长江证券-半导体与半导体生产设备行业：碳化硅，把握能源升级+技术迭代的成长机遇-230211

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　　下一代功率器件关键技术：碳化硅
　　近年来，随着5G、新能源等高频、大功率射频及电力电子需求的快速增长，硅基半导体器件的物理极限瓶颈逐渐凸显，如何在提升功率的同时限制体积、发热和成本的快速膨胀成为了半导体产业内重点关注的问题，以碳化硅为首的第三代半导体材料在这一趋势下逐渐从科研走向产业化。与硅基半导体材料相比，以碳化硅为代表的第三代半导体材料具有高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射能力等特点，适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。实际上，碳化硅相比硅带来的最大变化我们可以总结为“旧结构+新材料”，亦即通过把材料更换为碳化硅解决过去硅基MOSFET在高电压场景下的瓶颈，让高频高速的MOSFET得以在高压场景下充分发挥开关效率高的优势，降低系统总体的能源损耗。
　　大功率+高频+低损耗：难以拒绝的效率吸引力
　　在整个能源结构升级的过程中，无论是发电端的光伏、风电，输电端的高压柔直，用电端的新能源车、充电桩、白电、工控，对于电压和能源转换效率的要求都在不断提升，同时在成本和安全约束下也更为看重系统整体的经济性和稳定性，因此有着更低开关损耗、更高可靠度、更轻重量、更小体积以及更为耐高温的碳化硅器件越来越受到下游环节的关注，尤其是在中压范围的光伏、风电、新能源车、充电桩、服务器UPS电源、工控电源、白电，近年来已陆续开始尝试使用碳化硅器件替代或部分替代原有的硅基IGBT。在多种应用的驱动下，全球碳化硅市场规模快速提升，据Yole，2022年全球碳化硅市场规模或将达15.34亿美元，同比增长40.72%，预计到2027年市场规模可达62.97亿美元，2021~2027年复合增速超30%。分领域看，大部分市场规模由新能源车贡献；增速方面，风电、新能源车相对较快。
　　产业链环节拆解：衬底先行，晶圆决胜
　　在高速增长的需求以外，价格和产业链稳定性同样影响着碳化硅行业的发展，较高的替换成本阻碍着碳化硅应用的落地，而供应稳定性则影响着下游客户对于这项技术的态度。从成本占比角度来看，碳化硅总体价格高昂的主要原因在于：衬底价格较贵，在总体晶圆成本中占比可达30%、前段工艺（晶圆制造）良率损失较大、以及外延良率损失。从当前衬底高度供不应求的状态而言，衬底会是碳化硅行业先行的基础，而随着器件效率在平面/沟槽技术、良率改善等驱动下不断提升，晶圆环节的成本差异和品控稳定性将较大程度影响客户的选择。
　　从技术迭代的角度把握产业升级的机遇
　　在高电压、大功率的电力系统升级的大背景下，碳化硅器件逐步替代部分硅基功率器件是较为明确的趋势，关键痛点在于供应稳定性和价格，这需要整个产业链从衬底、外延、器件到模块封装各个环节实现良率提升、产能扩大、产线稳定等的优化和改进。从当前产业状况而言，需求远大于产业链供给能力，对于上下游的合作需求更为迫切。从海内外核心玩家的布局情况和订单情况来看，具备1、稳定衬底供应来源；2、较强器件设计与制造能力；3、较强资金能力，等三个条件的企业更容易获得客户的信任和青睐，因此全产业链整合、原材料+IDM等模式的企业更为值得关注，建议关注国内优质碳化硅核心企业，如三安光电、时代电气、士兰微等。
　　风险提示
　　1、碳化硅车型落地进度不及预期；
　　2、衬底价格下降幅度不及预期