半导体行业深度分析：SiC衬底--产业瓶颈亟待突破，国内厂商加速发展

1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 SiC 衬底--产业瓶颈亟待突破，国内厂商加速发展 ■衬底是产业链最核心的环节，直接制约碳化硅应用放量：碳化硅材料属于第三代半导体，碳化硅产业链分为衬底材料制备、外延层生长、器件制造以及下游应用，衬底属于碳化硅产业链上游，制备工艺复杂，生长速度慢，产出良率低，是碳化硅产业链亟待突破的最核心部分，也是国内外厂商重点发力的环节。根据 CASA，产业链价值量集中于衬底环节，目前价值量占整个产业链 50%左右。与硅相比，碳化硅衬底制备技术壁垒高，成本远高于硅衬底。碳化硅衬底制备过程主要存在以下难点：一是对温度和压力的控制要求高，其生长温度在2300℃以上；二是长晶速度慢，7 天的时间大约可生长 2cm 碳化硅晶棒；三是晶型要求高、良率低，只有少数几种晶体结构的单晶型碳化硅才可作为半导体材料；四是切割磨损高，由于碳化硅的硬度极大，在对其进行切割时加工难度较高且磨损多。昂贵的时间成本和复杂的加工工艺使得碳化硅衬底的成本较高，限制了碳化硅的应用放量。随着国内外企业布局碳化硅衬底研发，尺寸不断扩大、良率逐渐提升，碳化硅衬底成本有望不断下降，提高下游应用市场渗透率。 ■Cree/II-VI 等国际巨头占据主导地位，国内公司加速追赶：欧美国家在碳化硅产业的布局早先于我国，国际龙头企业市场占有率极高。根据《2020 年中国第三代半导体碳化硅晶片行业分析报告》，2020 上半年全球半导体 SiC 晶片市场中，美国 Cree 出货量占据全球 45%。此外，Cree/II-VI 等国际碳化硅衬底龙头企业的制备技术也领先于国内。Cree 公司可批量供应 4-6 英寸导电型和半绝缘型碳化硅衬底，并成功研发 8 英寸衬底，先已开始建设 8 英寸产品生产线；贰陆公司也可实现 4 至 6 英寸碳化硅衬底的供应，并计划未来 5 年内，将 SiC 衬底的生产能力提高 5 至 10 倍。而国内碳化硅衬底厂商仍以 4 英寸衬底供应为主。但是，国内碳化硅衬底企业发展态势良好，在较短时间内完成了 4-6 英寸衬底制备技术的研发，并持续积极投资碳化硅项目，以缩小与国际龙头企业的差距，有望实现追赶。 ■投资建议：建议关注露笑科技、三安光电、天科合达（未上市）、山西烁科（未上市）、山东天岳（未上市）等公司。 ■风险提示： SiC 技术难度大，产品研发不及预期风险；相关扩产项目不及预期风险；SiC 成本高居不下，渗透率不及预期风险。 Table_Tit le 2021 年 11 月 23 日 半导体 Table_BaseI nfo 行业深度分析 证券研究报告 投资评级 领先大市-A 维持评级 Table_Fir st St ock Table_Char t 行业表现 资料来源：Wind 资讯 % 1M 3M 12M 相对收益 11.63 -2.40 37.81 绝对收益 10.67 -0.82 35.96 马良 分析师 SAC 执业证书编号：S1450518060001 maliang2@essence.com.cn 021-35082935 相关报告 市场空间巨大，SiC 国产化趋势加速 2021-11-06 -13%-4%5%14%23%32%41%50%2020-112021-032021-07半导体(中信) 沪深300 行业深度分析/半导体 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. 第三代半导体，SiC衬底性能优越 ...................................................................................... 4 1.1. SiC--新一代电力电子核心材料 ................................................................................... 4 1.2. 碳化硅衬底可分为导电型与半绝缘型.......................................................................... 5 1.3. 碳化硅衬底的尺寸演进和发展态势 ............................................................................. 5 2. 下游市场多点开花，替代硅基材料进程加快 ........................................................................ 6 2.1. 受益新能源市场发展，导电型碳化硅衬底前景广阔..................................................... 6 2.1.1. 新能源车销量持续超预期，助推导电型碳化硅衬底发展..................................... 7 2.1.2. 光伏发电打开碳化硅衬底市场空间 .................................................................... 9 2.2. 5G 等无线通讯需求推动半绝缘型碳化硅衬底快速发展 ..............................................11 3. 碳化硅衬底技术壁垒高，处于产业链核心位臵 .................................................................. 12 3.1. 碳化硅衬底生产流程与硅基类似，但是难度大幅度增加............................................ 12 3.2. 碳化硅衬底生产难度较高，温场控制是工艺核心 ...................................................... 14 3.3. 尺寸增加并进一步改进电化学性能是 SiC 技术下一阶段发展方向 ............................. 15 3.4. 碳化硅衬底成本下降趋势可期 .................................................................................. 15 4. 国际龙头企业占市场主要位臵，国内企业加速追赶 ........................................................... 16 4.1. 国际大厂市场占有率高，提前布局大尺寸衬底量产计划............................................ 16 4.2. 国内碳化硅衬底企业加大投入，提速追赶.................................................................