等，而國外延領(lǐng)域的瀚天天成、東莞天域半導體。碳化硅襯底的市場規(guī)模有望快速增長。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，2022年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底和半絕緣型碳化硅襯底市場規(guī)模分別為5.12和2.42億美元，預計到2023年市場規(guī)模將分別達到6.84和2.81億美元。2022-2025年，導電型碳化硅襯底CAGR達34%。根據(jù)研究數(shù)據(jù)，海外廠商壟斷碳化硅襯底市場。2020年碳化硅襯底中海外廠商市占率達86%,其中Wolfspeed市占率達45%,Rohm(收購SiCrystal)排名第二，占20%的市場份額。國內(nèi)企業(yè)天科合達、天岳先進分別占據(jù)了5%、3%。圖11:2020年全球碳化硅襯底市占率(%)天科合達·天岳先進·其他分導電型和半絕緣型市場看：1)2020年全球?qū)щ娦吞蓟枰r底市場中，Wolfspeed市占率達62%,CR3約89%,國內(nèi)份額最大的天科合達僅占4%;2)2020年全球半絕緣型碳化硅襯底市場中，Wolfspeed、II-VI分別占33%、35%的市場份額，CR2約68%,國內(nèi)天岳先進占30%。國外壟斷廠商運用先發(fā)優(yōu)勢繼續(xù)擴產(chǎn)。Wolfspeed位于紐約的莫霍克谷工廠現(xiàn)已投產(chǎn)(8英寸),預計2023-2024年產(chǎn)能達72萬片/年(相當于150萬片6英寸)。此外，Wolfspeed一期建設(shè)投資13億美元在北卡羅來納州查塔姆縣建造的8英寸碳化硅生產(chǎn)工廠，預計2024年完工后帶來超10倍產(chǎn)能擴充；II-VI建設(shè)美國賓夕法尼亞州伊斯頓的工廠，預計2027年產(chǎn)能達100萬片/年6英寸；日本羅姆預計2025年襯底產(chǎn)能擴展至30-40萬/年。3.2國內(nèi)襯底廠商加速布局國內(nèi)廠商奮起直追。預計天科合達2025年底，6英寸有效產(chǎn)能達55萬片/年；預計天岳先進的上海臨港工廠，2026年達產(chǎn)產(chǎn)能為30萬片/年。我們認為國產(chǎn)襯底廠商進展超預期。2023年4月，天岳先進2022年年報披露與博世集團簽署長期協(xié)議；5月，英飛凌宣布與天科合達和天岳先進2家SiC襯底廠商簽訂長期協(xié)議，并預計2家供應量均將占到英飛凌長期需求量的兩位數(shù)份額。這是國產(chǎn)SiC的里程碑事件，體現(xiàn)國產(chǎn)SiC襯底龍頭獲國際器件大廠認可，襯底良率和性能提升超預期。23年6月，意法半導體宣布將與三安光電在中國成立200mm碳化硅器件制造合資企業(yè)公司，三安光電將建造并單獨運營一座新的200毫米碳化硅襯底制造廠，使用自己的碳化硅襯底工藝來滿足合資企業(yè)的需求。4.重點公司分析4.1天岳先進：半絕緣型碳化硅襯底龍頭，產(chǎn)能逐步向?qū)щ娦颓袚Q天岳先進是半絕緣型碳化硅襯底龍頭，全球市占率保持前三。公司主營業(yè)務是半絕緣型和導電型碳化硅襯底以及晶棒、不合格襯底等其他業(yè)務。截至2020年，公司半絕緣型襯底占銷售收入的82%(招股說0.90和-1.75億元，2021年凈利潤為正，主要系行業(yè)景氣度較高、公司經(jīng)營規(guī)模擴大、盈利能力增強。2022年凈利潤為負，主要系產(chǎn)線、設(shè)備調(diào)整等導致臨時性產(chǎn)能下滑，以及公司為新建產(chǎn)能投產(chǎn)所招聘的人員數(shù)量較大，導致薪酬支出大幅上升，對凈利潤影響較大。根據(jù)年報，公司濟南工廠導電型產(chǎn)品產(chǎn)能產(chǎn)量正快速爬坡。截至2022圖15:天岳先進歸母凈利潤(百萬元)15.66pct,主要系公司大尺寸及N型產(chǎn)品研發(fā)投入、前沿技術(shù)研發(fā)面，2021年，公司凈利率由負轉(zhuǎn)正，從-151%上升至18%,主要系2021年公司經(jīng)營規(guī)模擴大、盈利能力增強。毛利率方面，2019-2021年近三年內(nèi)毛利率基本穩(wěn)定；2022年毛利率為-6%,主要系由疫情4.2天科合達：2020年導電型襯底全球市占率達4%公司主營業(yè)務為碳化硅晶片、其他碳化硅產(chǎn)品(籽晶、晶體)和碳化硅晶體生長和晶片加工技術(shù)，掌握“設(shè)備研制—原料合成一晶體生長—晶體切割—晶片加工—清洗檢測"碳化硅晶片生產(chǎn)全流程關(guān)鍵技術(shù)和工藝。公司營業(yè)收入快速增長，凈利潤由負轉(zhuǎn)正。2017-2019年，公司營業(yè)收入CAGR達153.92%。凈利潤方面，公司自2018年開始轉(zhuǎn)正，凈利潤達194.4萬元，主要系產(chǎn)品良率大幅提高、新增設(shè)備產(chǎn)能釋放、市場需求增長迅猛。公司研發(fā)費用率總體穩(wěn)定，毛利率、凈利率提升。公司毛利自2018年以來轉(zhuǎn)正，主要系技術(shù)工藝的提升和規(guī)模效應帶動生產(chǎn)成本下降；凈利率方面，2018-2019年，公司凈利率分別為2.49%、19.36%,盈利能力持續(xù)提升。圖23:天科合達毛利率與凈利率情況(%)4.3東尼電子：1Q23碳化硅業(yè)務收入達2563萬元東尼電子子公司東尼半導體于2023年1月與下游客戶T簽訂《采購合同》,約定東尼半導體2023年向該客戶交付6英寸碳化硅襯底13.5萬片，含稅銷售金額合計人民幣6.75億元。根據(jù)公告，公司5月份開始交付。根據(jù)公司公告，1Q23碳化硅業(yè)務收入達2563萬元，毛利率2.87%,凈利率為-43.61%。4.4三安光電：具備SiC全產(chǎn)業(yè)鏈一體化布局公司6月7日公告，湖南三安與意法半導體將共同設(shè)立一家專門從事碳化硅外延、芯片生產(chǎn)的合資代工公司-三安意法半導體重慶有限公司，合資公司預計投入總金額為32億美元。本次合作體現(xiàn)了公司碳化硅業(yè)務在國際市場的實力。根據(jù)公告，新的SiC制造廠計劃于2025年完成階段性建設(shè)并逐步投產(chǎn)，2028年達產(chǎn)，規(guī)劃達產(chǎn)后生產(chǎn)8寸碳化硅晶圓4萬片/月。同時，三安光電將利用自有SiC襯底工藝，單獨建造和運營一個新的8英寸SiC襯底制造廠，以滿足