在他看來,生成式AI對生產力的改變是全方位的。根本上說,大模型將深刻改變人類的生產力和生產關系。從生產力的三要素來說,生產資料、生產工具和勞動者都將被生成式AI重塑。大模型時代,數據已經成為一種非常重要的生產要素,勞動者和生產工具正在發生重大的變革,“比如具身智能,機器人+大模型既是一種全新的生產工具,也是新的生產者。今天具身智能還沒有真正成熟,假設五年以后,如果世界上真有20億臺智能機器人遍布生產、生活的方方面面,對這個世界的改變將比移動互聯網對世界的改變更大”。
報告出品方/作者:長江證券,莫文宇,楊洋)
存儲器(Memory)是用來存儲數據、信息和各類程序軟件的記憶部件。依據存儲介質 不同,可以分為半導體存儲、磁性存儲和光學存儲;其中,半導體存儲器是以半導體電 路作為存儲媒介、用于保存二進制數據的記憶設備,是市面上的主流存儲器,具有體積 小、存儲速度快、存儲密度高、與邏輯電路接口容易等優點;被廣泛應用于各類電子產 品中(無特別標注,下文所提及的存儲器均特指半導體存儲器)。存儲器按照電源在關斷 后數據是否被保存可分為 RAM(隨機存儲器)、ROM(只讀存儲器)和新型 RAM(基 于新材料研制而成,尚未實現商業化)。
存儲器是半導體的支柱產業、其龐大的市場體量能夠較大程度上影響到半導體行業的景氣波動(存儲器的周期性波動高于半導體行業);據 WSTS 統計數據顯示,2020 年全球 存儲器市場規模達 1174.82 億美元,在半導體中的占比達 26.68%;同時,在服務器等 需求持續增長下,WSTS 預測存儲芯片在半導體中的規模和占比將持續加大,2021 年 預計可達 1581.61 億美元,占比 28.60%。
盡管存儲器產品品類眾多, 但從產品營收貢獻的角度來看,DRAM 和 Flash(NAND、 NOR)的營收占比超 95%。因此,對存儲器行業進行跟蹤分析時,往往僅需對 DRAM 和 Flash 展開研究即可。系列報告在開篇將對存儲行業的基本特征展開分析,后續將主 要圍繞 DRAM 和 Flash 展開詳細描述。
存儲器行業的特征可以概括為如下:1、行業高度壟斷;2、產品標準化程度高、同類產 品可替代性強、用戶粘性較低,技術進展趨緩;3、IDM 的生產模式,資本投入大,規 模效應顯著;4、需求量大、強周期屬性(產品價格、市場規模的周期性波動顯著)。
行業高度壟斷化
全球存儲器行業呈現出寡頭壟斷的競爭格局。其中,DRAM 市場以三星、美光、海力士 三分天下,2020 年三大廠商占據了 94%的市場份額;NAND 市場的壟斷力稍遜,以三 星、Kioxia、西部數據、美光、海力士、Intel 六家公司壟斷市場(其中 Kioxia 和西部數 據共用產線),2020 年六家公司共占據 99%的市場份額。
產品高度標準化、技術進展趨緩
存儲器的生產是對基本工作單元的重復生產,因此,存儲器有著產品標準化程度高、一 致性強、用戶粘性弱、同類產品可替代性強的屬性。盡管當前存儲行業技術工藝依舊遵 循摩爾定律,但整體先進制程的進展是趨緩的。從存儲器技術發展的路線圖來看,NAND 完成了從 2D 產品向 3D 產品的轉化,技術上不再追求制程的突破,更加側重于疊層的 增加;DRAM 產品的制程進展也呈放緩之勢,我們認為 10nm 級的制程工藝在未來很長 一段時間內將是 DRAM 的主流工藝水平。(報告來源:未來智庫)
IDM 的生產模式,重資本投入
IDM 模式(Integrated Device Manufacture,垂直整合制造):覆蓋產業鏈的設計、制造、 封裝測試等所有環節,廠商擁有集成電路設計部門、晶圓廠、封裝測試廠,可自行設計、 生產、封測芯片產品,擁有自有品牌。IDM 的生產模式的優點在于能夠將研發和生產的 過程緊密結合在一起,大大縮短從設計到制造的時間。對存儲龍頭的生產模式進行分析, 可以發現龍頭均采用 IDM 的模式。我們認為,存儲器行業有著很強的技術和生產壁壘, 而產品高度標準化、同類產品可替代性強的特征需要廠商能夠靈活調整產品結構、大規 模生產形成規模優勢,這也是龍頭選擇 IDM 進行生產的核心所在。
對存儲市場規模和龍頭廠商的盈利能力進行分析可以發現,存儲器行業具有很強的周期 性,龍頭公司的盈利能力在不同年份下也有著較大的波動性。我們認為價格的“暴漲— 暴跌”變化是存儲器行業強周期的關鍵所在,強周期性也致使企業盈利能力在不同年份 具有顯著的差異性。
DRAM(動態隨機存取存儲器,主要特指 SDRAM)是存儲器細分產品中的營收占比最 大的產品,據 IC Insight 預測,2021 年 DRAM 在存儲行業的營收占比將達 56%。DRAM 基本存儲單元由一個晶體管和一個電容(1T1C)構成,由于存儲單元較為簡單,因此 DRAM 可以實現很高的存儲密度和容量,被廣泛應用在主機內存上。
正如我們前文所述的存儲器行業特征,DRAM 行業是極具周期性。從市場規模來看,近 年來,DRAM 市場規模在波動中實現了持續成長;展望未來,我們認為隨著 5G、云計 算、AIoT 的快速發展, DRAM 的需求量有望保持高速增長。從市場玩家的角度來看, 重資產投入的 IDM 生產模式疊加“暴漲-暴跌”周期性波動所帶來景氣下行期的巨幅虧 損促成行業玩家在持續縮減,當前 DRAM 行業以三星、海力士和美光瓜分天下。
DRAM 按照產品分類主要分為 DDR、LPDDR(低功耗)和 GDDR,其中 DDR 主要應 用于服務器和 PC 端、LPDDR 主要應用于手機端、GDDR 的主要應用領域為圖像處理 領域。從市場的角度劃分,可以將 DRAM 分為主流 DRAM 和利基型 DRAM,其中主流 DRAM 市場的玩家為三星、美光和海力士,國內 DRAM 大廠長鑫存儲的定位也在主流 DRAM 市場;利基型 DRAM 市場的玩家相對更為分散,除了三星、美光、海力士之外 (逐漸退出該市場),還包含南亞、華邦和兆易創新、北京君正等公司。
DDR SDRAM DDR 是使用最廣、最為常見的 DRAM,其主要應用領域在于服務器和 PC 市場。DDR1- DDR5 是由固態技術協會制定的產品標準,從產品標準的更新時間來看,DDR 的產品 標準更新進程較慢,大約每 4~5 年才會更新一代;具體而言,從 DDR1 到 DDR5,DDR 的能耗越來越低,傳輸速度越來越快、存儲容量也越來越大;從制程工藝的進展來看, DDR 在步入 20nm 以內的制程后,在制程上的突破進展呈現放緩趨勢。目前,DDR 最 新的工藝制程是基于 EUV 的 10nm 級制程。
DDR5——最新 DDR SDRAM 標準
固態技術協會(JEDEC)于 2020 年 7 月發布其下一個主流存儲器標準 DDR5 SDRAM 的 最終規范,這是計算機存儲器開發進入新的重要里程碑。與 DDR4 相比,DDR5 再次擴 展了 DDR 內存的功能,使峰值內存速度提高了一倍,同時也大大增加了內存大小。2021 年,基于 DDR5 模組已在服務器、PC 等下游應用中投入使用。DDR5 的變化如下: 雙通道架構提升內存訪問效率。DDR4 DIMM 具有 72 位總線,由 64 個數據位加 8 個 ECC 位組成。DDR5 每個 DIMM 具有兩個通道,每個通道均為 40 位寬:32個數據位和 8 個 ECC 位。雖然 DDR5 數據寬度相同(總共 64 位),但具有兩個 較小的獨立通道可提高內存訪問效率。
更長的突發長度。 DDR4 的突發長度為 8,DDR5 的突發長度將擴展到 16,以增 加突發有效負載。突發長度十六(BL16)允許單個突發訪問 64 字節的數據,顯著 提高了并發性,并通過雙通道提高內存效率。
On-die ECC(糾錯碼)。面對更高的容量和速度以及更小的工藝技術,DRAM 內 存陣列出現單位錯誤的可能性會增加。為進一步改善內存信道,DDR5 DRAM 配 備額外的存儲器,只用于 ECC 存儲(DDR5 DRAM 為每 128 位數據額外設置 8 位 的 ECC 存儲空間)。
On-DIMM(模塊)電源體系架構。對于 DDR5 DIMM,電源管理從主板移至各個 DIMM,DIMM 負責其自身的電壓調節需求。通過對電源進行更好的 On-DIMM 控 制來幫助實現信號的完整性和降噪。
擴展至 6.4 Gbps 滿足不斷增長的速度需求。 DDR4 DIMM 的最高時鐘頻率為 3.2 Gbps,DDR5 內存最終將使 DDR4 DRAM 的數據速率翻一番,達到 6.4 Gbps。 DDR5 中集成了決策反饋均衡(DFE)等新功能,從而實現了更高的 IO 速度。
工作電壓降低至 1.1V,轉化為更低的功率。使用 DDR5 時,DRAM 和緩沖芯片注 冊時鐘驅動器(RCD)電壓從 1.2 V 下降至 1.1V。
DDR5 支持更高容量。DDR4 在單芯片封裝的最大容量為 16 Gb, DDR5 單個裸 片的存儲密度可達 64 Gb。
英特爾、AMD 支持 DDR5 處理器的發布和加速使用,助力 DDR5 滲透率提升。PC 處 理器方面,英特爾支持 DDR5 的 Alder Lake 第 12 代 Core PC 處理器已量產出貨,AMD 也即將發布支持 DDR5 內存的 Rembrandt 處理器;服務器處理器方面,英特爾新一代 Sapphire Rapids 處理器和 AMD 使用 Zen4 架構 Genoa 及 Bergamo 處理器均支持DDR5 內存。我們認為,隨著英特爾和 AMD 新款處理器的陸續推出,DDR5 的滲透率 將持續提升。
LPDDR & GDDR
LPDDR(低功耗雙倍速率同步動態隨機存取存儲器)是指擁有比同代 DDR 內存更低功耗 和更小體積的 DRAM,該類內存芯片廣泛應用于移動式電子產品,又被稱之為 mDDR。 我們認為,隨著手機、平板電腦等移動市場的持續爆發增長,LPDDR 正不斷更新迭代。 從 LPDDR1 到 LPDDR5,每一代的時鐘速度都翻了一番,電源效率(每個帶寬的功耗) 也得到了改善。與 DDR、GDDR 相比,LPDDR 的電壓更低,功耗更小。
GPDDR(Graphic Memory):GPU 是專于并行處理數據的處理器。每個處理器核配置 一個存儲芯片,創建能并行處理的通道。因此在多核架構的圖像處理器,每個存儲芯片 的帶寬決定系統的性能。帶寬越大,性能越好。為此,業界開發出能適用于并行操作應 用程序的圖形雙倍數據速率(GDDR)存儲器。多年來,隨著對更大帶寬的需求不斷上 升,GDDR 顯存經歷了 GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5 和 GDDR6 的演進過程。 與 DDR、LPDDR 相比,GDDR 的帶寬更高。
DRAM 是一個產品高度標準化、價格波動性顯著的行業,而價格的變化往往進一步帶動 企業利潤率的持續變化。因此,對于其供需變化和未來景氣度及價格展望的研究預判是 對該行業進行投資的核心基礎。下文將對 DRAM 歷史價格、主流 DRAM 和利基型 DRAM 市場逐一展開研究。
DRAM 的價格呈現周期性波動。每一次持續性長時間的價格下降,都會迎來新一輪價格 上升期。對 2008 年以來 DRAM 的幾輪周期進行復盤總結如下:
每一輪價格的上漲基本為需求導向型(即:需求端的增長導致短期供不應求,產品 價格持續上揚);每一輪的價格下跌基本為供給導向型(即:原廠擴產帶來產品短 期供過于求,價格持續走跌);
DRAM 每一輪漲跌周期基本在 3 年左右(1 年左右的上漲周期+2 年左右的下跌平 滑期),我們認為這也基本符合晶圓廠“投資建設——量產——產能爬坡”的時間 周期規律;
本輪 DRAM 周期中價格更為堅挺,主要原因為:隨著 5G、人工智能、物聯網等的 持續發展,全球數據量呈現出爆發式增長,存儲需求強勁;疊加供給端 DRAM 行 業出清后僅剩三大主要玩家,行業產能的擴張更為合理(很難再次出現歷史上的盲 目擴張行為),因此,價格相較以往更為堅挺。
主流 DRAM 產品是指當前市場上被廣泛銷售的 DDR4-5、LPDDR4-5、GDDR5-6 等產 品型號,該市場占據了 DRAM 行業絕大多的市場份額,行業主要玩家為三星、美光、海 力士;主流 DRAM 產品大規模應用在 PC、手機、服務器和 GPU 等領域;其行業景氣 度受供給和需求兩端的影響;此外,行業代際之間的演變如從 DDR4 向 DDR5 的滲透 也影響著細分產品的價格走向。因此,在研究該市場時,需要持續追蹤行業供需變化和 產品代際演變的趨勢。
供給端分析:
產能情況分析:21&22 年 DRAM 增量不大。具體產線及產能爬坡情況而言,2021 年 DRAM 產能有一定比例的提升(新設產線有海力士 1 條線和美光 2 條線、此外三星、長 鑫各有 1 條老產線有一定程度的產能增加),而 21 年 DRAM 產能的提升也是 DRAM 本 輪價格出現較大波動性的核心所在;22 年 DRAM 新增產線 1 條。
需求端分析:
我們認為需求的增長主要在于服務器高景氣的持續及 DDR5 滲透率的提升、手機的景 氣復蘇:1、數據時代、云計算市場快速崛起;近年來,隨著工作量的云上遷移和云本地 應用開發的加速,全球云服務器支出持續維持在超 30%的高速增長水平;而服務器市場 的加速崛起,帶動存儲需求量的逐年攀升;我們預期,服務器對內存容量和處理速度要 求的提升,使得大容量和高帶寬的 DDR5 將于明年在服務器市場大批量應用。2、手機 單機內存需求量的快速增長。為滿足高清視頻、高清攝像以及軟件升級等客觀使用需求, 手機單機運行內存和內存含量正持續增長;而明年全球手機的正增長也加快了手機存儲 市場的景氣復蘇。
總結分析:主流 DRAM 市場樂觀看待 DDR5 的發展。如我們前文所述,英特爾、AMD 搭載 DDR 的 PC 和服務器用處理器的陸續發布,隨著處理器龍頭英特爾、AMD 的競爭 加劇,搭載 DDR5 處理器有望快速推向市場,從而帶動 DDR5 滲透率在明后兩年實現 快速增長,據 Yole 預測 2023 年底有望超 50%。供給端,采用 EUV 設備生產 DDR5 產 品將更為經濟,受制于 EUV 設備的稀缺性,盡管三大廠在持續推進 DDR5 產品的生產, 但產能轉換在短期內尚不能快速轉變,因此,我們樂觀看待 DDR5 產品市場。(報告來源:未來智庫)
利基型 DRAM 市場是一個小眾(市占率不足一成)、動態的成熟產品市場,現有產品規 格主要包括 DDR1-DDR3 全系列內存容量產品以及逐漸轉至利基市場的 DDR4-4Gb。 除了三大廠有較少一部分產品分布在利基型 DRAM 市場,該行業的主要玩家還包括中國臺灣的南亞科技、華邦電子、代工廠力積電以及中國大陸的兆易創新和北京君正。
從需求端來看,利基型 DRAM 主要應用于 TV、安防以及消費類電子領域;現階段由于 汽車的智能化程度尚淺,因此對 DRAM 的速度要求不如 PC、手機和服務器,更側重于 DRAM 工作狀態的穩定性,因此當前車規級 DRAM 主要使用成熟制程進行生產。由于 利基型市場下游應用領域廣泛、因此行業需求的周期性波動相對較小,呈現出穩定增長 的局面。
從供給端來看,隨著三星將利基型 DRAM 產線向 CMOS 產品的生產轉移,DRAM 主流 廠商的利基型產品供給將有所收縮;利基型 DRAM 的 IDM 廠商主要是中國臺灣的南亞 科技和華邦電子,而產能規劃上華邦電在 2023 年之后才陸續有新產能的開出;因此, 利基型 DRAM 的產能增長相對更為緩慢。在有效新開產能不多的背景下,隨著利基型 DRAM 需求的穩定增長,我們持續看好利基型 DRAM 市場的發展。
通過對前文進行分析,我們認為 DRAM 行業的投資邏輯可以分為主流和利基型 DRAM 兩條主線進行:
主流產品方面:因其技術壁壘較高、且價格波動和市場體量大,擁有自主產能的廠 商在進行產品生產時,能夠更快速的實現新品的研發推出、更靈活的依據下游需求 的變化調整不同規格產品之間的產能;因此,在對該市場進行投資時,優選資金雄 厚、擁有核心專利和優秀研發團隊的 IDM 公司。
利基型產品市場方面:相較于主流產品市場,利基型 DRAM 市場下游需求的周期 性波動較小,板塊內相關公司的營收體量較?。坏珡漠a品迭代的推進,隨著主流市 場向 DDR5 的推進,DDR4 4Gb 等小容量規格正逐漸轉至利基市場;因此,對利 基 DRAM 行業進行投資時,產品制程規格更為先進、產能有所保障、營收增速有 望持續增長的公司更具投資價值。
當前,半導體產業鏈仍舊處于全球一體化的產業發展階段;其中得益于其龐大且優秀的 人才儲備和創新生態系統,美國在技術密集型領域如設計、EDA/IP 和先進的制造設備 等領域遙遙領先;半導體第一、二次的產業轉移和各個國家地區的產業扶持政策,則助 推了日本、韓國和中國臺灣地區在材料、制造等領域的強勢發展;而對于起步較晚的中 國大陸目前僅在封測領域具有一定意義上的比較優勢;就存儲器市場而言,我國國產存 儲產品嚴重依賴于進口。
作為關系國民經濟和保障國家安全的基礎性、先導性、戰略性產業,國產化是半導體行 業的長期發展路徑。在半導體國產替代的背景下,我國存儲產業發展得到了國家、政府 的大力扶持,采用 IDM 模式生產主流 DRAM 產品的長鑫存儲正是在國家產業基金的支 持下投資成立的。當前,我國大陸 DRAM 優質標的包括兆易創新、北京君正等公司。
兆易創新:利基型 DRAM 營收有望迎來快速增長
兆易創新于 2019 年 4 月 26 日以可轉股債權方式對長鑫存儲投資 3 億元,以期在業務 方面與合肥長鑫發揮優勢互補,并探討 DRAM 產品銷售、代工、以及工程端的多種合 作模式;并于 2019 年 9 月,非公開發行股票募集資金用于 DRAM 芯片自主研發及產業 化項目;項目開發目標為研發 1Xnm 級(19nm、17nm)工藝制程下的 DRAM 技術, 設計和開發 DDR3、LPDDR3、DDR4、LPDDR4 系列 DRAM 芯片。公司現已成功推出 DDR4 產品,主要面向機頂盒、電視、監控、網絡通信、平板電腦、智慧家庭、車載影 音系統等諸多利基型市場。
公司計劃在 2022 年持續推出自研 DRAM 新產品,在公司傳統主營業務所積累的渠道優 勢下,持續開拓利基型 DRAM 市場。從公司與長鑫存儲的關聯交易情況來看,公司自 研 DRAM 產品營收將實現快速增長。
北京君正:車規級存儲芯片優質標的
ISSI 是優質的車規級存儲龍頭。ISSI 的主營業務為存儲芯片(DRAM、SRAM 和 Flash) 和模擬芯片,其中 DRAM 的營收占比超 5 成;在 DRAM 產品方面,北京矽成主要針對 具有較高技術壁壘的專業級應用領域,類型涵蓋 16M、32M、64M、128M 到 1G、2G、 4G、8G、16G 等多種容量規格,能夠滿足工業、消費、通訊等級和車規等級產品的要 求,具備在極端環境下穩定工作以及節能降耗等特點。產能方面,ISSI 為中國臺灣代工 廠力晶科技(現更名為力積電)提供了融資租賃,從而持續保證 DRAM 產能的需求。
北京君正于 2020 年完成對 ISSI 的并購,成功將其主營業務拓寬了微處理器芯片和智能 視頻芯片、存儲芯片、模擬與互聯芯片三大業務板塊。作為全球車規級存儲龍頭企業之 一,公司有望持續受益于車規存儲市場的快速崛起。
長鑫存儲引導 DRAM 國產化發展
長鑫存儲(IDM 模式)成立于 2016 年 5 月,公司自成立以來就致力于 DRAM 的研發與 量產,并已成功推出面向主流市場的 DDR4、LPDDR4 和 DDR4 模組;
長鑫存儲在產能、知識產權和客戶導入等方面進程持續推進:
積極擴張產能。項目總投資額超 2200 億元,預計全部達產將實現 30 萬片/月的 12 存 DRAM 存儲晶圓產能;
完善專利布局。2019 年 12 月 5 日,長鑫存儲與 Wi-LAN 全資子公司 Polaris Innovations Limited 達成專利許可協議和專利采購協議,獲得大量 DRAM 技術專 利的實施許可。2020 年 4 月,與美國半導體公司 Rambus 簽署專利許可協議,獲 得大量 DRAM 技術專利的實施許可;
迅速導入客戶。內存模組廠商光威已上架采用長鑫 DDR4 內存芯片的羿 PRO 系 列內存,江波龍旗下嵌入式存儲品牌 FORESEE 也已推出核心 DRAM 為長鑫存儲 顆粒國產化內存。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站
報告出品方/作者:中信建投證券,劉雙鋒、孫芳芳)
4.1 碳化硅成本以襯底為主,美、日、歐企業占據主導地位
碳化硅器件成本以襯底制造為主,全球市場國外企業具備領先地位。碳化硅市場產業鏈主要分為晶圓襯底 制造、外延片生產、碳化硅器件研發和裝備封裝測試四個部分,其中碳化硅襯底是產業鏈的核心區域,占據市場總成本的 50%左右。此外,碳化硅外延片和器件制造分別占據產業成本的 25%和 20%,同樣是市場成本的 主要貢獻者。封測分為封裝和測試兩個部分,是芯片和器件完成制造后進行性能試驗的重要環節,由于程序和 設備依賴程度相對較低,整體占比僅為總成本的5%。實際上,由于具備晶體生長過程繁瑣,晶圓切割困難等特點,碳化硅襯底的制造成本一直處于高位。其次,碳化硅外延的質量對器件性能影響較大,同時外延自身也 受到襯底質量的影響,其材料具有高品質的需求,因而在產業鏈中具備較高的成本。
外國企業占據市場主導地位,行業集中度高。全球碳化硅襯底市場目前仍以國外企業為主,2020 年上半 年科銳(WolfSpeed)、羅姆(ROHM)、II-VI、昭和電工、天科合達五家企業合計市場占比分別達到 91%,市場高 度集中。其中,WolfSpeed 獨占 45%的市場份額,是全球的龍頭企業,且國外企業合計占比超過 85%,占據 市場主導地位。目前,碳化硅市場以 IDM 為主要運作模式,WolfSpeed、ROHM 和 STM 都是領先的 IDM 企業, 后兩者均通過收購的方式成功進入碳化硅襯底和外延市場,II-VI 則是傳統的襯底和外延片生產商。國內企業 中,山東天岳和天科合達都致力于襯底領域,瀚天天成、東莞天域則主要覆蓋外延片,華潤微、基本半導體等 企業則集中進行期間生產。
目前國內暫未出現碳化硅的 IDM 企業,且整體份額占比較小,但受益于政策利好 等因素,國產替代進程仍在不斷加快。2020 年伴隨著電動汽車、5G 基站、物聯網等領域的快速發展,碳化硅 市場也迎來了高度景氣。然而,2019年全球碳化硅市場規模約為 5.4 億美元,預計 2025 年將突破 25 億美元, 相較于傳統硅半導體市場來說規模仍然較小。盡管行業目前集中度高,但領先企業仍將面臨來自其他公司的激 烈威脅,其業績在中長期內將有波動風險。國內企業仍可抓住快速發展期,實現襯底和外延等技術更迭。
4.2 細分領域龍頭效應明顯,國產替代成效顯著
4.2.1 碳化硅襯底技術產生更迭,國內企業逐步推進國產替代
國外龍頭已突破 8 英寸節點,國內企業競爭劣勢明顯。2020 年,碳化硅襯底的技術節點主要分布在 4-6 英 寸,而國際主流企業 WolfSpeed、II-VI 和 STM 已經實現了 8 英寸襯底樣品的研發,技術水平位居全球首位。 目前,國內外主流企業均已實現 4-6 英寸晶圓的規?;a,但國內的 8 英寸晶圓仍處于研發階段。盡管國內 企業在 4-6 英寸襯底的技術實力可以與國際先進水平相媲美,但仍然存在較多的不利競爭因素。首先,碳化硅 半導體屬于資金、人才和技術密集型行業,由于國內 SiC 產業起步較晚,整體來說仍然受到發展限制。其次, 碳化硅企業需要大量的資本支出和技術投入,國內企業的融資渠道較為單一,這較大地限制了公司的發展空間 和競爭力。國內外公司還在產能供給方面存在較大差異,國際一流廠商均已建立十分完善的 2-6 英寸碳化硅襯 底工廠,國內企業受到自身瓶頸限制,產能供應仍處于相對劣勢地位。
國產替代進程加快,半絕緣型襯底進步顯著。目前,國內企業在 2-6 英寸的半絕緣型和導電型碳化硅襯底 領域均已實現部分國產替代,8 英寸晶圓也在研制過程中。2020 年,山東天岳在半絕緣型的碳化硅襯底市場中 已占據 30%的市場份額,與國際龍頭 WolfSpeed 和 II-VI 相比差距很小。實際上,該數值在 2019 年僅為 18%, 山東天岳在一年內將市占率提高了 12 個百分點,進入行業第一梯隊。而在導電型碳化硅襯底市場,2018 年 WolfSpeed 以 62%的市占率位居全球首位,其次為 II-VI 和 ROHM,三者合計占比達 90%。天科合達和山東天 岳的全球市占率合計不足 5%,但隨著公司技術水平不斷提升以及產能釋放,預計兩者在導電型襯底領域的市 占率將會進一步提升。盡管國外企業在兩類襯底市場均占據領先地位,但山東天岳已經快速實現半絕緣型碳化 硅襯底的進口替代,同時天科合達也在積極推進導電型襯底的技術研發,國產替代進程將持續突破。
4.2.2 碳化硅外延市場逐步實現國產替代,國內企業產能逐步提高
國外企業技術領先,國產供給仍在提高。目前,碳化硅襯底具有兩類外延片:1)半絕緣型:該類襯底通 常與 GaN 外延結合形成異質晶圓,并主要用于生產微波射頻器件;2)導電型:該類型襯底與 SiC 外延結合產 生同質晶圓,主要用于新能源汽車等領域的功率器件生產。WolfSpeed、ROHM、II-VI 和 STM 均覆蓋了 SiC 外延的生產業務,基本可以實現在 6 英寸襯底上進行外延生產,并且可以實現 250 微米及以上的厚層生長。此 外,國外企業在小于 12 微米和大于 30 微米的外延片均具有良好的成品率和質量控制,國內企業則存在質量不穩和缺陷密度高的問題。瀚天天成和東莞天域均已完成了 3-6 英寸碳化硅外延的研發和生產,并為全球提供 N型和 P-型外延摻雜材料。此外,中電科十三所、五十五所等也擁有碳化硅襯底的供應部門。
國內企業瀚天天成已實現 3-6 英寸的外延供給,同時還可生產用于 600-1700V 的碳化硅功率器件的外延片。 目前,公司一期產能約為 6 萬片每年,在純碳化硅外延生產商中其產能位居全球前列。同時,公司將建設 10 條 6 英寸的碳化硅外延生產線,預期產能將提高至 40 萬片每年,以滿足日益增長的訂單需求。東莞天域目前 也是全球碳化硅外延片的主要生產商之一,早期已經實現 3 和 4 英寸的外延片產業化供給,目前也可提供 6 英 寸外延片和相關碳化硅功率器件產品。此外,中電科也從事 4-6 英寸的碳化硅外延生產,同時還提供 N-型 4HSiC 襯底和高純 4H-SiC 襯底材料。目前,國內外在碳化硅外延層面的技術差別相對較小,均可滿足 3-6 英寸的 各類外延片生產,國內企業的供給量也在逐年提升,逐步成為全球主要的供應商。
4.2.3 碳化硅器件市場發展迅速,國內企業積極布局
國外企業器件技術發展較快,新能源汽車為主要應用領域。2017年全球碳化硅器件市場主要由國外企業 領導,WolfSpeed、ROHM、Infineon、STM 市占率分別為 26%、21%、16%和 7%,合計占比為 70%,市場集 中度較高。目前,國外企業基本實現了 MOSFET 的完備研發和大批量銷售,碳化硅二極管和功率模塊等產品 也早已實現大批量出貨。然而,國內企業基本聚焦于二極管產品的生產,MOSFET 仍處在積累階段。實際上, 國內企業泰科天潤目前以碳化硅肖特二極管為核心產品,可以提供 600-3300V 的功率器件,主要用于新能源汽車、軌道交通等領域?;景雽w集中研發 SiC 功率器件,主要產品包括二極管和 MOSFET 模塊等,廣泛用 于能源發電、新能源汽車等領域。華潤微已實現第四代 650V 的 SiC JBS 產品研發,綜合技術質量已達世界先進水平,同時其 1200V 的 SiC MOSFET 也已完成樣品制造,預計將在未來兩年內進行規模生產。
斯達半導體 新增多個使用全SiC MOSFET 模塊的 800V 系統的主電機控制器項目定點,將對公司 2023 年-2029 年 SiC 模塊銷售增長提供持續推動力。士蘭微同時也加快 SiC MOSFET 功率器件的研發,推出自產芯片的車用 SiC 功 率模塊。目前,全球碳化硅功率器件主要應用于新能源汽車、電源、光伏等領域,三者占比分別為 30%、22% 和 15%。世界龍頭企業已與特斯拉等著名電動車企形成合作,致力于碳化硅功率器件和模組的供應。同時,我 國基本半導體也與特斯拉形成合作,進行碳化硅 MOSFET 模塊的研發。盡管我國在技術層面和器件出貨進度 方面與國際領先企業仍有一定差距,但預計隨著未來產能釋放和技術進步,國內外企業將逐步縮小差距。
5.1、國外主要廠商
5.1.1 WolfSpeed
科銳(WolfSpeed)成立于 1987 年,是一家開發制造半導體材料和設備的美國公司,也是全球碳化硅基半 導體材料及器件龍頭。該公司主要基于碳化硅、氮化鎵和相關化合物生產半導體材料以及發光二極管、照明、 電源盒射頻等半導體產品。WolfSpeed 最初擁有四大業務部門:WolfSpeed、LED、照明業務和電源及射頻業務。 由于 LED 和照明業務部門利潤下降,而專注于制造碳化硅材料的 WolfSpeed 的增長速度超越其他業務,因此 公司先后出售了其他三大業務部門,現已完全轉型為以 SiC 和 GaN 為主的半導體企業。WolfSpeed 部門目前 主要生產 SiC 和 GaN 襯底及外延,并且將半導體材料廣發應用于電源、射頻、功率器件等領域的生產。2020 年上半年 WolfSpeed 在碳化硅襯底市場的占有率為 45%,在碳化硅器件市場占有率為 26%,均位居首位。
業務結構重大調整,公司業績觸底。2021 財年公司實現營業收入 5.26 億美元,同比下降 41.85%,系公司 出售其 LED 業務引起的大幅收窄。2012 至 2019 年,隨著照明市場競爭日趨激烈,科銳照明業務的毛利率低于 公司總體毛利率,且呈現逐年下降的趨勢。由于照明業務業績表現不佳,公司于 2019 年將該業務出售,同年 年營收同比下降 27.70%,該消極影響一直持續至 2020 財年。與此同時,公司于 2020 年同樣因毛利原因將其 LED 業務出售,公司完全轉型為半導體材料和器件供應商。受益于其他業務的出售,科銳將有充足的資金持 續投資研發半導體,并廣泛利用汽車、5G 和工業領域等終端市場增強業績。預計隨著 SiC 和 GaN 市場的持續 景氣,科銳有望以市占率第一的地位實現業績的觸底反彈,并且在中長期內維持快速增長。此外,2015 年起 公司凈利潤由正轉負,2021 財年報凈利潤為-5.24 億美元,系主營業務毛利率表現不佳和后期相關業務出售所 致。預計隨著高毛利的半導體業務持續增長和費用管控,公司的凈利潤有望在未來幾年內扭轉為正。
歐美成為公司銷售重心,業務結構單一帶來風險波動。自 2012 年以來,科銳在中國大陸的銷售占比持續 收窄,該情況于 2018 財年的業務結構更改后有所緩解,但因公司出售其 LED 業務而于 2021 年達到歷史低點。 2021 年歐洲、美國和中國大陸銷售額分別為 1.89、1.17 和 1.00 億美元,三者合計占比超過 75%。目前,公司的銷售重心位于歐美,這與其更為成熟的 SiC 市場相關。然而,中國已成為全球最大的半導體市場,且在政策 扶持和終端市場的快速增長下,其 SiC 和 GaN 方面將迎來爆發期。預計公司的銷售情況會向中國大陸有所偏 移,業績表現也將因此而持續改善。
半導體研發成效顯著,公司應推進費用管控。2021 年 WolfSpeed 的研發支出為 1.78 億美元,同比下降 3.47%,占營收比例為 34%。整體來看,公司的研發支出一直保持穩定,在剝離業務期間研發費用的波動較小, 且公司在 2020 財年大幅增加了該項支出。目前,公司已經研制出了 100-150mm 的 SiC 襯底和相應的碳化硅和 氮化物外延技術,并完成了首批 200mm 碳化硅晶圓的樣品制備。其研發費用大量投資于 200mm 的 SiC 材料 制造,同時用于擴充產能,其他部分則廣泛用于提高襯底和外延質量、高性能的功率和射頻器件開發。2021 年 8 月公司與意法半導體簽訂了擴大現有 150mm 碳化硅晶圓的供應協議,WolfSpeed、將在未來幾年向意法提 供 150mm 的 SiC 襯底和外延片。此舉將為 WolfSpeed 帶來穩定的收入來源,并有助于公司度過目前的虛弱階 段。2021 年公司的毛利率為 34.25%,同比上升近 8 個百分點,出售業務帶來的毛利提升成效顯著。同時,凈 利率-99.68%,為近十年來歷史低點,系研發和銷售費用大幅上升所致。(報告來源:未來智庫)
5.1.2 羅姆(ROHM)
羅姆是全球著名半導體廠商,以制造和銷售半導體、集成電路和電子元件為主,產品包括 IC、二極管、 LED、SiC 功率器件等。羅姆公司以高功率、模擬、標準產品這三個產品系列為中心,加速技術開發。公司擁 有三大產品部門:(1)IC:該部門主要負責集成電路的生產和銷售,主要產品包括 DRAM、驅動器 IC、通用 IC、傳感器 IC 等;(2)分立半導體器件:該部門進行以 Si 和 SiC 為材料的半導體器件制造,包括 MOSFET、 晶體管、二極管、LED、碳化硅功率元器件等;(3)模塊:該部門主要負責無線通信模塊和打印頭的生產,主 要包括 Wi-Fi 模塊、LAPIS、傳真打印頭;此外,公司還具備無源設備、芯片組的生產能力以及晶圓、MEMS 和先進封裝的代工服務。2020 年上半年 ROHM 在 SiC 襯底市場的占有率為 20%,在 SiC 器件市場的占比為 21%,均位居全球第二位,其子公司 SiCrystal 專注于 SiC 襯底的生產。
公司受疫情影響嚴重,市場景氣或將推動營收回暖,。2021 財年羅姆的營業收入為 32.54 億美元,同比下 降-3.51%,這是自 2018 財年的歷史高點后連續第三個下降的年份,但降幅逐步收窄。受到新冠疫情的影響, 全球集成電路、半導體器件、打印頭和光學模組市場都出現了下行風險,市場整體表現不佳。同時,上游零件 和材料的采購端也受到疫情的消極影響, ROHM 所覆蓋的其他市場均表現遲緩,這些因素均較大地影響了公司的銷售收入。
這些市場從 2020 年第三季度開始表現出一定的回暖趨勢,受益于全球芯片供應短缺以及電動 汽車和電子射頻器件等終端市場的高度景氣,下游產品需求上漲從而推動了營收下降幅度收窄。當前,隨著疫 苗接種率提升,全球疫情好轉,市場對電子產品的需求逐漸上升以及半導體下游各類利好政策等因素,半導體 行業仍將處于高景氣狀態。然而,盡管中長期內電動汽車、5G 終端市場以及半導體行業仍將維持高度景氣, 但疫情反復和 SiC 市場的競爭格局加劇仍將對公司造成不利影響。2021 年羅姆報凈利潤 3.35 億美元,同比增 長 40%,系成本和各項費用較去年均出現下降。全球疫情反復下,預計公司將持續控制成本和費用支出,這可能會降低同期的營收增長,但利潤表現或將持續平滑。
亞洲為公司銷售重心,IC 和半導體器件為收入核心。2021 年 ROHM 在日本的銷售額為 11.55 億美元,亞 洲其他地區為 17.30 億美元,分別占比為 36%和 53%,亞洲是公司的絕對銷售重心。同時,2020 年公司在中國 的銷售額為 9.46 億美元,占比 28.05%,是日本之外最大的銷售地區。ROHM 在中國已形成了以 4 家銷售公司 和 18 家分公司為結構的銷售網絡,同時中國也是其廣泛的技術支持基地。羅姆建立了包括各類產品研發、銷 售和技術支持在內的綜合服務系統,用以積極拓展海外客戶并且成功推動了收入和市場份額的增長。2021 財 年公司的海外收入并沒有大幅收窄的情況,但疫情的消極影響仍使得相關業務的預期存在較大的不確定性。此 外,隨著中國半導體和電動汽車市場的快速發展以及政策支持,公司在中國的銷售額或將保持穩定甚至增長, 這將作為短中期內 ROHM 營收穩定的基石因素。
2021 年 ROHM 的 IC 和分立半導體器件業務的營收額分別為 15.20 和 12.87 億美元,兩者合計占比超過 85%,是公司的核心收入部門。公司擁有完整的 Si 和 SiC 產業鏈,涵蓋襯底生長、外延制備以及器件生產的 全套工序,這種垂直的綜合業務體系不僅能保證產品和材料的穩定供應,也可以滿足客戶靈活多樣的需求。與 此同時,ROHM 也在持續開發生產線,并外包半導體的封裝測試工序來建立新型的供應系統,以此跟進市場 變化同時滿足各類需求。公司穩健的半導體部門為其 IC 器件的生產奠定了基礎,長期來看半導體部門的持續 增長支撐了 IC 業務的穩定占比。受到半導體市場的利好因素影響,預計公司的兩項核心業務將有可能實現穩 中有增,但仍需注意來自疫情和市場競爭格局加劇的中期風險。
公司研發支出受疫情有所下降,創新與研發仍是關鍵要素。2020 年 ROHM 的研發支出為 2.85 億美元,同 比下降 8.09%,占營收比例為 8.76%。受新冠疫情影響,近兩個財年公司強力減少了各項費用支出,但公司的 研發費用基數在半導體行業中仍位居前列。近年來,隨著汽車電子以及物聯網等市場的智能化發展,半導體產品在新興領域中的需求正在急速增長。ROHM 打造了一套完整的研發方案,以電力電子、傳感器、AI 為核心 進行研發突破,完成了汽車、工業設施以及機器人行業的產品升級。此外,隨著新能源汽車和光伏產業等領域 的爆發,下游市場對以SiC 為襯底的功率半導體器件的需求也將大幅增加。
目前,ROHM 已經實現了 150mm的碳化硅襯底制作,并提供由 SiC 晶棒生產到晶圓制造,再到封裝測試等完整的垂類服務。公司的 SiC 材料可 以提供 SiC-SBD、SiC-MOS,還可用于功率器件的生產。2020 年 1 月,ROHM 的子公司 SiCrystal 與意法半導 體簽訂了長期協議,公司將持續向意法供應超過 1.2 億美元的 150mm 碳化硅晶圓,以滿足功率半導體的需求 增長。2021 年 8 月,吉利汽車與羅姆進一步締結戰略合作,前者將利用羅姆先進的碳化硅功率方案開發高效 的電控和充電系統。這意味著 ROHM 進一步擴大了其 SiC 業務,并致力于電動汽車及相關領域的半導體應用 研發。長期來看,創新和研發仍是公司實現業績增長的關鍵因素。面對競爭激烈的 SiC 市場,ROHM 必須積 極推動 200mm 碳化硅晶圓生產,同時進一步開拓功率器件領域的應用。
5.1.3 II-VI
II-VI 成立于 1971 年,是一家全球領先的開發、制造和銷售工程材料和光電元件設備以及材料的垂直整合 類公司,為通信、工業、航天、半導體設備、消費電子和智能汽車的多元化應用提供創新產品。II-VI 擁有兩 個業務部門:1)化合物半導體:該部門主要提供 SiC 襯底、外延和器件以及砷化物外延晶片,同時包括用于 高功率二氧化碳激光器的光電組件和材料,應用領域包括航空、國防、醫療、半導體等;2)光子解決方案: 該部門主要提供用于光通信網絡、消費電子、生命科學等領域的晶體材料和光學器件,還為激光終端用戶、系 統集成商和政府提供微芯片激光器和光電模塊。目前,II-VI 在半導體領域的成果主要包括 SiC 的襯底和外延 技術開發,2020 年上半年公司在 SiC 襯底市場的占有率為 13%。
公司銷售重心位于美國,光電業務成為公司核心。2020 年 II-VI 在美國的銷售額為 14.32 億美元,中國大 陸和中國香港分別為 2.92 和 2.99 億美元,三者占比分別為 60%、12%和 13%,合計約為 85%。實際上, Finisar 的收購大舉增加了公司在美國的銷售額,但對中國整體的情況影響輕微。目前,II-VI 的用戶包括蘋果、 ASML、Nikon、騰訊、阿里巴巴等領先企業,多數分布在美國和中國地區,Finisar 還為公司帶來了來自蘋果 的多數訂單。同時,由于公司在 5G、消費電子、醫療和半導體領域的布局和中國相應市場的高度火熱,公司 在中國的營收預計會呈現良好的增長趨勢,而在美業務則是公司的基石。此外,公司在 2021 年 4 月宣布擴大 在中國的 SiC 晶圓制造規模,以服務全球最大的電動汽車和清潔能源市場。II-VI 已在中國福州建立了一條用 于生產 SiC 襯底的后端加工線,業務包括邊緣研磨、CMP、清潔和檢查等,該廠預計將在五年內將 SiC 襯底 的制造能力提高 5-10 倍,包括 200mm 的 SiC 襯底制造。
研發水平逐步增加,SiC 技術處于領先。2021 年公司的研發支出為 3.30 億美元,同比下降 2.64%,占營收 比例為 10.63%。同樣的,收到收購業務的影響,公司的研發支出在 2020 財年大幅上升,這些費用用于投資新 資產和業務流程,包括 5G、3D 傳感、磷化銦、激光雷達和其他新興市場。目前,II-VI 所擁有的碳化硅襯底 具備高質量和低位錯密度,且晶圓尺寸已達 200mm 并處于世界領先地位,該襯底目前已用于電動汽車和 5G 等電力電子以及射頻電子領域。同時,II-VI 可在 150mm 的晶圓上生產一流均勻性的 SiC 外延,包括 250 微米 及以上的厚層生長和低濃度摻雜層,是世界最先進的 SiC 外延技術之一。公司所獨創的 3DSiC 技術可以充分 利用 SiC 材料,以最小損耗實現極高的功率處理,可將電流密度提高 30%并縮小相應的芯片尺寸,這對 SiC 為原料的芯片制程壓縮具有重要意義。
5.1.4 ST Microelectronics
意法半導體(ST Microelectronics)成立于 1987 年,是一家位于瑞士負責設計、開發、制造和銷售半導體產 品的跨國企業。該公司由法國的“Thomson Semiconducteurs”和意大利的“SGS Microelettronica”兩家公司合 并而成,是歐洲目前收入最高的半導體芯片制造商。ST 目前擁有三項主營業務:
1)汽車和分立器件業務 (ADG):該部門負責專用于汽車的 IC,以及面向汽車、工業、通信等終端市場的分立器件和功率晶體管的制造 和銷售;2)模擬、MEMS 和傳感器業務(AMS):該部門主要提供用于模擬、智能電源、低功率射頻、MEMS 傳感器和執行器以及光學傳感領域的解決方案和產品;3)微控制器和數字 IC 業務(MDG):該部門致力于設計、 生產和銷售微控制器(通用和安全)、存儲器(RF 和 EEPROM)和 RF 通信等相關產品。目前,公司的主要客戶包括蘋果、三星、華為、特斯拉等智能手機和電動汽車龍頭企業,且 2020年蘋果貢獻了公司 23.9%的收入, 是公司的第一大客戶。2019 年 12 月,ST 完成了對 SiC 晶圓制造商 Norstel 的收購,標志著公司正式覆蓋 SiC 襯底和外延業務。截止 2020 年上半年,意法半導體在碳化硅器件市場的占有率約為 8%左右。
公司業績穩中有升,積極布局碳化硅產業鏈。2020 年 ST 的營業收入為 102.19 億美元,同比增長 6.94%, 是公司近 10 年來的歷史最高水平。2019年受新冠疫情影響,公司的營收略有下滑,銷量下降的部分負面影響 被平均售價的上浮所抵消,營收整體保持穩定。受益于芯片短缺和半導體市場的高度景氣,公司所布局的汽車、 物聯網、射頻等終端市場同樣快速增長,下游汽車和工業客戶的需求改善將持續推動公司營業收入的上升,并 且抵消疫情反復帶來的消極影響。2019 年公司完成了對 Norstel 的收購,此舉將擴大意法內部的 SiC 生態系統, 使其能夠更好地控制晶圓的質量和產量,并支持 ST 內部的長期碳化硅路線圖和業務。
同時,收購有利于保證 為汽車和工業客戶制造 MOSFET 和二極管所需的晶圓水平,并持續擴大產能以滿足未來幾年的長期需求。目 前,意法半導體 24%的晶圓生產業務為外包性質,公司于 2021 年 8 月與 WolfSpeed 擴大了 150mm 碳化硅晶圓 的供應協議,后者將會向 ST 持續提供 150mm 的 SiC 襯底和外延,總價值超 8 億美元。此舉將補充公司的晶圓 產能,以更好滿足多項業務的產品需求。ST 將利用碳化硅市場的增長機會推動業績發展,并積極由 Si 向 SiC 設備市場轉型。2020 年公司凈利潤為 11.06 億美元,同比增長 7.17%,系其他經營收入增加引起利潤上升。盡 管 ST 已涉足多個領域,但并未在主要細分市場建立領導地位,整體要落后于其他競爭者,公司還必須面對來自包括 SiC 等新興市場的競爭加劇,長期內仍具有風險波動。
2020 年 ST 在 ADG、AMS 和 MDG 的銷售收入分別為 32.84、38.92 和 30.30 億美元,占比均在 30%以上, 業務布局整體均衡。具體的,ADG 部門收入同比下降 8.9%,主要原因是平均銷售價格的降低,且該負面影響 也使得銷量略微下降。受到智能手機業績強勁和影像模擬領域的積極影響,AMS 收入同比增長 18.0%,是公 司營收上升的主要推動力。MDG 部門收入同比上升 14.9%,系 MCU 需求增長和 RF 業務收縮帶來的銷量大幅 上升,該影響覆蓋了平均價格下降帶來的消極因素。目前,ST 仍在提高其資本支出,并將廣泛支持模擬、電 源和碳化硅業務。同時,蘋果是公司在 3D 傳感領域的主要客戶,英特爾和特斯拉作為 SiC 的重要終端將推動 公司在該新興市場的預期業績升高,用于處理器、存儲和射頻的芯片組件的需求上升也將持續穩定公司業績。 預計公司將在傳統領域中仍將穩定向好,新興市場的份額擴展和激烈競爭將成為不確定因素。
5.2、大陸主要廠商
5.2.1 山東天岳—絕緣型襯底為主
山東天岳先進科技股份有限公司成立于 2010 年,主營業務是寬禁帶半導體(第三代半導體)碳化硅襯底 材料的研發、生產和銷售,產品可應用于微波電子、電力電子等領域。目前,公司主要產品包括半絕緣型和導 電型碳化硅襯底。經過十余年的技術發展,公司已掌握涵蓋了設備設計、熱場設計、粉料合成、晶體生長、襯 底加工等環節的核心技術,自主研發了不同尺寸半絕緣型及導電型碳化硅襯底制備技術。公司作為我國碳化硅 襯底領域的領軍企業,在國家亟需的時候, 擔當起國家核心戰略物資的保障供應重任,批量供應了半絕緣型 碳化硅襯底材料,成功實現該產品的自主可控。根據國際知名行業咨詢機構 Yole 的統計,2019 年及 2020 年公 司已躋身半絕緣型碳化硅襯底市場的世界前三。公司的產品以半絕緣型襯底和導電型襯底為主,其應用范圍涵 蓋光電子,電子電氣,微波通訊等領域。
公司收入幾乎全部來自境內,產品以半絕緣型襯底為主。2020 年,公司境內收入約為 3.40 億元,同比增 長 89.4%,近三年占比穩居 90%以上并且持續增加。然而,目前公司的半絕緣型襯底已經具備世界一流技術水 平,市場份額占比 30%左右,預計未來長期內公司將擴展海外市場,從而進一步實現業務擴張。同時,公司 的產品結構較為簡單,主營業務均為碳化硅襯底銷售,其中半絕緣型襯底占據絕對主導。2020 年,半絕緣型 襯底營收為 3.47 億元,同比增長 89.8%,占比為 99.3%,近年來導電性襯底收入和占比不斷下降。這一趨勢系 半絕緣型襯底受國外禁運,為滿足國家戰略需要,公司優先將產能用于半絕緣型襯底。同時,由于導電型襯底 可搭載碳化硅外延并用于新能源汽車、光伏能源、交通軌道等領域,下游市場的火熱使得該襯底市場具有較大 潛力,預計未來公司將持續布局導電型襯底市場。
5.2.2 天科合達—導電型襯底為主
北京天科合達半導體股份有限公司設立于 2006 年 9 月 12 日。公司是國內領先的第三代半導體材料——碳 化硅晶片生產商。公司主要從事碳化硅領域相關產品研發、生產和銷售,主要產品包括碳化硅晶片、其他碳化 硅產品和碳化硅單晶生長爐,其中碳化硅晶片是公司核心產品。公司建立了國內第一條碳化硅晶片中試生產線, 是國內最早實現碳化硅晶片產業化的企業,在國內率先成功研制出 6 英寸碳化硅晶片,相繼實現 2 英寸至 6 英 寸碳化硅晶片產品的規模化供應。公司掌握了覆蓋碳化硅晶片生產的“設備研制—原料合成—晶體生長—晶體 切割—晶片加工—清洗檢測”全流程關鍵技術和工藝,在設備環節可以提供碳化硅單晶生長爐,在晶片環節可 以提供 2-6 英寸導電型和半絕緣型碳化硅晶片,在其他碳化硅產品環節可以提供碳化硅籽晶、晶體等。
天科合達已成為是國內領先的第三代半導體材料——碳化硅晶片生產商。財務數據顯示,2019 年公司業 績改善,實現營收 1.56 億元,同比增長 99%左右。實際上,公司自 2017 年首季度開始,各季度的營業收入都 在不斷增加,主要系公司產能不斷擴大,產品交付能力持續提升。隨著半導體產業宏觀環境的持續景氣,以及 新能源汽車、光伏等下游市場對碳化硅市場的進一步推動,預計公司的營收業績仍將持續增長。
目前,天科合 達在導電型碳化硅襯底領域具有相對優越的市場優勢,2018年全球占有率約為 1.7%,預計隨著產能進一步釋放以及規模效應逐漸顯著,公司將進一步提高其市場份額。此外,2019年天科合達的凈利潤為 0.30 億元,同 比增長 1448%,并與 2018 年成功扭虧為盈。2017 年以前,由于公司持續研發投入,以及受碳化硅半導體材料 工業化應用進程較慢影響,公司呈現持續虧損狀態。2018年以來,隨著公司產品工藝的成熟和下游需求的增加,公司收入規??焖僭鲩L,并實現持續盈利。同時,由于天科合達與產業鏈上下游合作緊密,具備優秀的產 品質量口碑,公司的銷售費用率等單位支出持續下降,營收的較大增長也使得 2019 年的凈利潤實現巨額增幅。 預計隨著天科合達研發成果進一步轉化,以及產能擴張和費用管控,公司業績將持續好轉。
公司對研發保持較高投入,技術成果轉化良好。2018-2020 年研發投入分別為 0.15、01.3 和 0.29 億元, 2020 年研發投入大幅增長 152.71%,占比約為 19%。目前,公司的主要研發費用基本用于 PVT 碳化硅單晶生 長技術、碳化硅晶體切割技術和精密研磨拋光及清洗技術,相關的技術成熟度均已實現成熟應用,公司的研發 支出效果明顯。天科合達研發支出穩中有升,凈利潤實現新高表示公司研發費用轉化效果較好,預計隨著單晶 生長設備和襯底技術的進一步提高,公司有望增強研發成果轉化效力,從而提振公司業績。2020 年公司銷售 毛利率為 6.01%,銷售凈利率 19.36%,兩者自 2016 年起便持續增加,且曲線大致相似。曲線差距收窄意味著 公司利潤增長和毛利增長不斷趨同,說明公司整體費用利用情況和管控效果較好。預計未來隨著業務不斷盈利, 費用管控不斷加強,公司的毛利和凈利水平將穩中有升,并呈現較小分化。
5.2.3 露笑科技— SIC 襯底
露笑科技設立于 2003 年,是一家有多元化業務的綜合公司,產業涵蓋銅芯、鋁芯電磁線、LED 藍寶石襯 底片、碳化硅襯底片、新能源汽車電機電池電控、光伏發電、現代農業、投資管理、國際貿易等十多個領域。 露笑科技以漆包線為起點賺得第一桶金并成功在深交所上市。但漆包線行業因準入門檻低,同質化程度越來越高,隨之帶來的利潤率也越來越低,成長空間受限,故 2014 年開始產業轉型。
公司先后收購上海正昀,江蘇 鼎陽綠能電力有限公司進軍新能源汽車和光伏產業,并與伯恩光學合作開展藍寶石業務并積極探索國外市場。 目前第三代半導體處在早期部署階段,露笑科技憑借著在布局藍寶石業務期間積累的大量的生產藍寶石長晶爐 的經驗進入了碳化硅領域,總投資近百億。公司擁有浙江省級研究院、博士后科研工作站、省級技術中心等平 臺,擁有一支優秀的研發團隊,多次承擔國家、省部級科技計劃項目,多次獲得各級科技獎,參與制修訂國家 /行業標準 48項,累計擁有國內領先的科技成果近 20 項。
公司業績波動明顯,凈利潤情況持續好轉。2020 年露笑科技營業收入為 28.48 億元,同比增長 16.15%, 業績實現四年內的首次增幅。疫情期間,光伏發電以及其漆包線行業受到影響較小,營收下降程度有所減緩。 隨著碳化硅產業布局力度的加大,預計未來營收將會增加。然而,由于漆包線行業低準入門檻、高污染性以及 激烈的市場競爭,公司自 2011 年起業績持續下滑,同時積極尋求轉型。目前,公司進入半導體行業,旗下業 務包括三項:
1)碳化硅業務:公司主要進行碳化硅襯底和外延的生產銷售;2)漆包線業務:公司生產用于新 能源汽車、電子信息等行業的漆包線產品;3)光伏發電業務:公司為光伏電站進行投資、建設和運營,并且 集中建設集中式和分布是光伏電站。然而,由于公司自身現金流不足,造血能力差,在 2021 年定增 6.15 億, 但仍難以抵消負債和研發需要,對半導體行業的百億投資仍然頗具難度。2020 年,公司凈利潤為 1.28 億元, 同比增長 16.15%,成功扭虧為盈持續增長。業績上升主要系內疫情后公司制造業端上下游復工復產較快,同 時國外受疫情影響嚴重,制造業向國內轉移,行業景氣度較高。同時,我們預計公司的半導體業務或將因資金 缺乏面臨經營風險,長期內的業績波動仍將持續,需求研發不及預期都將對公司的經營帶來影響。
公司研發費用較低,凈利率近年來穩中有升。2020年露笑科技研發支出額為 0.44 億元,同比增長 51.21%, 占營收比例約為 1.53%。近年來,公司的研發支出整體比例較低,幾乎在 1%附近波動,2020 年該項費用逐步 增加,但仍難以滿足半導體行業的研發需求,目前顯著低于行業平均水平。較低的研發投入可能使得公司無法長期發展半導體產業,更無法實現在相關市場建立領先地位,長期經營風險較為明顯。公司從 2020 年 11 月份 破土開工建設,2021 年 3 月份一期廠房結頂,5 月份內部公輔設備開始安裝調試,6月份部分設備開始進場安裝。
隨著襯底加工設備、清洗設備和測試設備的逐步到位及加工工藝優化,預計在 9 月份基本可實現 6 英寸導 電型碳化硅襯底片的小批量生產。露笑科技 2018-2020年的毛利率分別為 13.95%、22.42%和 19.21%,比率波動較為明顯;同時近三年內公司凈利率分別為-32.23%、1.41%和 4.49%,整體表現有所回暖,但仍需注意長期風險。公司毛利率的逐漸上升,主要是受到行業轉型的影響。露笑科技進軍毛利率較高的光伏行業,同時壓縮 了毛利率較低的漆包線業務,使得整體水平得到回升,凈虧損收窄也與公司轉型密切相關。預計隨著公司持續加碼半導體和光伏業務,雙率水平將持續向好。
5.2.4 晶盛機電—SIC 襯底
晶盛機電是國內晶體硅生長設備龍頭,主要從事晶體生長設備研發、制造、銷售。公司的產品主要有碳化 硅長晶設備及外延設備,業務下游涉及光伏、半導體、藍寶石等行業方向。在光伏領域、半導體領域,LED 照明領域還分為晶體生長設備,智能化加工設備等。在藍寶石領域,公司可提供滿足 LED 照明襯底材料和窗 口材料所需的藍寶石晶錠和晶片。2006 年上虞晶盛機電工程有限公司成立,2010 年整體改制為上虞晶盛股份 有限公司,同年更名為浙江晶盛機電股份有限公司(簡稱:晶盛機電),2012 年公司在深交所創業板上市,2014 年成立晶瑞電子運營藍寶石切磨拋業務,拓展了藍寶石業務,2018 年拓展半導體業務, 并在 2020 年 SIC 研發取得突破性進展。晶盛機電公司在高端精密加工領域的技術實力處于行業前列,建立了 半導體材料關鍵加工設備的國產化領先優勢。目前,公司的主要客戶有中環股份、有研半導體、合晶科技、上 機數控等知名上市公司以及大型企業,密切合作的下游客戶為公司的發展提供了堅實基礎。
晶盛機電是國內晶體硅生長設備龍頭,近年來業績持續向好。2020 年公司業績大幅增長,實現營收 38.11 億元,同比增長 22.54%。近五年來,公司營收持續保持高增長,盡管增速下滑但同比仍保持在 20%以及上。 一方面,國家“碳中和”政策推動下光伏等新能源領域持續利好,硅片產能需求持續擴大,公司設備出貨量持 續上升;另一方面,第三代半導體受到下游新能源汽車、充電基礎設施等領域的火熱推動,整體需求實現高企, 碳化硅產業得以高速發展,公司相關設備需求上漲。
同時,集成電路產業也受到政策積極扶持,Mini LED 和 消費電子窗口也推動了藍寶石材料新增長,這同樣推動了公司業績的持續向好。此外,公司與上下游產業鏈的客戶形成了緊密聯系,這為公司鞏固市場地位,推動產品持續迭代奠定了堅實基礎。2020年晶盛機電凈利潤 為 8.52 億元,同比增長 36.48%,重新實現較高增長。然而,由于光伏硅片的技術變革能力較弱,潛在增長邏輯不足,利潤將面臨下行風險;公司半導體和藍寶石等相關技術處于領先地位,發展前景較為良好,但公司對 單一客戶的依賴程度較大,可能存在長期風險。預計中長期內,晶盛機電將依靠半導體和藍寶石領域的先進優勢,彌補光伏 LED 領域的增長減緩,與此同時公司仍將面對一定的市場風險。
晶盛機電研發支出持續增長,公司雙率穩中有升。2020年公司研發支出數額為 2.27 億元,占營收比例約 為 5.96%,同比增長 22.04%,近五年內費用持續增加。公司目前已實現 8 英寸半導體長晶設備的批量銷售, 12 英寸長晶、研磨和拋光設備均通過客戶驗證并進入銷售環節。同時,晶盛機電在碳化硅領域積極研發,碳 化硅外延設備已通過客戶驗證,同時在晶體生長、切片、拋光等產業鏈環節建立測試線,以實現裝備和工藝技 術的領先。而在藍寶石材料領域,晶盛機電已經成功掌握國際領先的超大尺寸 700kg 級藍寶石晶體生長技術, 公司的藍寶石材料業務具備較強的成本競爭力與規模優勢。
公司將持續加大研發費用,定增投產碳化硅襯底晶 片生產基地項目,計劃在寧夏銀川建設年產 40 萬片 6 英寸以上導電+絕緣型碳化硅襯底產能,總投資 33.6 億 元。項目達產后預計年實現新增營收 23.56 億元、利潤 5.88 億元。目前公司已經獲得 23 萬片意向碳化硅襯底 訂單,并預估 2022-2025年國內導電型碳化硅襯底總需求合計超過 800 萬片,碳化硅襯底晶片生產基地項目的 實施有利于打破 WolfSpeed、II-VI 等傳統國外碳化硅生產龍頭企業的行業壟斷地位,逐步改變國內碳化硅襯底 主要依靠進口的現狀。隨著碳化硅在下游市場的不斷拓展,公司將加快推進碳化硅業務的前瞻性布局,從而為 公司的持續發展貢獻新的動力。
5.2.5 三安光電—IDM SIC 全產業鏈
三安光電成立于 2000 年,主要從事化合物半導體所涉及的部分核心原材料、外延片生長和器件制造,材料包括氮化鎵、碳化硅、磷化銦、藍寶石等第三代半導體。公司具有國內產銷規模首位的化合物半導體生產規模,屬于技術、資本密集型的產業,是化合物半導體集成電路產業鏈布局最為完善、領先 IDM 企業。公司目前的主要業務包括四個板塊:
1)光電:以 GaAs、GaN、藍寶石為基礎,進行 LED 和光伏電池器件生產,產品用于照明、光伏、醫療等領域;2)微波射頻:主要以 GaN、GaAS 和 InP 為主,生產制造功率放大器、濾波器、射頻開關器等,可用于移動通信基站、藍牙模組等;3)電力電子:通過 SiC、GaN 等第三代半導體,進行各類二極管和晶體管的研發,主要用于新能源汽車、光伏、智能電網、快充電源等下游領域;4)光通訊: 借助 GaAS、InP 等原材料,制造二極管、激光器件,通常適用于通信基站、云計算、3D 感應等市場。公司致 力于將化合物半導體集成電路業務發展至全球行業領先水平,努力打造具有國際競爭力的半導體廠商。目前, 公司已與主要供應商和采購客戶建立起了長年穩定的合作關系,形成較為穩定的原材料供應渠道。
公司業績穩中有升,凈利潤近年來持續下降。2020 年,三安光電營業收入為 84.54 億元,同比增長 10.37%,營收數額達到歷史新高。2012 年之后,受益于 LED 產業整體轉向中國大陸,國內企業快速擴產搶占 市場份額,國內 LED 需求的提升也使得公司盈利快速增長。2018 年后由于貿易戰、國內需求增速放緩、相關 企業庫存水平處于高位等不利因素,LED 行業逐步進入周期下行階段,產品價格下跌,三安光電的盈利水平 也伴隨行業周期受到較大的影響。此外,公司也在大力布局半導體領域,向第三代半導體襯底、外延、芯片等 領域進行轉型,是國內化合物半導體領域中布局最為全面的企業。公司于 2014 年成立廈門三安集成,作為化 合物半導體業務的主要生產基地,業務涵蓋微波射頻、高功率電力電子、光通訊等領域,致力于打造集成完整 的化合物半導體制造平臺。2019 年起,公司化合物半導體業務以三安集成為主要產業基地,并開始逐步放量。
受益于 Mini LED、射頻和濾波器需求的顯著提升,公司的營業收入于 2020 年重新實現增長。由于目前以碳 化硅和氮化鎵為核心材料的產品被廣泛用于通信、新能源汽車、消費類電子等應用領域,下游市場成為全球企業的重要布局焦點。隨著技術研發不斷推進,成本和費用管控進一步優化,預計公司業績發展前景廣闊。2020年三安光電凈利潤為 10.16 億元,同比下降 36.14%。近四年來公司凈利潤持續下降,系轉型半導體帶來的研發 支出費用高企,同時 LED 產品成本上升所致。三安光電的基本面仍向好,預計隨著第三代半導體技術研發逐步轉化為銷售成果后,公司將實現費用管控,并進一步增加營收,從而實現凈利潤的增長。
公司收入來源核心為中國大陸,產品中化合物半導體占主導地位。2020 年三安光電在中國大陸的銷售額 為 73 億元,同比增長 10.61%,占總體比例為 86.90%。近六年內,公司在中國大陸的銷售占比均在 80%以上, 港澳臺及海外市場表現穩定,銷售額均在 10 億元左右。顯然,由于國內政策支持下半導體行業高度景氣,且 海外領先企業的技術壁壘較難突破,公司難以擴大其在其他地區的銷售額。同時,公司的產品主要包括化合物 半導體、材料銷售和其他,2020 年三者占比分別為 70.63%、27.35%和 2.02%。實際上,2019 年以前公司的核 心產品為芯片&LED,但從 2015 年起業務規模逐漸萎縮,系 LED 產品成本上升,需求不及預期導致 LED 市 場進入下行周期。公司選擇成立子公司,向第三代半導體產業進行轉型,并將 LED 并入化合物半導體業務, 后者成為公司的主要研發產品。然而,目前全球芯片供應短缺,LED 器件需求旺盛,LED 市場或將迎來周期 性拐點。預計未來幾年公司仍將持續經營 LED 業務,并且其業務占比將持續提高。
2014 年成立廈門三安集成具備襯底材料、外延生長、以及芯片制造的產業整合能力,擁有大規模、先進 制程能力的 MOCVD 外延生長制造線;2017 年總投資 333 億元的泉州南安項目也在順利推進中,現已有部分 設備調試完成,產能正在逐步釋放;2020 年投資 160 億元建設湖南三安 SiC 產線,進一步加強上游布局,且 一期項目已于 2021 年 6 月建設完成,產能可達 3000 片/月(6 寸片);2 年內達產后預計將達到 30000 片/月。 產業鏈方面,公司 2020 年 8 月收購北電新材,將 SiC 襯底工藝內化,掌握 SiC 產業鏈核心,夯實 SiC 襯底基 礎,有望提高產品良率,發揮產業鏈協同作用。目前,三安光電的各類產品客戶驗證均穩步進行,隨著化合物 半導體下游需求顯著提升,以及研發成果的進一步轉化,各產業基地產能布局優勢已開始顯現。
5.3、晶圓代工廠商
5.3.1 X-Fab
X-FAB Silicon Foundries SE 是世界領先的模擬/混合信號半導體技術專業代工廠集團之一。為汽車,工業, 消費,醫療,消費和移動通信以及其他應用制造硅片、模數集成電路、傳感器和微機電系統。業務遍及全球, 提供全面的技術和設計 IP。憑借在模擬/混合信號 IC 生產、微機電系統(MEMS)和碳化硅(SiC)方面的專 業知識,為客戶提供強大的設計支持技術。核心市場汽車、醫療和工業的特點是高增長和長生命周期。
X-FAB 作為一家純粹的代工廠,為避免與客戶競爭而沒有自己的 IC 產品。專注于復雜技術、設計支持和 制造解決方案,提供制造和強大的設計支持服務,設計模擬/混合信號集成電路(IC)和其他半導體器件,用 于客戶的產品。模塊化的制造方法在半導體技術、設計和工藝中提供了多種增強選項,包括互補金屬氧化物半 導體(CMOS)、絕緣體上硅(SOI)、碳化硅(SiC)和微機電系統(MEMS)。提供的工藝技術在 150mm 晶圓 上的特征尺寸為 1.0μm、0.8μm 和 0.6μm,在 200mm 晶圓上的特征尺寸為 0.6μm、350nm、250nm、180nm 和 130nm。X-FAB 的目標是到 2025 年實現 9-10%的市場份額,通過不斷增長的產量保持穩定的市場份額,并為 80-90%的無晶圓廠碳化硅廠商提供服務。
5.3.2 積塔
上海積塔半導體有限公司是一家半導體芯片研發商,成立于 2017 年,公司兩大股東為華大半導體有限公司和上海集成電路產業投資基金股份有限公司,分別持股 55%和 45%,上海先進半導體制造有限公司為上海 積塔全資子公司。上海先進于 1988年由中荷合資成立為上海飛利浦半導體公司,于 2006 年于香港聯交所主板 上市并在 2018 年退市,2019 年被上海積塔半導體有限公司吸收合并,此后上海積塔的主營業務便由上海先進 構成。上海先進是一家大規模集成電路芯片制造公司,有 5 英寸、6 英寸、8 英寸晶圓生產線,專注于模擬電 路、功率器件的制造,8 英寸等值晶圓年產能 66.4 萬片,被上海市科委認定為“高新技術企業”。
同時,公司 通過了 ISO9001、VDA6.3(Grade A)、IATF 16949、14001、ISO/IEC 27001等質量、環境及信息安全管理體系認證,是國內最早從事汽車電子芯片、IGBT 芯片制造的企業。此外,2018 年 8 月,積塔半導體特色工藝生產線 在上海臨港開工,總投資 359 億元。2018 年 10 月,積塔半導體與上海先進半導體制造股份有限公司 (以下簡稱 “先進半導體”) 簽訂合并協議,合并后積塔半導體將分為臨港和虹漕兩個廠區。虹漕廠區擁有 5 英寸、6 英寸、 8 英寸生產線;臨港廠區擁有 8 英寸、12 英寸、6 英寸 SiC 生產線,產品主要應用于工控、汽車、電力、能源 等領域。
公司是一家專注于模擬電路工藝和功率器件工藝的領先晶圓代工廠,擁有兩個晶圓廠及雙極型工藝 (Bipolar)、功率集成電路(Power IC)、分立元件(Discrete)、微系統(MEMS)組成的對外開放工藝平臺。 晶圓廠方面,上海先進 1/2號晶圓廠制造廠主要生產 6 英寸晶圓,以模擬電路生產為主,有十年以上的汽車電 子芯片制造經驗,也是中國 IGBT 工藝芯片最大的生產廠;上海先進 3 號晶圓制造廠以生產 8 英寸晶圓片為主。
對外開放工藝平臺方面,硅片雙極型工藝主要包括 LV 和 HV 兩種,多用于智能手機、發光照明、智能電表等;功率集成電路包括 BCD 功率集成、HVCMOS 和 BiCMOS,主要用于智能電視、家電以及電焊等;分立器件主 要包括碳化硅分立器件、TVS 二極管、IGBT/FRD 以及 MOSFET,多應用于新能源風電、新能源汽車以及高鐵 等;微系統包括 AFS、麥克風和壓力傳感器,多用于平板電腦及汽車機電系統等方面。上海先進的客戶來自于 全球領先的集成器件制造商及無生產線的半導體公司,公司制造的產品廣泛應用于智能身份證、汽車電子、電源管理、通訊及電子消費品等領域。公司通過建立建設戰略產業聯盟合作,其產品已融入高鐵、新能源汽車、 智能電網、節能等國家戰略產業。
1、碳化硅性能優勢突出,市場規模快速成長
碳化硅襯底的使用極限性能優于硅襯底,可以滿足高溫、高壓、高頻、大功率等條件下的應用需求,當前 碳化硅襯底已應用于射頻器件及功率器件,隨著下游需求爆發,2022-2026 年 SiC 器件的市場規模將從 43 億 美元提升到 89 億美元,年復合增長率為 20%。
2、需求:下游產業鏈應用爆發,SiC 市場需求紅利釋放
我們把 SiC 器件發展分為三個發展階段,2019-2021 年初期,特斯拉等新能源汽車開始試水搭載 SiC 功率 器件;2022-2023 年為拐點期,SiC 在新能源汽車領域的應用已經達到了批量生產的臨界區域,并且充電基礎 設施、5G 基站、工業和能源等應用逐步采用 SIC 器件;2024-2026 年為爆發期,SIC 加速滲透,在新能源汽車、 充電基礎設施、5G 基站、工業和能源等得到廣泛應用。
新能源汽車是 SIC 器件應用增長最快的市場,預計 2022-2026 年的市場規模從 16 億美元到 46 億美元,復 合年增長率為 30%,其中用于電機驅動逆變器的碳化硅功率器件是車用 SiC 產品中最主要且潛在增長空間最巨 大的部分,到 2026 年用于電機驅動逆變器仍是最大市場,占比超過 80%。其次,射頻器件市場規模將從 21 美 元提升至 29 億美元,復合年增長率為 8%;工業和能源用的 SiC 器件市場規模從 6 億元增長到 14 億元,復合 年增長率為 24%。
3、供給:短期產業鏈受限襯底產能,長期產能擴張帶來價格下降
碳化硅市場產業鏈主要分為晶圓襯底制造、外延片生產、碳化硅器件研發和裝備封裝測試四個部分,分別占市場總成本的 50%、25%、20%、5%,由于具備晶體生長過程繁瑣,晶圓切割困難等特點,碳化硅襯底的制造 成本一直處于高位。目前高質量襯底的應用主要集中于 WolfSpeed、II-VI、ROHM 三大供應商,CR3 市場占有率 達到 80%以上,國內廠商為代表的襯底廠商的產品良率、品質和生產效率還有一定差距,短期看中高功率器件 產業鏈的上游主要還受襯底 CR3 控制,另外隨著 CR3 逐步提高材料自用比例提升,產能的提升的同時市場供給 有限,整體供給偏緊狀態。
根據 WolfSpeed 最新的投資者大會所公布的數據顯示,2026 年 SiC 襯底市場規模有 望達到 17 億美元,2022-2026 年復合增速達到 25%。預計 2022 年和 2024年的產能分別達到 167K 平方英尺到 242 平方英尺,折算 6 寸對應的 85 萬片和 123 萬片,假設 WolfSpeed 繼續維持全球 50%的市場份額(剔除自供 襯底,總的襯底片占比超過 60%),那么全球 2022 年和 2024 年市場銷量折合 6 英寸分別約為 170 萬片至 250 萬片。
4、碳化硅國產突破正加速,迎來中長期投資機會
碳化硅市場海外以 IDM 為主要運作模式,國內襯底廠商為天岳先進(絕緣型襯底為主)、天科合達(導電 型襯底為主)、中電科(爍科)、露笑科技、晶盛機電;外延片方面:瀚天天成、東莞天域、中電科等均已完成 了 3-6 英寸碳化硅外延的研發和生產;器件方面:斯達半導體、士蘭微推出 SiC MOSFET 功率器件和模塊;晶 圓代工方面,X-Fab 為最大代工廠,并為 80-90%的無晶圓廠碳化硅廠商提供服務;漢磊和積塔大幅增加資本 開支用以擴展 SiC 產能;IDM 方面:三安光電具備全產業整合生產能力(襯底/外延/器件/封測)。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫】。