广发证券-半导体行业碳化硅系列报告一:衬底篇,工欲善其事必先利其器,碳化硅衬底市场群雄逐鹿-230221

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核心观点:
碳化硅性能优异,衬底为最核心环节:碳化硅材料性能突破硅基极限,相较于传统硅基器件,碳化硅功率器件的功率密度、开关效率和器件损耗上都有大幅度优化。碳化硅产品生产流程从材料端衬底与外延的制备开始,经历芯片的设计与制造,再到模块的封装后,最终流向下游应用市场。从成本拆分来看,衬底成本占比达46%,是产业链中最为核心的环节。目前衬底制备环节中,晶体生长环节,受碳化硅长晶速度慢,黑箱操作以及碳化硅晶体结构类型众多影响,导致碳化硅衬底产量小,良率低;在切割研磨抛光环节,由于碳化硅是高硬度的脆性材料,期切磨抛的加工难度增加,对碳化硅晶柱的材料利用率较低,产出晶片数量较少。上述难点造成了碳化硅目前制备成本较高,成为限制产业发展的瓶颈。未来随着衬底尺寸从6寸向8寸提升,持续优化良率以及相关生产切割、抛光工艺的的升级,碳化硅材料成本有望显著下降,将有效降低整体器件价格,提升下游客户的替代意愿,拉升碳化硅功率器件的市场渗透率。
市场高度集中,海内外公司齐发力:全球碳化硅产业呈现明显的行业上下游收购兼并、大厂积极布局的特征。衬底作为碳化硅产业链中的核心环节,已成为兵家必争之地。为获取到长期稳定有效的碳化硅衬底供应,海外功率大厂均在大力布局,与碳化硅衬底公司合作频繁,并开始建立自己的产业阵营,形式包括签订长期供货订单,或直接收购投资上游衬底厂商等。目前,衬底市场呈现出高度集中的格局,CR3占据90%市场份额。目前海内外企业均在积极扩产碳化硅衬底,而我国碳化硅衬底厂商扩产力度更大,市场份额在未来有望得到显著提升。在此背景下,碳化硅衬底市场规模将得到显著扩容,根据Wolfspeed的预测,预计至2026年,全球碳化硅材料(衬底+外延)市场规模将达17亿美元,相较于2022年提升近2.5倍。
建议关注大力布局碳化硅衬底赛道的本土公司:目前我国碳化硅产业整体处于早期阶段,本土企业已开始加大布局力度,在技术升级与下游客户导入上均实现突破,国产替代正有序推进。展望未来,本土碳化硅玩家有望在3-5年内加速成长,成为国际市场上的重要力量。建议关注天岳先进、三安光电、东尼电子、天科合达(未上市)等。
风险提示。碳化硅衬底扩产不及预期;碳化硅渗透不及预期;新能源行业需求不及预期。