碳化硅行业分析报告( 79 页)

    2022-10-09

碳化硅行业分析报告( 79 页)


目录

1 碳化硅:第三代半导体突破性材料 ....... 3

1.1 优质的新型半导体衬底材料 ..... 3

1.2 碳化硅功率器件性能优异 ..... 7

1.3 星辰大海,蓝海市场空间广阔 ....... 10

1.4 碳化硅产业链价值集中于上游衬底和外延 ...... 12

2 SiC 引领行业变革,新需求快速涌现 ...... 15

2.1 新能源汽车占据碳化硅最大下游应用市场 ...... 15

2.2 汽车高压平台升级,800V 时代SiC 成为刚需 ....... 23

2.3 半绝缘型碳化硅衬底广泛应用于射频器件领域 ..... 26

3 国际巨头垄断行业,各环节产能紧缺持续 ...... 29

3.1 全球衬底产能紧缺,SiC 与IGBT 双雄并驱 .... 29

3.2 国际巨头垄断SiC 行业,国产厂商逐步破局 ...... 32

4 新需求带来新机遇,技术进步推动新未来 ...... 35

4.1 技术革新带来产能提升,衬底仍存降本空间 ...... 35

4.2 器件制造技术尚需积累,国内厂商加速追赶 ...... 39

4.3 SiC 功率模块放量在即,AMB 基板迎来机遇 ..... 41

5 投资建议 ...... 43

插图目录

图1: 碳化硅耐压特性优异 ....... 3

图2: 碳化硅MOSFET 器件体积更小 .... 4

图3: 碳化硅MOSFET 器件节能性更好 .... 4

图4: 碳化硅器件与硅基器件频率特性....... 5

图5: 碳化硅外延生长及下游应用 ....... 6

图6: 碳化硅衬底层和外延层结构 ....... 6

图7: 碳化硅外延片缺陷与衬底片缺陷的关联性 ...... 6

图8: 碳化硅功率器件分类 ....... 7

图9: 碳化硅MOSFET 平面结构(左)与沟槽结构(右) ....... 9

图10: 罗姆沟槽型与平面型SiC MOSFET 对比 .... 10

图11: 罗姆第二代和第一代沟槽型SiC MOSFET 对比 .... 10

图12: Wolfspeed 公司第三代半导体发展历史 .... 10

图13: 碳化硅器件市场规模及预测(亿美元) ...... 11

图14: 碳化硅器件市占率不断提升 ...... 11

图15: 2018-2020 年国内碳化硅签署投资项目总额(亿元) ....... 12

图16: 2020 年政府参与项目的占比(亿元) ....... 12

图17: 碳化硅产业链 ....... 12

图18: 碳化硅器件成本分布 ....... 13

图19: 硅基器件的成本结构 ....... 13

图20: CREE 公司碳化硅衬底尺寸演进 ....... 13

图21: 碳化硅衬底尺寸升级后边缘损耗更低 ...... 14

图22: 两种类型的碳化硅材料下游用途 ...... 15

图23: 碳化硅功率器件应用领域 ....... 16

图24: 碳化硅光伏逆变器 ....... 16

图25: 蔚来汽车SiC 电驱 ....... 16

图26: 碳化硅功率器件市场规模(百万美元) ...... 17

图27: 碳化硅器件在新能源汽车上的应用 ...... 18

图28: 2026 年汽车中SiC 器件价值量占比 ....... 18

图29: 碳化硅MOSFET 在汽车主逆变器中的拓扑图 ....... 18

图30: 车载充电机(OBC)在电动汽车中的作用 ..... 19

图31: 碳化硅MOSFET 在汽车DC-DC 转换器中的拓扑 .... 20

图32: 全球新能源车销量预测(万辆) ...... 21

图33: 部分已采用碳化硅器件的车型 ...... 21

图34: 光伏逆变器中碳化硅功率器件占比预测 ...... 22

图35: 轨道交通中碳化硅功率器件占比预测 ...... 23

图36: 400KM 续航所需充电时间(min) .... 24

图37: Si-IGBT 与SiC-MOSFET 整车损耗测试 ..... 24

图38: 400V 电子电气架构 .... 24

图39: 800V 电子电气架构 .... 24

图40: 直流快速充电桩示意图 ....... 26

图41: 不同类型射频器件市场份额预测(功率在3W 以上) .... 27

图42: 不同材料微波射频器件的应用范围对比 ...... 27

图43: 5G 基站发展趋势 ..... 27

图44: 碳化硅基氮化镓器件市场规模变化(百万美元) ..... 28

图45: 特斯拉Model 3 逆变器拆解图 .... 29

图46: 特斯拉Model 3 逆变器小模块 .... 29

图47: 单片6 英寸衬底可供应主驱逆变器数量 ..... 30

图48: 22KW 双向OBC 中SiC MOSFET 拓扑图 ..... 31

图49: 天科合达建设周期 ....... 32

图50: 2020 年导电型衬底市占率 .... 32

图51: Wolfspeed 营收(百万美元)及增速 .... 32

图52: 2020 年全球半绝缘型衬底市占率 .... 33

图53: 2021 年全球SiC 功率器件市场格局 ....... 33

图54: 碳化硅材料制造过程 ....... 35

图55: 两种SiC 衬底的主要制造方法 ...... 36

图56: 4H-SiC 晶型生成条件苛刻 .... 36

图57: 气体法合成SiC 时附带反应较多 ...... 37

图58: 6 英寸PVT 长晶炉理论温场仿真 ..... 37

图59: 溶液法生长SiC 晶体长晶示意图 ...... 37

图60: 激光切片技术KABRA 的优势 ....... 38

图61: SILTECTRA 碳化硅衬底分裂工艺 ..... 38

图62: 高温离子注入机 ....... 40

图63: 高温退火炉 .... 40

图64: 标准功率模块剖面结构图 ....... 41

图65: DBC/AMB 应用场景比较 ..... 41

图66: 国内外AMB 基板供应商 ....... 42

图67: 国内碳化硅生态圈 ....... 43

图68: 三安光电营收及增速(亿元) ...... 46

图69: 三安光电业务情况 ....... 46

图70: 三安光电SiC 业务历程 ....... 46

图71: 湖南三安碳化硅全链整合超级工厂 ...... 47

图72: 天岳先进产品分类 ....... 48

图73: 天岳先进营收及增速(亿元,%) ...... 48

图74: 天岳先进归母净利润及增速(亿元,%) ...... 48

图75: 天岳先进碳化硅半导体材料项目建设进度表 ..... 49

图76: 天岳先进SiC 衬底开发历程 ...... 49

图77: 天科合达营收及增速(亿元,%) ...... 51

图78: 天科合达归母净利润及增速(亿元,%) ...... 51

图79: 天科合达SiC 衬底研发历史 ...... 51

图80: 天科合达碳化硅产能&产量(片) ...... 52

图81: 天科合达长晶炉产能产量(台) ...... 52

图82: 时代电气产品种类 ....... 53

图83: 时代电气2018-2021H1 营收和归母净利润及增速(亿元,%) .... 54

图84: 时代电气2018-2021 年营收构成及新兴装备业务占比情况(亿元,%) ..... 54

图85: 斯达半导产品应用领域 ....... 56

图86: 斯达半导营收及增速(亿元,%) ...... 56

图87: 斯达半导归母净利润及增速(亿元,%) ...... 56

图88: 新洁能产品应用领域 ....... 58

图89: 新洁能营收及增速(亿元,%)....... 58

图90: 新洁能归母净利润及增速(亿元,%) ...... 58

图91: 中瓷电子工业激光器用电子陶瓷产品 ...... 60

图92: 中瓷电子营收及增速(亿元,%) ...... 60

图93: 中瓷电子归母净利润及增速(亿元,%) ...... 60

图94: 国联万众主要产品 ....... 61

图95: 长飞光纤解决方案 ....... 63

图96: 长飞光纤营收及增速(亿元,%) ...... 63

图97: 长飞光纤归母净利润及增速(亿元,%) ...... 63

图98: 长飞先进业务应用领域 ....... 64

图99: 晶盛机电业务布局 ....... 65

图100: 晶盛机电营收及增速(亿元,%) .... 66

图101: 晶盛机电归母净利润及增速(亿元,%) ....... 66

图102: 晶盛机电成功研发8 英寸SiC 晶体 ....... 66

图103: 北方华创营收及增速(亿元,%) .... 67

图104: 北方华创归母净利润及增速(亿元,%) ....... 67

图105: 北方华创在化合物半导体设备方面的布局 ....... 67

图106: 博敏电子业务布局 ..... 68

图107: 博敏电子营收及增速(亿元,%) .... 68

图108: 博敏电子归母净利润及增速(亿元,%) ....... 68

图109: 博敏电子AMB 项目发展历程 ..... 69

图110: 露笑科技营收及增速(亿元,%) .... 71

图111: 露笑科技归母净利润及增速(亿元,%) ....... 71

图112: 露笑科技的碳化硅布局历程 .... 72

图113: 东尼电子营收及增速(亿元,%) .... 72

图114: 东尼电子归母净利润及增速(亿元,%) ....... 72

图115: 民德电子功率半导体产业链布局情况 ....... 73

图116: 民德电子营收及增速(亿元,%) .... 74

图117: 民德电子归母净利润及增速(亿元,%) ....... 74

表格目录


表1: 三代半导体材料特性对比 ....... 3

表2: 半绝缘型和导电型碳化硅衬底的对比 ...... 5

表3: 外延片缺陷对最终器件的影响 ....... 7

表4: 碳化硅二极管分类.... 8

表5: 沟槽结构SiC MOSFET ....... 9

表6: 各个国家和地区三代半导体发展计划 .... 11

表7: 各企业在衬底尺寸方面的研发进度 .... 14

表8: 22KW 双向OBC 中SiC 器件与Si 器件对比.... 19

表9: 在主驱逆变器中采用SiC 器件的车企 .... 21

表10: 部分已采用或预计采用800V 平台的车企 ...... 25

表11: 新能源汽车主驱逆变器SiC 市场空间测算 ..... 30

表12: 新能源汽车车载充电机SiC 市场空间测算 ..... 31

表13: 2021 年全球SiC 器件厂商排名 .... 34

表14: SiC 晶圆制造在原来Si 基础上需求特定设备(部分) .... 39

表15: 国内SiC 器件制造企业 ....... 40

表16: 各类陶瓷基板预测市场规模(亿美元) ...... 42

表17: 国内SiC 衬底项目及产品规划 ...... 44

表18: 碳化硅行业重点关注个股 ....... 45

表19: 三安光电盈利预测与财务指标 ...... 47

表20: 天岳募资情况(万元) ....... 49

表21: 天岳先进盈利预测与财务指标 ...... 50

表22: 天科合达募资情况(万元) ...... 52

表23: 时代电气SiC 领域产品情况介绍 ...... 54

表24: 时代电气盈利预测与财务指标 ...... 55

表25: 斯达半导非公开发行A 股募集资金投资项目情况(万元) ....... 57

表26: 斯达半导盈利预测与财务指标 ...... 57

表27: 新洁能非公开发行A 股募集资金投资项目情况 .... 59

表28: 新洁能盈利预测与财务指标 ...... 59

表29: 中瓷电子盈利预测与财务指标 ...... 62

表30: 博敏电子分业务收入预测(百万元) ...... 70

表31: 博敏电子盈利预测与财务指标 ...... 70

表32: 东尼电子拟募资情况(万元) ...... 72

表33: 截至2022 上半年民德电子募资及使用情况(万元) ..... 74

表 34: 博敏电子财务报表数据预测汇总 ...... 76


[报告关键词]:   碳化硅  
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