理工酷

2021年11月08日发布

碳化硅具备耐高压、耐高温、高频、抗辐射等优良电气特性，突破硅基半导体材料物理限制，是第三代半导体核心材料：碳化硅材料的禁带宽度大约为硅材料的三倍，且硅材料的极限温度不足碳化硅材料的二分之一，这些物理特性使得碳化硅材料更好地应用于高压、高温环境。此外，相比于硅基器件，同性能的碳化硅器件尺寸更小、重量更轻、能量损耗更少。在高温、高压、高频领域，碳化硅将逐步替代硅器件，如5G通讯基站、轨道交通、特高压输电、新能源汽车等领域。碳化硅优异的性能符合下游市场的新兴需求，以新能源汽车为例，采用碳化硅器件可延长电动车的行驶里程、缩短电动车的充电时间以及扩大电池容量等，越来越多的新能源汽车企业布局碳化硅器件使用。

新能源汽车、光伏发电等领域发展迅猛，释放碳化硅需求：碳化硅材料主要可以制成碳化硅基氮化镓射频器件和碳化硅功率器件。受益于5G通信、国防军工、新能源汽车和新能源光伏等领域的发展，碳化硅需求增速可观。IHS报告显示，2027年碳化硅功率器件的市场规模有望突破100亿美元。其中2019年新能源汽车细分市场的碳化硅应用规模约为4.2亿元，新能源车销量持续超预期使得SiCMOSFET有望成为最畅销的功率器件，并保持较快增速。在光伏发电应用中，使用碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET与碳化硅SBD结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，设备循环寿命提升50倍。射频领域，据Yole报告，全球氮化镓射频器件市场规模有望在2025年达到20亿美元，在高频率、高功率应用场景下，氮化镓射频器件预计持续替代硅基LDMOS，2025年占据射频器件市场约50%的份额。新兴科技驱动碳化硅器件需求快速增长，下游应用市场前景广阔。

CREE公司占据垄断地位，国产替代进展加速：目前碳化硅晶片产业格局呈现美、欧、日系公司主导、美国优势显著的特点。以导电型产品为例，CREE公司占据一半以上市场份额，剩余份额大部分被日本和欧洲的其他碳化硅企业占据。2019年全球碳化硅产量70%-80%来自美国；2020年上半年SiC晶片，美国CREE公司出货量占据全球SiC晶片45%份额。国际龙头企业半导体发展先于国内几十年的时间，具有技术积累优势，但是第三代半导体碳化硅产业仍处于初期阶段，国内企业与国外巨头差距较小，有望追赶。我国碳化硅晶体研究经过十多年的自主研发，国内市场先后涌现天科合达、山东天岳等优秀自主制造企业，逐步掌握2-6英寸碳化硅晶体制造技术，打破碳化硅晶片制造国际垄断。并且天科合达、山东天岳产品在很多关键技术参数上达到国际领先水平，可与美国CREE公司、贰陆公司等直接竞争。国内企业相继推出产能扩张计划，来满足国内巨大的新兴领域碳化硅器件需求。

投资建议：建议关注山东天岳、三安光电、露笑科技、凤凰光学、天科合达。

风险提示：下游需求不及预期风险；产品研发不及预期风险；相关扩产项目不及预期风险；光伏、轨交等领域渗透率不及预期风险；相关募投项目不及预期风险。