行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明1电子证券研究报告2021年12月30日投资评级行业评级强于大市(维持评级)上次评级强于大市作者潘暕分析师SAC执业证书编号：S1110517070005panjian@tfzq.com资料来源：聚源数据相关报告1《电子-行业深度研究:智能化与电动化双轮驱动，车用线束迎来广阔空间》2021-12-252《电子-行业专题研究:天风电子问答系列北交所四问四答：新一轮科技革命+普惠金融之路下挖掘优质电子企业》2021-11-163《电子-行业专题研究:电子行业三季报总结》2021-11-13行业走势图天风电子问答系列汽车电子&第三代半导体核心问答：智能化浪潮下，优质赛道掘金1.汽车电子相关核心投资机会有哪些？答：我们关注2022年价值向成长的重估机会，体现在需求端出现创新和商业模式升级后的重估，关注汽车零部件在智能化赋能下的重估1）连接器：关注上游铜合金材料博威合金、高速连接器电连技术及高压连接器领域瑞可达、关注中航光电、徕木股份、意华股份、沪光股份等。2）PCB：关注技术突破+产能扩张的景旺电子、世运电路、鹏鼎控股等3）IGBT&SiC：关注已实现0-1突破+紧握缺货朝下国产化机遇启动放量的相关企业，关注斯达半导、闻泰科技、时代电气、东微半导等4）激光雷达：行业百亿空间，目前处于高增长起点，关注炬光科技、蓝特光学、舜宇光学科技、湘油泵5）EMS：关注迎来国六新机遇，进一步实现国产替代的菱电电控6）元器件：关注早期卡位汽车电子的法拉电子、顺络电子等2.汽车电子核心板块第三代半导体十问十答1）价值拆解-问：碳化硅产业链价值量拆解情况？答：不同于传统Si材料，SiC衬底材料成本占据整体成本近五成。SiC6寸晶圆总成本约为6400元的，其中衬底+外延价值量在3840元左右。2）降价趋势-问：碳化硅下游器件价格趋势情况？与硅基器件的价差为多少？答：不同于Si材料，衬底部分占比前道工序平均成本结构的7%，SiC衬底材料成本占整体成本近五成。SiC6寸晶圆总成本约为6400元的，其中衬底（55%）+外延（5%）价值量在3840元左右。3）器件结构-问：碳化硅各类器件占比情况？答：2019年，SiC二极管占比显著高于SiCMOSFET及模组，随着SiCMOSFET技术不断成熟预计未来会超过二极管占比，模组增速最快未来有望占比五成。4）发展进程-问：碳化硅降低成本的核心是什么？何时迎来综合成本优势及加速成长拐点？答：产能扩张+长晶技术提高+开发新技术将带动衬底成本每年以10%-20%的速度下行，预计SiC2022年将迎来增长拐点，全球市场空间约为7-10亿美元。2024-2026年为加速成长期，市场空间约15亿美元。2024-2026年为加速成长期，市场空间约21亿美元5）能源测算-问：碳中和时代下，碳化硅在车载端能带来多少能源节约？答：每辆车使用SiC相较于Si材料1年的能源节约测算：1）相当于每辆轿车每年节省5.5桶的油量2）车主每年节省超过$146.15美元的电力成本3）每年减少690kg的CO2温室气体排放6)车厂布局-问：使用碳化硅的车厂及车辆有多少？答：根据中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟数据及我们的统计（不完全），整车厂引入SiC在OBC和DC-DC为7家，电驱4家，布局电驱10家。全球2021年全年预计超100万台，2022年预计翻倍。国内新能源汽车企业首先在OBC和DCDC中应用SiC器件，然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器。7)供给测算-问：国内碳化硅现有产能及未来布局情况？海外产能布局情况？答：我国：2020年根据CASA统计（不完全），SiC衬底折合6寸为18万片，外延22万片，器件26万片；全球：我们测算2022年折合为8寸产能77.3万片，2024年111.9万片。8）需求测算-问：未来新能源汽车&光伏需要多少片碳化硅？答：我们测算SiC在新能源汽车中6寸硅片我国用量预计2025年将超过120万；SiC在光伏领域6寸硅片用量预计2025年将超过130万片；GaN在电力电子6寸硅片用量预计2025年近70万片；在射频中6寸硅片用量预计2022年达顶峰超4万片。9)技术对比-问：我国与海外第三代半导体产业链各环节的代差有多大？答：总结来看，国内除了LED芯片国产化率超80%外其他版块基本与国外存在一代代差。10）海外龙头-问：Wolfspeed产能&良率&财务规划如何？答：1.产能测算：公司折合8寸产能将在2022年达到47.9万片/年，2024年扩张至69.4万片/年。2.晶粒产量测算：2022年预计晶粒（Die）产出数量40476颗，2024年58643颗。3.专利数量：截至2021.11月第三代半导体相关专利数量为2939件。4.财务展望：预计2021财年实现$5.26亿营收，2024财年$15亿，2026财年$21亿，器件销售占比逐步提升。预计2022-2023毛利率30%-40%+，2024-2025持续提高至50%，2026年在50%-54%。第三代半导体投资建议：关注斯达半导、闻泰科技、时代电气、三安光电、立昂微、华润微、士兰微、纳微半导体、华虹半导体、新洁能、扬杰科技、赛微电子、捷捷微电、华微电子、天岳先进、凤凰光学、宏微科技等风险提示：产业政策变化风险国际贸易争端加剧风险下游行业发展不及预期导致的需求风险-9%-5%-1%3%7%11%15%19%2020-122021-042021-08电子沪深300行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明2内容目录1.第一章：汽车电子相关核心投资机会有哪些？......................................................................82.第二章：汽车电子核心板块第三代半导体十问十答...........................................................112.1.价值拆解：碳化硅产业链价值量拆解情况？.....................................................................112.2.降价趋势：碳化硅下游器件价格趋势情况？与Si基器件的价差为多少？............122.3.器件结构：碳化硅各类器件占比情况？不同器件适用的下游应用情况？.............142.4.发展进程：碳化硅降低成本核心是什么？何时迎来综合成本优势及加速成长拐点？.............................................................................................................................................................162.5.能源测算：碳中和时代下，碳化硅在车载端能带来多少能源节约？.......................202.6.车厂布局：使用碳化硅的车厂有多少？预计有多少辆车使用SiC？........................212.7.供给测算：国内碳化硅现有产能及未来产能布局情况？海外布局及产能情况？252.8.需求测算：未来新能源汽车&光伏需要多少片碳化硅？...............................................352.8.1.SiC在新能源汽车中6寸硅片用量预计2025年将超过120万片....................352.8.2.SiC在光伏领域6寸硅片用量预计2025年将超过130万片.............................372.8.3.GaN在电力电子6寸硅片用量预计2025年近70万片......................................392.8.4.GaN在射频中6寸硅片用量预计2022年达顶峰超4万片...............................402.9.技术对比：我国与海外碳化硅产业链各环节的代差有多大？.....................................402.9.1.SiC衬底：国内以4寸为主，国际6英寸SiC衬底产品实现商用化..............412.9.2.SiC外延：国际6英寸产品实现商用化，国内实现4-6英寸商业化产品供给..............................................................................................................................................................422.9.3.SiC器件&模块：国际6寸产线工艺成熟，国内不断缩小代差........................422.9.4.GaN单晶衬底：国际产品量产领先，国内综合指标达国际先进水平...........442.9.5.GaN异质外延：国际产品外延片主流为6英寸，国内基本并跑....................452.9.6.GaN器件及模块：国际电子电力形成批量供货能力，国内产品与国际水平存在一定差距.......................................................................................................................................452.10.海外龙头：Wolfspeed产能&良率&财务规划如何？...................................................473.风险提示.......................................................................................................................................51图表目录图1：不同车型汽车电子化程度.................................................................................................................9图2：汽车用FPC示意图............................................................................................................................9图3：SiC在新能源汽车领域2027年带动60亿美元市场.............................................................10图4：不同车级IGBT价值量（人民币）............................................................................................10图5：激光雷达市场......................................................................................................................................10图6：L1-L5汽车需要用到的传感器数量..............................................................................................10图7：Si前道工序平均成本结构（%），衬底占比为7%....................................................................11图8：SiCMOSFET前道工序平均成本结构（%）..............................................................................11图9：2021年12月SiC二极管平均单价.............................................................................................13图10：2021年12月SiC和GaN晶体管平均单价（含13%增值税）（单位：元）..............13行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明3图11：SiC各类器件占比情况，2019年二极管占比较高，未来模组占比会接近50%........14图12：各SiC器件优势及不足..................................................................................................................14图13：功率器件主要应用场合电压及电流要求.................................................................................14图14：SiC二极管分类别器件结构..........................................................................................................15图15：SiCMOSFET器件新结构...............................................................................................................15图16：新能源汽车SiC使用情况.............................................................................................................15图17：V2X定义.............................................................................................................................................15图18：SiC器件在光伏市场的发展情况................................................................................................16图19：2017年-2020年650V的SiCSBD价格持续下降(元/A)............................................16图20：2017年-2020年1200V的SiCSBD价格持续下降(元/A)..........................................16图21：SiC生产制造流程中的挑战使SiC价格高昂..........................................................................17图22：SiC生产制造设备的挑战..............................................................................................................17图23：高温单晶生长炉...............................................................................................................................18图24：未来SiC产品价格降低将得益于1）长晶速度提升2）减少割缝损失3）铸锭切割成本下降逐步与Si相当4）抛光成本下降逐步与Si相当.............................................................19图25：SiC6寸晶圆成本发展趋势预测，衬底材料成本占比整体产业链超过50%，预计成本每年以10%-20%的速度下行...................................................................................................................19图26：预计碳化硅将受益于新能源汽车快速增长2021年前平缓增长，2022年迎来增长拐点、2024年开启加速增长、2026年开始全面使用..........................................................................20图27：SiC在汽车电驱、OBC、DCDC的发展预判..........................................................................21图28：部分整车厂及Tier1引入SiC情况............................................................................................21图29：整车厂及Tier1引入SiC具体应用情况...................................................................................22图30：TelsaSiC合作情况..........................................................................................................................22图31：主要汽车企业的SiC使用的速度情况......................................................................................23图32：WOLFSPEED产能预测...................................................................................................................33图33：SiC在下游应用市场情况..............................................................................................................35图34：SiC在下游应用增速情况..............................................................................................................35图35：SiC在新能源汽车中晶圆面积用量情况..................................................................................35图36：SiC器件在新能源汽车的优势..................................................................................................36图37：我国新能源汽车销量测算（万辆）..........................................................................................37图38：国内新能源汽车SiC硅片需求量测算（片）........................................................................37图39：2022年全球光伏装机需求占比（%）....................................................................................38图40：全球、国内光伏逆变器新增装机量及国内增速（GW，%）.........................................38图41：2020-2025年国内光伏逆变器市场空间及增速（亿元，%）.......................................38图42：SiC6寸晶圆成本发展趋势预测，衬底材料成本占比整体产业链超过50%，预计成本每年以10%-20%的速度下行...................................................................................................................38图43：PD快充GaN电力电子器件市场规模（亿元）...................................................................39图44：PD快充GaN-on-Si晶圆需求量（万片）.............................................................................40图45：5G宏基站GaN晶圆需求量（万片）....................................................................................40图46：国际SiC衬底技术指标进展......................................................................................................41图47：国内SiC衬底技术指标进展......................................................................................................41图48：国际上已经商业化的SiCSBD的器件性能..........................................................................43行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明4图49：国际已经商业化的SiC晶体管器件性能...............................................................................44图50：国际上已经商业化的GaN电力电子器件性能...................................................................45图51：国际上商业化的GaN射频产品性能......................................................................................46图52：Wolfspeed功率器件的发展历程...............................................................................................47图53：WOLFSPEED产能预测（包括6+8寸的全部产能）折合8寸2022年将达到47.9万片/年，在2024年扩张至69.4万片/年.................................................................................................48图54：WOLFSPEED裸DIE工厂..............................................................................................................48图55：WOLFSPEED10亿美元投资分配................................................................................................49图56：WOLFSPEEDDIE产出量预测从6寸演进到8寸.................................................................49图57：WOLFSPEED8英寸晶圆化学化学机械抛光（CMP）后的表面良率............................50图58：WOLFSPEED专利数量统计.........................................................................................................50图59：WOLFSPEED营收增速将超过第三代半导体的市场增速..................................................51图60：WOLFSPEED预计2025年后毛利率超过50%.......................................................................51表1：SiC及GaN终端器件价格变化趋势..............................................................................................5表2：我国与海外SiC&GaN产业链各环节的代差.............................................................................7表3：2025中国高速连接器市场规模预测.............................................................................................8表4：SiC及GaN终端器件价格变化趋势............................................................................................12表5：整车厂引入SiC应用及供应情况..................................................................................................24表6：OEM厂商SiC上车规划..................................................................................................................24表7：Tier1企业-SiC逆变器应用推进情况.........................................................................................24表8：2020年国内晶圆制造SiC产线.....................................................................................................25表9：国内GaN晶圆制造产线..................................................................................................................25表10：2020年我国SiC产能统计...........................................................................................................25表11：2020年我国GaN产能统计.........................................................................................................25表12：国内第三代半导体截至2021年12月产能情况（已有产能+已明确投产产能）.26表13：国内第三代半导体公司投资布局情况（已明确产能计划、统计截至2021年12月）...............................................................................................................................................................................28表14：国内第三代半导体公司投资布局情况（尚未明确产能计划、统计截至2021年12月）.....................................................................................................................................................................31表15：国际主要企业SiC布局情况.......................................................................................................33表16：国内光伏领域SiC晶圆需求测算..............................................................................................39表17：我国与海外SiC&GaN产业链各环节的代差........................................................................40表18：国外SiC单晶生长主要企业及8寸衬底产品进展.............................................................41表19：2020年国际企业新推出的SiCMOSFET产品...................................................................42表20：2020年国际企业新推出的SiCMOSFET产品...................................................................43表21：2020年国际企业新推出的SiC功率模块产品...................................................................44表22：2020年国际企业推出的GaN射频产品.............................................................................46行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明5问答摘要：1.第一章：汽车电子相关核心投资机会有哪些？我们关注2022年价值向成长重估机会，体现在需求端出现创新和商业模式升级后的重估，关注汽车零部件在智能化赋能下的重估1.连接器相关：博威合金、电连技术、瑞可达等；2.PCB相关：景旺电子、世运电路、鹏鼎控股等；3.IGBT&SiC相关：斯达半导、闻泰科技、时代电气、东微半导等4．激光雷达相关：炬光科技、蓝特光学、舜宇光学科技、湘油泵5.EMS相关：菱电电控；6.元器件相关：法拉电子、顺络电子等。2.第二章：汽车电子核心板块第三代半导体十问十答1）价值拆解-问：碳化硅产业链价值量拆解情况？答：在传统硅晶圆中，衬底部分占比前道工序平均成本结构的7%，晶圆制造设备及工艺占比最高达50%。不同于传统Si材料，SiC衬底材料成本占据整体成本近五成，是产业链中价值量最高的环节。以SiC6寸晶圆成本拆分来看，总成本约为6400元的，其中衬底+外延价值量在3840元左右。2）降价趋势-问：碳化硅下游器件价格趋势情况？与Si基器件的价差为多少？答：SiC:基本呈现逐年下降趋势，SiC电力电子器件价格与同类型Si器件价差缩小。整体来看，SiC产品的价格近几年来快速下降，较2017年下降了50%以上，而主流产品与Si产品的价差也在持续缩小，已经基本达到4倍以内。表1：SiC及GaN终端器件价格变化趋势器件价格（元/A）/价格（元/w）2017201820192020650VGaNHEMTNA6.393.642.73RFGaNHEMTNA23.7818.4223.89650VSiCSBD4.12.841.821.581200VSiCSBD6.557.544.193.83650VSiCMOSFETNA4.182.241.92900VSiCMOSFETNANA2.422.731200VSiCMOSFETNANA4.23.041200VSiCMOSFETNANA8.935.95650VSiIGBTNA0.350.290.53650VSiFRD1.51.020.750.421200VSiFRD21.320.940.86SiLDMOSNA8.57.4714.32数据来源：Mouser、Digi-Key、CASAResearch，天风证券研究所整理制表行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明63）器件结构-问：碳化硅各类器件占比情况？不同器件适用的下游应用情况？答：2019年，SiC二极管占比显著高于SiCMOSFET及模组，随着SiCMOSFET技术不断成熟预计未来会超过二极管占比，模组增速最快未来有望占比五成。SiC器件&模组发展驱动力之一是新能源汽车，V2X+V2L+OBC+EVCharger+IPU等带动SiC器件&模组快速起量。发展驱动力之二是光伏，SiCMOSFET当前市场在光伏市场为6090万美元,预计到2025年达到9000万美元左右的规模，4年间CAGR9%。SiC模组当前市场6060万美元,预计到2025年达到14400万美元左右的规模，4年间CAGR27%4）发展进程-问：碳化硅降低成本的核心是什么？碳化硅何时迎来综合成本优势及加速成长拐点？答：目前衬底端占据SiC产业链核心成本+技术高地，我们预测未来成本的下降主要依托于：1）增加产能规模摊薄研发成本及人力成本；2）引入智能制造手段，增加生产效率；3）继续提高并优化现有PVT长晶技术，改善切磨抛工艺，提高碳化硅衬底综合良率；4）开发颠覆性创新技术（如液相熔体长晶技术、激光切割技术、Grinding技术等），突破现有传统技术的极限瓶颈，实现成本的显著下降。预计衬底成本每年以10%-20%的速度下行，产品价格不断下降叠加新能源汽车拉动，预计SiC2022年将迎来增长拐点，市场空间约为7-10亿美元。2024-2026年为加速成长期，市场空间约15亿美元。2024-2026年为加速成长期，市场空间约21亿美元5）能源测算-问：碳中和时代下，碳化硅在车载端能带来多少能源节约？答：使用SiC助力汽车降低5倍能力损耗，可提高电机逆变器效率4%，整车续航里程约7%，助力减少碳排放。每辆车使用SiC相较于Si材料1年的能源节约测算：1）相当于每辆轿车每年节省5.5桶的油量2）车主每年节省超过$146.15美元的电力成本3）汽车设计使用年限内减少690kg的二氧化碳温室气体排放量，相当于节省了77加仑汽油中的释放的二氧化碳6)车厂布局-问：使用碳化硅的车厂有多少？2022年预计有多少辆车使用SiC？答：根据中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟数据及我们的统计（不完全），整车厂引入SiC在OBC和DC-DC为7家，电驱4家，布局电驱10家。国内新能源汽车企业首先在OBC和DCDC中应用SiC器件，然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器。全球2021年全年预计约100万台：1)特斯拉：2021年1-9月交付了62.7万台，全年预计能实现90万台左右；2）现代8.4-9.1万台；2022年1）特斯拉预计提升到140-150万台；2)通用1-2万台；起亚：8-10万台；蔚来：1-105万台；小鹏：1-2万台。7)供给测算-问：国内碳化硅现有产能及未来产能布局情况？海外布局及产能情况？答：我国产能：2020年根据CASA统计（不完全）我国SiC导电型衬底（本段全部为折合6英寸）18万片同比增长150%；SiC-on-SiC外延22万片同比+10%；SiC-on-SiC器件/模块26万片同比+63%。GaN-on-Si外延28万片同比+40%；GaN-on-Si器件/模块22万片同比+16%；SiC半绝缘衬底8万片同比+80%；GaN-on-SiC外延9万片同比+100%；GaN-on-SiC器件/模块7万片同比+100%；2021年，我国在产业链各环节的布局加速，根据我们统计（不完全），布局第三代半导体的厂商数量提升为70家（已有产能或已投产厂商总数），其中布局SiC衬底的厂商16家、外延11家、器件28家；其中布局GaN衬底的厂商2家、外延12家、器件12家。同时近期多家公司宣布加码布局第三代半导体赛道，根据我们统计（不完全），已宣布产能计划的厂商数量为68家。行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明7全球产能：根据Wolfspeed投资者报告披露产能结合其未来保持62%的市占率测算，预计2022年全球折合为8寸的产能为77.3万片，2024年为111.9万片。8）需求测算-问：未来新能源汽车&光伏需要多少片SiC？答：SiC在新能源汽车中6寸硅片用量预计2025年将超过120万片根据逆变器（约1000mm2）/DCDC（约50mm2）/OBC（约180mm2）使用的SiC面积测算，SiC在新能源汽车中晶圆面积用量情况8寸晶圆可以满足13辆车的SiC需求;6寸晶圆可以满足7辆车的纯电动SiC需求，油电混合车：6寸满足9辆。以2025年我国900万台新能源汽车销量&纯电动车站比81%测算SiC在新能源汽车中6寸硅片用量预计2025年将超过120万片。SiC在光伏领域6寸硅片用量预计2025年将超过130万片预计2020-2025年全球光伏逆变器新增装机量分别为135.7、187、221、269.8、334.5及401GW，假设我国占比为33%,对应国内光伏逆变器新增装机量在2020-2025年分别为40.71、56.14、75.05、89.03、110.39及132.33GW。假设功率半导体器件占逆变器成本约15%，得到光伏逆变器对应的功率半导体市场空间，在2020-2025年分别为39.86、49.47、59.53、63.56、70.92及76.51亿元。结合6寸SiC晶圆成本趋势测算得到我国光伏领域2020-2025年对应的6寸SiC晶圆需求分别为59.50、77.30、96.01、105.93、122.27及134.24万片。GaN在电力电子6寸硅片用量预计2025年近70万片；在射频中6寸硅片用量预计2022年达顶峰超4万片9）技术对比-问：我国与海外碳化硅产业链各环节的代差有多大？答：总结来看，国内除了LED芯片国产化率超80%外其他版块基本与国外存在一代代差。表2：我国与海外SiC&GaN产业链各环节的代差所在国家企业进展SiC衬底国内SiC商业化衬底以4英寸为主，逐步向6英寸过渡国际上6英寸SiC衬底产品实现商用化，主流几大厂家均推出8英寸衬底样品外延国内已实现4-6英寸商业化产品供给国际上6英寸产品实现商用化，已研制出8英寸产品器件&模块国内2020年推出的SiC电力电子器件产品主要集中在SiC二极管和SiCMOSFET国际产品6英寸产线工艺成熟，CreeWolfspeed、II-VI正在投资建设8英寸生产线GaN衬底国内商业化的GaN衬底尺寸以2英寸为主，4英寸实现小批量出货，预计2025年前完成6英寸衬底的批量生产并进入市场国际：美、日、欧均已量产2英寸GaN单晶的制备，位错密度到106cm-2，日本成功研制了4英寸GaN衬底，并突破了6英寸关键技术外延电力电子应用：国际国内产品外延片主流尺寸为6英寸射频应用：国际4英寸和6英寸并存，国内正逐步向6英寸发展光电子应用：国内蓝宝石基GaN外延片与国际齐头并进，国内蓝/绿光激光器GaN基GaN外延片还未实现产业化器件&模块电子电力应用：国际市场形成批量供货能力，国内产品与国际水平存在一定差距射频应用：国际产品线持续扩充完善，各类技术并行发展，国内产品处于研发阶段光电应用：国际产品技术取得较快速进展，国内LED芯片国产化率已经超过80%行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明8资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所整理10）海外龙头-问：Wolfspeed产能&良率&财务规划如何？答：1.产能测算：根据Wolfspeed官方战略展望报告，公司折合8寸产能将在2022年达到47.9万片/年，在2024年扩张至69.4万片/年。2.晶粒产量测算：6寸SiC晶圆可以产出448颗Die，8寸SiC晶圆可以产出845颗Die，测算2022年预计晶粒（Die）产出数量40476颗，2024年58643颗（假设良率为100%）。3．专利数量：截至2021.11月第三代半导体相关专利数量为2939件，其中材料相关专利360件，射频相关1015件，功率相关专利984件。4.核心合作厂商：包括意法半导体、英飞凌、安森美等等公司，签订了13亿美元相关SiC晶圆供应协议。5.财务展望：预计2021财年实现5.26亿美元营收，2024财年实现15亿美元营收，2026财年是此案21亿美元营收，CAGR达到30%，其中器件销售占比将逐步提升。预计2022-2023年实现毛利率30%-40%+，2024-2025毛利率持续提高至50%，2026年后毛利率稳定在50%-54%。1.第一章：汽车电子相关核心投资机会有哪些？我们关注2022年价值向成长重估机会，体现在需求端出现创新和商业模式升级后的重估，关注汽车零部件在智能化赋能下的重估1.连接器相关：博威合金、电连技术、瑞可达等；2.PCB相关：景旺电子、世运电路、鹏鼎控股等；3.IGBT&SiC相关：斯达半导、闻泰科技、时代电气、东微半导等4．激光雷达相关：炬光科技、蓝特光学、舜宇光学科技、湘油泵5.EMS相关：菱电电控；6.元器件相关：法拉电子、顺络电子等。连接器：重点关注上游铜合金材料博威合金、高速连接器电连技术以及高压连接器领域瑞可达、建议关注中航光电、徕木股份、意华股份、沪光股份等。（1）高压连接器：电动车渗透率提升和高压升级，行业量价齐升。2021新能源汽车已进入快速渗透期。伴随着电动汽车的快速市场渗透，高压连接器的用量将有显著提升。（2）高速连接器：智能化大势所趋，多传感器、域集中式趋势驱动长期成长。车辆智能化程度提升所带来的传感器数量提升趋势和域集中式整车架构趋势将提高FAKRA以及MINIFAKRA连接器的和以太网连接器的单车用量。（3）上游产业链：上游铜合金和塑胶材料是核心。在上游材料方面，高端铜合金和塑胶材料是核心，博威合金率先实现了铜合金的进口替代，推出了EValloy的棒材系列产品等，该系列产品已广泛使用在新能源汽车的充电枪端子、高压线束接头和车用继电器端子等领域。表3：2025中国高速连接器市场规模预测行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明9器件价格（元/A）/价格（元/w）L1及以下L2及以上全种类2025汽车销量（万辆）1618.201078.802679单车连接器价值（元）2001000高速连接器市场规模（亿元）32.36107.88140.24数据来源：ROLANDBERG，中国汽车工业协会，天津大学中国汽车战略发展研究中心，天风证券研究所整理制表PCB：关注技术突破+产能扩张的景旺电子、世运电路、鹏鼎控股等汽车电子化加深带动汽车用PCB市场规模显著提升。汽车电动化能够显著提升汽车电子化程度，相应也带动PCB需求增加。电池、电机、电控是新能源汽车的三大核心系统。“电池”总成，指电池和电池管理系统（BMS）；“电机”总成，指电动机和电动机控制器；高压“电控”总成，包含车载DC/DC转换器、车载充电机、电动空调、PTC、高压配电盒和其他高压部件。汽车电动化能够显著提升汽车电子化程度，传统紧凑型车、中高档车、混合动力汽车、纯电动汽车汽车电子成本占整车成本分别为15%、20%、47%、65%。汽车电子化程度增加带动PCB需求增加，新能源汽车PCB用量为传统汽车的5-8倍。同时车用FPC（挠性电路板）取代线束已经成为趋势，未来FPC在汽车上的应用也会逐渐增加，战新PCB预计单车用量将超过100片，2022年全球汽车用FPC市场规模将达70亿元。车载毫米波雷达加速发展为高频PCB贡献增量。毫米波雷达具有体积小、质量轻、空间分辨率高；穿透雾、烟、灰尘的能力强、传输距离远、具有全天候全天时的特点；性能稳定，不受目标物体形状、颜色等干扰等多项优点，在自动驾驶感知层有广泛应用。在汽车ADAS渗透率和自动驾驶等级不断提升的背景下，毫米波雷达市场将进入高速成长阶段。毫米波雷达传感器的不同PCB设计共同的特点是都需要使用超低损耗的PCB材料，从而降低电路损耗，增大天线的辐射，车载毫米波雷达需求的快速增长有望为高频PCB贡献显著增量。图1：不同车型汽车电子化程度图2：汽车用FPC示意图资料来源：产业信息网、天风证券研究所资料来源：iFIXIT、天风证券研究所IGBT&第三代半导体：关注已实现0-1突破+紧握缺货朝下国产化机遇启动放量的相关IGBT&SiC企业，关注斯达半导、闻泰科技、时代电气、东微半导等新能源汽车开启半导体新一轮成长趋势，IGBT为新能源应用刚需芯片，国内企业迎来国产替代&行业红利双击汽车电动化、网联化、智能化发展趋势中带动汽车半导体需求大幅度增长。IGBT应用于新能源的电压转换，例如：汽车动力系统、光伏逆变器等，IGBT功率模块均是逆变器的核心功率器件，在电动车动力系统半导体价值量中占比52%。IGBT透过控制开关控制改变电压具备耐压的特性被各类下游市场广泛使用，此外由于IGBT工艺与设计难度高，海外企业凭借多年的积累占据较大的市场份额；国内厂商近年来通过积极投入研发成功在国内新能源汽车用IGBT模块市场中占取到了一定份额，但仍有很大的替代空间。国内IGBT企业已实现0-1突破，紧握缺货朝下国产化机遇启动放量海外企业凭借多年积累，在IGBT产品市场占据了一定的先发优势与市场份额；国内新能行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明10源汽车IGBT模块市场中，海外企业占据垄断地位，其中英飞凌市占率达到58.20%。国内企业近年来通过积极投入研发，紧抓国产替代机遇，成功在国内新能源汽车用IGBT模块市场中占取到了一定份额，实现0到1的突破；随着国产替代加速推进，包含时代电气、士兰微、斯达半导、宏微科技、新洁能、华润微等国内厂商将迎来1到N放量的黄金期。新能源汽车需求高起带动第三代半导体在大功率电力电子器件领域起量。电动汽车和充电桩等都需要大功率、高效率的电力电子器件，基于SiC、GaN的电子电力器件因其物理性能优异在相关市场备受青睐。第三代半导体有望成为绿色经济的中流砥柱，助力新能源汽车电能高效转换，推动能源绿色低碳发展。举例来看，到2030年，如果有3500万电动车使用SiC，那么这一制造年生产出的新能源汽车总计在它们的使用期限中节约了的能源相当于节省1.92亿桶油/相当于节省82亿美元电力成本。SiC与传统产品价差持续缩小，预计SiC2022年将迎来增长拐点,2026年将全面铺开。SiC与传统Si基产品价差持续缩小。1)上游衬底产能持续释放，供货能力提升，材料端衬底价格下降，器件制造成本降低;2)量产技术趋于稳定，良品率提升，叠加产能持续扩张，拉动市场价格下降;3)产线规格由4英寸转向6英寸,成本大幅下降。未来SiC、GaN综合成本优势显著，可通过大幅提高器件能效+减小器件体积使其综合成本优势大于传统硅基材料，关注第三代半导体随着价格降低迎来大发展。图3：SiC在新能源汽车领域2027年带动60亿美元市场图4：不同车级IGBT价值量（人民币）资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告、天风证券研究所资料来源：国际电子商情、天风证券研究所激光雷达：行业百亿空间，目前处于高增长起点，关注炬光科技、蓝特光学、舜宇光学科技、湘油泵新能源汽车是模拟芯片增长最快的市场，占比模拟芯片市场规模约22.5%，预计L5级别的汽车会携带的传感器达到32个，激光雷达将受益于新能源汽车起量增长。汽车电动化+智能化加速推动模拟芯片市场发展，相较于传统汽车，新能源汽车在充电桩、电池管理、车载充电、动力系统和舒适系统等方面对半导体器件有了新的需求。智能驾驶通过传感器获得大量数据，预计L5级别的汽车会携带的传感器达到32个（超声波雷达10个+长距离雷达传感器2个+短距离雷达传感器6个+环视摄像头5个+长距离摄像头4个+立体摄像机2个+Ubolo1个+激光雷达1个+航位推算1个），可见模拟芯片是自动驾驶系统的必备零件。根据YOLE预测，汽车和工业应用的激光雷达市场在2026年将达到57亿美元，2020-2026年复合年增长率高达的21%。2020年，高级驾驶辅助系统（ADAS）中的激光雷达仅占汽车和工业激光雷达市场的1.5%，但到2026年，ADAS的比例预计将达到41%。图5：激光雷达市场图6：L1-L5汽车需要用到的传感器数量行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明11资料来源：199it、yole、天风证券研究所资料来源：CICD2021,矽力杰、天风证券研究所发动机管理系统(EMS)相关：关注迎来国六新机遇，进一步实现国产替代的菱电电控新能源汽车蓬勃发展带动EMS需求加速起量，需求上混合动力汽车与EMS、VCU的配比关系为1:1，纯电动汽车与VCU的配比关系为1:1，依据所用电机的数量，纯电动汽车或混合动力汽车与MCU的配比关系为1:1或1:2，因此新能源汽车的产量直接反映汽车动力电子控制系统的销量情况，EMS将受益于新能源汽车销量增长而快速起量。元器件相关：关注早期卡位汽车电子的薄膜电容龙头法拉电子、电感龙头顺络电子等新能源汽车高景气+进口替代加速，关注相关点电感/薄膜电容龙头成长机遇，及上游材料国产化进程加速带来新机遇。我们预计随着新能源汽车行业加速发展等多重驱动，全球被动元件高景气有望持续，叠加被动元件国产化趋势，关注薄膜电容板块法拉电子、电感板块顺络电子等。2.第二章：汽车电子核心板块第三代半导体十问十答2.1.价值拆解：碳化硅产业链价值量拆解情况？不同于传统Si材料，SiC衬底材料成本占据整体成本近五成，是产业链中价值量最高的环节。以SiC6寸晶圆成本拆分来看，总成本约为6400元，其中衬底+外延价值量在3840元左右。在传统硅晶圆中，衬底部分占比前道工序平均成本结构的7%，晶圆制造设备及工艺占比最高达50%。SiC器件产业链中，材料成本占据整体成本的一半以上。SiCMOSFET成本结构分为SiC衬底、外延片、前道工艺、量产损耗等。根据华润微统计，在SiC器件的制造成本中，SiC衬底成本占比约55%，SiC外延的成本占比约为5%。因此，在SiC器件中，衬底与外延是SiC器件最重要的组成部分。图7：Si前道工序平均成本结构（%），衬底占比为7%图8：SiCMOSFET前道工序平均成本结构（%）行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明12资料来源：TelescopeMagazine，天风证券研究所资料来源：CICD2021、华润微，天风证券研究所2.2.降价趋势：碳化硅下游器件价格趋势情况？与Si基器件的价差为多少？下游器件价格情况：SiC:基本呈现逐年下降趋势，SiC电力电子器件价格与同类型Si器件价差缩小。650VSiCSBD均价为1.58(元/A)；1200VSiCSBD均价为3.83(元/A)；650VSiCMOSFET均价为1.92(元/A)；900VSiCMOSFET均价为2.37(元/A)；1200VSiCMOSFET均价为3.04(元/A)；1700VSiCMOSFET均价为5.95(元/A);GaN：基本呈现逐年下降趋势，2020年GaN器件价格基本维持平稳，与传统产品价差持续缩小。2020年650VGaNHEMT均价为2.73(元/A)；RFGaNHEMT均价为23.89(元/W)；Si：2020年650VSiIGBT均价为0.42(元/A)；650VSiFRD均价为0.42(元/A)；1200VSiFRD均价为0.86(元/A)；整体来看，SiC、GaN产品的价格近几年来快速下降，较2017年下降了50%以上，而主流产品与Si产品的价差也在持续缩小，已经基本达到4倍以内。表4：SiC及GaN终端器件价格变化趋势器件价格（元/A）/价格（元/w）2017201820192020650VGaNHEMTNA6.393.642.73RFGaNHEMTNA23.7818.4223.89650VSiCSBD4.12.841.821.581200VSiCSBD6.557.544.193.83650VSiCMOSFETNA4.182.241.92900VSiCMOSFETNANA2.422.731200VSiCMOSFETNANA4.23.041200VSiCMOSFETNANA8.935.95650VSiIGBTNA0.350.290.53650VSiFRD1.51.020.750.421200VSiFRD21.320.940.86SiLDMOSNA8.57.4714.32数据来源：Mouser、Digi-Key、CASAResearch，天风证券研究所整理制表2021年二极管及晶体管价格及供应厂商梳理汇总：50%19%7%24%晶圆制造设备/工艺能效维护衬底其他原材料55%5%15%25%衬底外延工艺量产损耗行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明13图9：2021年12月SiC二极管平均单价资料来源：Mouser，天风证券研究所整理绘制图10：2021年12月SiC和GaN晶体管平均单价（含13%增值税）（单位：元）行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明14资料来源：Mouser，天风证券研究所整理绘制2.3.器件结构：碳化硅各类器件占比情况？不同器件适用的下游应用情况？图11：SiC各类器件占比情况，2019年二极管占比较高，未来模组占比会接近50%资料来源：STMicroelectronics、天风证券研究所2019年，SiC二极管占比显著高于SiCMOSFETS及模组，随着SiCMOSFETS技术不断成熟预计未来会超过二极管占比，模组增速最快未来有望占比五成。图12：各SiC器件优势及不足图13：功率器件主要应用场合电压及电流要求资料来源：中国电机工程学报《碳化硅功率器件技术综述与展望》，作者盛况、任娜、徐弘毅，天风证券研究所资料来源：中国电机工程学报《碳化硅功率器件技术综述与展望》，作者盛况、任娜、徐弘毅，天风证券研究所下游应用中，光伏逆变模块主要使用0.6~1.2kV，电流等级在20A以上的器件；电动汽车模块主要使用0.6~1.2kV，电流等级在20~50A的器件；风力发电主要使用1.2~3.3kV，电流等级高于20A的器件；高铁应用场合中则需要3.3~6.5kV，电流不低于100A的器件；直流输电的应用场合中需要大于6.5kV电压等级且导通电流大于100A的器件。现阶段在SiC二极管器件中，0.65~1.7kV的JBS器件较为成熟，能提供超过100A电流的单管芯片，满足光伏逆变、电动汽车以及风力发电场合的应用。在高压大电流器件方面，由于材料和工艺的原因，PiN二极管器件仍然距离市场化较远，需通过生长缺陷度更低的碳化硅外延材料以及开发成熟的增强寿命的工艺以满足实际应用场合大电流的需求。在开关器件中，JFET器件较为特殊，一般使用USCi公司的级联结构，其特性与MOSFET相类似，但驱动对开关速度等参数的控制能力削弱。MOSFET器件中0.65~1.7kV电压等级的器件也逐步推向市场，逐步在光伏逆变、风力发电中应用，其栅氧工艺也在逐步完善。国外厂家的MOSFET器件都已陆续通过可靠性检验，并使用在电动汽车等应用上。但是在高铁等大功率，高可靠性的应用场景，器件还存在提行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明15升空间。在5~10kV以下JFET和TMOSFET的静态性能较为优异，但JFET驱动较为复杂，而TMOSFET为较新的技术，其技术成熟度相对较低。另一方面，DMOSFET静态性能相对较劣，但其技术成熟度较高。在5~10kV以上主要使用IGBT和GTO器件，IGBT器件开关速度较快，驱动较为方便。GTO器件驱动相对复杂，能避免栅极氧化层带来的可靠性问题而更被关注，但是电流承载及过流能力强。如何降低器件材料的缺陷，增加器件的电流能力则是两类器件都亟待解决的问题。图14：SiC二极管分类别器件结构图15：SiCMOSFET器件新结构资料来源：中国电机工程学报《碳化硅功率器件技术综述与展望》，作者盛况、任娜、徐弘毅，天风证券研究所资料来源：中国电机工程学报《碳化硅功率器件技术综述与展望》，作者盛况、任娜、徐弘毅，天风证券研究所SiC器件&模组发展驱动力1：新能源汽车图16：新能源汽车SiC使用情况资料来源：CICD2021华润微、天风证券研究所SiCMOSFETS新能源汽车市场的应用主要为：主流OBC（单机5/6颗（单向）、单机12颗双向）），以及IPU，单机6颗（或采用模组形式）；EVCharger（单机4-10颗）；V2L需求，极大的促进了双向OBC的发展；SiCMOSFET应用前景广阔；V2X促进双向EVCharger的发展，带动SiCMOSFET的应用；图17：V2X定义行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明16资料来源：CICD2021华润微、天风证券研究所SiC器件&模组发展驱动力2：光伏SiCMOSFET主要应用于中/大功率光伏逆变器的MPPT/逆变电路中，电压在1200-1700V左右；100KW以内功率主要采用SiC分立器件，更大功率会采用SiC模组；根据YOLE：SiC二极管2021年市场在1540万美元,预计到2025年达到3140万美元左右的规模，4年间CAGR11%SiCMOSFET2021年市场在6090万美元,预计到2025年达到9000万美元左右的规模，4年间CAGR9%SiC模组2021年市场在6060万美元,预计到2025年达到14430万美元左右的规模，4年间CAGR27%中国企业占据60%的市场份额，光伏逆变市场SiCMOSFET/模组应用潜力较大图18：SiC器件在光伏市场的发展情况资料来源：CICD2021华润微、天风证券研究所2.4.发展进程：碳化硅降低成本核心是什么？何时迎来综合成本优势及加速成长拐点？图19：2017年-2020年650V的SiCSBD价格持续下降(元/A)图20：2017年-2020年1200V的SiCSBD价格持续下降(元/A)资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所SiC与Si基材料的成本差别不断收窄，但仍然为Si基4倍左右：在公开报价方面，650V的SiCSBD2020年底的平均价格是1.58元/A，较2019年底下降了13.2%，与Si器件的价差在3.8倍左右。1200V的SiCSBD的平均价是3.83元/A，较2019年下降了8.6%，4.12.841.821.581.51.020.750.422017年2018年2019年2020年650VSiCSBD650VSiFRD6.557.544.193.8321.320.940.862017年2018年2019年2020年1200VSiCSBD1200VSiFRD行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明17与Si器件的差距在4.5倍左右。据CASA调研显示，实际成交价低于公开报价。650V的SiCSBD的实际成交价格约0.7元/A，1200V的SiCSBD价格约1.2元/A，基本约为公开报价的60%-70%，较上年下降了20%-30%，实际成交价与Si器件价差已经缩小至2-2.5倍之间。而SiCMOSFET价格下降幅度达30%-40%，与Si器件价差收窄到2.5-3倍之间。图21：SiC生产制造流程中的挑战使SiC价格高昂资料来源：CICD2021，华润微，天风证券研究所SiC生产制造流程中的挑战包括：衬底部分：1)SiC只有固态和气态：功率器件需要的4HSiC，由碳化硅粉末高温升华PVT形成2)SiC生长速递极为缓慢：约为0.3mm/h，晶锭厚度约为50mm，生长时间为100h+3)SiC需要极高的升华温度：Si升华需要1400摄氏度以上，SiC晶体生长需要2000摄氏度以上4）SiC周期长成本高：锯切研磨抛光后得到SiC衬底，厚度大约为350微米，产出比率60%外延部分：难点在于缺陷控制+参杂浓度的均匀性通过CVT形成外延层，用于制造功率器件，厚度约为5-10微米，参杂浓度低，电阻率高SiC生产制造设备的挑战包括：高温单晶生长炉；外延炉；栅氧炉；专用切磨抛设备；高温粒子注入；碳膜溅射；背面减薄；激光退火；激光划片等设备差异图22：SiC生产制造设备的挑战行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明18资料来源：CICD2021，华润微，天风证券研究所高温单晶生长炉：三种常见的外延方法为PVT法、HTCVD法及LPE法PVT法因其价格+技术成熟目前为主流，缺点为生长不连续，目前超过95%的SiC衬底都使用PVT长晶法，预计2020-2025的市场超过5000台。图23：高温单晶生长炉资料来源：CICD2021，北方华创，天风证券研究所由上分析可得衬底端占据SiC产业链核心成本+技术高地，我们预测未来成本的下降主要依托于：1）增加产能规模，通过规模效应摊薄研发成本及人力成本；2）引入智能制造手段，通过高效的数据及流程管理，增加生产效率；3）继续提高并优化现有PVT（物理气相传输）长晶技术，改善切磨抛工艺，提高碳化硅衬底综合良率；行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明194）开发颠覆性创新技术（如液相熔体长晶技术、激光切割技术、Grinding技术等），突破现有传统技术的极限瓶颈，实现成本的显著下降。方法一及二属于非技术手段，改善空间有限，方法三由于PVT技术的固有秉性（生长速度慢、扩径难、长厚难等）导致改善空间也受限。再进一步降低必须依靠方法四。图24：未来SiC产品价格降低将得益于1）长晶速度提升2）减少割缝损失3）铸锭切割成本下降逐步与Si相当4）抛光成本下降逐步与Si相当资料来源：CEMAC，天风证券研究所产品价格不断下降叠加新能源汽车拉动，预计SiC2022年将迎来增长拐点。影响SiC、GaN功率器件价格下降的原因有以下四个方面：第一，上游衬底产能持续释放，供货能力提升，材料端衬底价格下降，器件制造成本降低；第二，量产技术趋于稳定，良品率提升，产能持续扩张，拉动市场价格下降；第三，器件的产线规格由4英寸转向6英寸、制造技术进一步提升，单片晶圆产芯片量大幅提升，导致成本大幅下降；第四，随着更多量产企业加入，竞争加剧，导致价格进一步下降。整体来看，根据CASA的跟踪，SiC、GaN产品的价格近几年来快速下降，较2017年下降了50%以上，而主流产品与Si产品的价差也在持续缩小，已经基本达到4倍以内，根据Wolfspeed测算预计2022-2023年碳化硅将受益于新能源汽车的快速起量迎来增长拐点。图25：SiC6寸晶圆成本发展趋势预测，衬底材料成本占比整体产业链超过50%，预计成本每年以10%-20%的速度下行资料来源：CICD2021，华润微，天风证券研究所行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明20整体碳化硅发展可以分为5大阶段：1）2019年：尚未成熟阶段，仅有少部分厂商开始碳化硅研发2）2019-2021年：平稳增长阶段，市场空间约为5亿美元3）2022-2023年：增长拐点来临，市场空间约为7-10亿美元拐点来临主要受益于四大因素驱动-新能源汽车增长趋势明显-充电基础设施扩建进程加速-持续的5G部署-工业与储能对于碳化硅的逐步采用4）2024-2026年：加速成长期，市场空间约15亿美元5）2026年后：全面铺开阶段，市场空间将超过21亿美元全面铺开主要受益于四大因素驱动-新能源汽车加速替代传统汽车-5G大范围使用-工业和能源领域进一步渗透-技术不断成熟+晶圆尺寸持续扩大使SiC与Si基材料价差持续缩小图26：预计碳化硅将受益于新能源汽车快速增长2021年前平缓增长，2022年迎来增长拐点、2024年开启加速增长、2026年开始全面使用资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所2.5.能源测算：碳中和时代下，碳化硅在车载端能带来多少能源节约？新能源汽车使用SiC材料可带来的能源节约测算:使用SiC助力汽车降低5倍能力损耗，可提高电机逆变器效率4%，整车续航里程约7%，助力减少碳排放。行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明21每辆车使用SiC相较于Si材料1年的能源节约测算：1）相当于每辆轿车每年节省5.5桶的油量2）车主每年节省超过$146.15美元的电力成本（使用2021年9月GlobalPetrolPrice的统计数据，假设中国平均住宅电价为：0.086美元/千瓦时）3）汽车设计使用年限内减少690kg的二氧化碳温室气体排放量，相当于节省了77加仑汽油中的释放的二氧化碳到2030年，如果有3500万电动车使用SiC，那么这一制造年生产出的新能源汽车总计在它们的使用期限中节约了的能源测算：1）相当于节省1.92亿桶油2)相当于节省82亿美元电力成本3)减少的二氧化碳温室气体排放量相当于节省了270亿加仑汽油中的释放的二氧化碳2.6.车厂布局：使用碳化硅的车厂有多少？预计有多少辆车使用SiC？图27：SiC在汽车电驱、OBC、DCDC的发展预判资料来源：yoledevelopment,天风证券研究所根据yoledevelopment预测SiC在逆变器的应用将会受益于2025-2026年综合成本优势凸显后加速提升，OBC及DC-DC的渗透增速或将小于逆变器系统。图28：部分整车厂及Tier1引入SiC情况行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明22资料来源：CICD2021，Accopower,天风证券研究所根据YOLE，全球使用SiC的车型具体应用情况如下：图29：整车厂及Tier1引入SiC具体应用情况资料来源：YOLE,天风证券研究所全球情况：使用车数2022年有望较2021年翻倍按照目前的情况来看，特斯拉：2021年现在交付了62.7万台，按照这个趋势Q428万台，今年预计能实现90万台左右现代Ioniq52021年交付38,517辆，按照这个趋势可以交付6.5-7万台左右，起亚的EV6为7508台，按照目前的趋势2021年1.8-2万台，GenesisG80BEV1-9月327辆，2021年全年1000台，所有这些加起来大概在8.4-9.1万台按照这个算法，今年预计有约100万台纯电动汽车采用了SiC的主逆变器，整体的规模主要是跟着特斯拉的需求在扩大规模。图30：TelsaSiC合作情况行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明23资料来源：中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟，天风证券研究所据英飞凌最新的材料显示，我们看到英飞凌是现代EMP系列SiC的主要提供商；美国的车企中，根据当前的信息猜测，可能是第一个导入SiC的是通用汽车，因为之前有一则消息：Wolfspeed宣布，与通用汽车达成了一项战略供应协议，为通用汽车未来的电动汽车提供碳化硅；而下图中亚洲OEM可能是韩国车企；小鹏则是第一次明确800V的SiC平台。图31：主要汽车企业的SiC使用的速度情况资料来源：中关村天合宽禁带半导体技术创新联盟，天风证券研究所从2022年开始，我们可以估算下整体的用量：Tesla：2022年估计有很大的提升，随着德州和柏林工厂的提升，从2021年的90万，提升到140-150可期；GM：按照通用的调性，估计2022年800V的系统卖1-2万台；现代：2022年可能有16万台800V的使用SiC的汽车；起亚：2022年能有8-10万台800V的使用SiC的汽车；蔚来：2022年ET7预计交付1-1.5万台；奥迪和保时捷：新的PPE平台，做5-10万台，不确定PPE的实际状态小鹏：2022年Q4交付的800V，估计在1-2万台我国情况：整车及零部件企业积极引入SiC,市场前景十分明确国内新能源汽车企业首先在OBC和DCDC中应用SiC器件，然后逐步渗透到可靠性要求更高的电机控制器行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明24多家零部件供应商发布了开发+量产SiC电驱系统的计划表5：整车厂引入SiC应用及供应情况OBC和DC-DC电机驱动OBC和DC-DC电机驱动已应用电驱已应用已应用电驱已应用特斯拉特斯拉特斯拉特斯拉比亚迪比亚迪比亚迪比亚迪北汽新能源吉利汽车北汽新能源吉利汽车吉利汽车宇通集团吉利汽车宇通集团大众大众尼桑尼桑雷诺雷诺资料来源：CICD2021，集微咨询，天风证券研究所表6：OEM厂商SiC上车规划OEM厂商控制器供应商模块供应商上车规划特斯拉特斯拉意法半导体2018年起应用于Model3全车比亚迪比亚迪比亚迪、Wolfspeed、罗姆2018年应用于OBC及DC-DC；2020年应用于比亚迪汉逆变器；2024年应用于中型车逆变器；2025年应用于小型车逆变器北汽新能源北汽新能源英飞凌2018年应用于OBC及DC-DC；2023年应用于逆变器吉利汽车采埃孚罗姆2021年成立广东芯粤能半导体，未来采用SIC将整车电压平台提升至800V江淮汽车博世博世与博世签订SiC逆变器战略协议，争取2021年底实现400V系统小批量投放蔚来蔚然安森美ET7采用SiC逆变器；预计2022年推出量产车型小鹏精进电动、汇川科技Wolfspeed、英飞凌2023年左右推出搭建SiC产品车型上汽浙江伊控Wolfspeed、英飞凌与英飞凌建合资企业，保证SiC供应资料来源：CICD2021，集微咨询，天风证券研究所表7：Tier1企业-SiC逆变器应用推进情况Tier1企业SiC逆变器应用推进情况博世2020年在德国生产应用于电动汽车的SiC芯片，应用于旗下e-Axle电驱系统德尔福2019年研发800VSIC逆变器；与Wolfspeed合作开发应用与新能源汽车的SIC芯片来埃孚与Wolfspeed建立战略合作关系，计划2022年前将SiC电驱动系统推向市场行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明25纬湃科技与罗姆建立合作，共同开发SiC在新能源汽车中的应用技术，计划于2025年开始生产SiC逆变器深圳大地和电气计划2021年下半年装配英飞凌SiC模块的电机控制器，实现小批量投产资料来源：CICD2021，集微咨询，天风证券研究所2.7.供给测算：国内碳化硅现有产能及未来产能布局情况？海外布局及产能情况？我国2020年产线情况汇总：表8：2020年国内晶圆制造SiC产线应用环节产线状态产线数量主要企业（不完全）SiC电力电子已有产线7条泰科天润、三安光电、中电科55所、世纪金光、国家电网全球能源互联网研究院、中车时代半导体、华润微新增产线3条上海积塔半导体、芜湖启迪半导体、泰科天润在建产线10条三安光电、燕东微电子、中科汉韵、富能半导体、广东芯聚能、南京百识电子、青岛惠科、华瑞微等资料来源：CASAResearch、天风证券研究所表9：国内GaN晶圆制造产线应用环节产线状态产线数量主要企业（不完全）GaN电力电子已有产线7条英诺赛科、赛微电子、华润微、能华微电子、宁波海特创电控、三安光电在建产线3条英诺赛科、大连芯冠、欣忆电子资料来源：CASAResearch、天风证券研究所衬底方面：2020年烁科晶体SiC衬底项目投产，同时天科合达、同光晶体、南砂晶圆等几大衬底生产商均在扩张6英寸衬底产能。器件方面：SiC产线从4英寸向6英寸发展。据CASAResearch不完全统计，2020年国内投产3条6英寸SiC晶圆产线，截至2020年底，国内至少已有8条6英寸SiC晶圆制造产线（包括中试线），另有约10条SiC生产线正在建设。GaN电力电子产线方面，已有7条GaN-on-Si晶圆制造产线，另有约4条GaN电力电子产线正在建设。GaN射频产线方面，2020年有5条4英寸GaN-on-SiC生产线，约有5条GaN射频产线正在建设。值得注意的是，大尺寸产线对材料技术和生产技术的要求更高，与国际相比，国内大尺寸晶圆制造技术尚未完全成熟，成本高昂、良率较低。企业要根据自身情况，综合考虑技术、成本、生产效率等多方面因素，选取最优的工艺路线。我国2020年产能统计：表10：2020年我国SiC产能统计应用方向产业环节2019年产能（万片/年）2020年产能（万片/年）同比SiC电力电子SiC导电型衬底（折合6英寸）718150%SiC-on-SiC外延（折合6英寸）202210%SiC-on-SiC器件/模块（折合6英寸）162663%资料来源：CASAResearch、天风证券研究所表11：2020年我国GaN产能统计应用方向产业环节2019年产能(万片/年）2020年产能(万片/年）同比行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明26GaN电力电子GaN-on-Si外延（折合6英寸）202840%GaN-on-Si器件/模块（折合6英寸）192216%GaN微波射频SiC半绝缘衬底（折合6英寸）4880%GaN-on-SiC外延（折合6英寸）49100%GaN-on-SiC器件/模块（折合6英寸）47100%资料来源：CASAResearch、天风证券研究所2021年，我国在产业链各环节的布局加速，根据我们对CASA及各公司官网的不完全统计，布局第三代半导体的厂商数量提升为70家（已有产能或已投产厂商总数），其中布局SiC衬底的厂商16家、外延11家、器件28家。表12：国内第三代半导体截至2021年12月产能情况（已有产能+已明确投产产能）公司产能（年）寸别SiCGaN衬底外延器件衬底外延器件杭州士兰微电子股份有限公司（600460）√三安光电（600703）GaN：6万片6寸SiC晶圆36万片√√√株洲中车时代电气股份有限公司（688187）6万片6寸√华润微（688396）1.2万片6寸√闻泰科技（600745）√√河北普兴电子科技股份有限公司（凤凰光学600071子公司）1万片√海威华芯（海特高新002023子公司）√聚灿光电科技（宿迁）有限公司（聚灿光电300708子公司）√中电国基南方集团有限公司（中电科子公司）SiCMOSFET年供货1000万只4-6寸√芯元基半导体（中微半导体688012联营）20万片√北京燕东微电子股份有限公司（拟IPO）√天岳先进（A21094IPO进行中）5.7万片4-6寸√瑞能半导体科技股份有限公司（A20469IPO终止）4-6寸√天科合达（A20375IPO终止）6万片2、4、6寸SiC衬底√厦门中芯晶研半导体有限公司2、3、4、6寸SiC衬底2、3、4寸GaN衬底4、6寸GaN外延√√√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明27德清州晶新材料科技有限公司2-3寸√河北同光晶体有限公司10万片4-6寸√北京世纪金光半导体有限公司6000片4-6寸SiC衬底、外延√√√东莞市天域半导体科技有限公司4-6寸√√深圳基本半导体有限公司4-6寸√√瀚天天成电子科技（厦门）有限公司6万片4-6寸√山西烁科晶体有限公司10万片4-6寸√芜湖启迪半导体有限公司5万片4-6寸√√√√苏州纳维科技有限公司2-4寸√苏州能讯高能半导体有限公司1.7万片4寸GaN晶圆2.5万片GaN-on-SiC晶圆4寸√√聚能晶源（青岛）半导体材料有限公司6-8寸√英诺赛科苏州8寸GaN项目78万片珠海8寸GaN-on-Si项目4.8万片8寸√√聚力成半导体（重庆）有限公司12万片6寸√大连芯冠科技有限公司6寸√√南京百识电子科技有限公司√√江苏超芯星半导体有限公司6-8寸√√苏州捷芯威半导体有限公司√√泰科天润一期6寸SiC晶圆6万片北京4寸SiC晶圆0.8万片湖南6寸SiC晶圆6万片4-6寸√青岛惠科微电子有限公司12万片√上海积塔半导体有限公司6万片6寸√上海瞻芯电子科技有限公司SiCMOSFET：10万颗√江苏中科汉韵半导体有限公司0.5万片6寸√济南富能半导体有限公司1.2万片6寸√派恩杰半导体（杭州）有限公司√√成都蓉矽半导体有限公司√上海瀚薪科技有限公司√江苏能华微电子科技发展有限公司6-8寸√√苏州优晶光电科技有限公司10万片6寸√江苏华功半导体有限公司√√广东芯聚能半导体有限公司10万颗√河北天达晶阳半导体技术股份有限公司2.8万片4-6寸√中电化合物半导体有限公司SiC：2万片6寸√√√中国电子科技集团公司第二研究所15万片4-6寸√中国电子科技集团公司第十三研究所4寸√√√中国电子科技集团公司第五十五研究所4-6寸SiC模块50万只4、6寸SiC外延＞1万片下属国扬电子SiC模块30万块4-6寸√√√山东国宏中能科技发展有限公司10万片4-6寸√大庆溢泰半导体材料有限公司6万片6寸√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明28淄博绿能芯创电子科技有限公司12万片6寸√德兴市意发功率半导体有限公司24万片6寸√中鸿新晶6-8寸√√资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、各公司官网，天风证券研究所绘制整理近期多家公司宣布加码布局第三代半导体赛道，根据我们对CASA及各公司官网的不完全统计，已宣布产能计划的厂商数量为68家。表13：国内第三代半导体公司投资布局情况（已明确产能计划、统计截至2021年12月）公司投资额建设项目寸别SiCGaN衬底外延器件衬底外延器件露笑科技（002617）100亿元发布《2021年度非公开发行A股股票预案》，投资生产6英寸SiC衬底和建设大尺寸SiC衬底研发中心。第一期达产后年产24万片导电性SIC衬底、5万片外延片；第二期预计投资39亿元，建成达产后，将形成年产10万片6英寸外延片和年产10万片8英寸衬底片生产能力；第三期预计投资40亿元，达产后将形成年产10万片8英寸外延片和年产15万片8英寸衬底片生产能力。6-8寸√√斯达半导体（603290）35亿元高压特色工艺功率芯片和SiC研发及产业化项目年产36万片；建设sic功率模组，年产8万颗√民德电子（300656）5亿元建设6英寸碳化硅功率器件等项目，年产能3.6万片。项目建设周期2.5年，预计2023年建成。生产600V-1700V碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOSFET6寸√三安光电（600703）160亿元研发、生产及销售6寸碳化硅导电衬底、4寸半绝缘衬底、SIC二极管外延、SiCMOSFET外延、SiC二极管外延芯片、SiCMOSFET芯片、碳化硅器件封装二极管、碳化硅器件封装MOSFET等，72个月内实现达产；明年预计新增3.6万片衬底4-6寸√√√东尼电子（603595）4.69亿元定增拟建sic半导体材料项目，12万片/年SiC材料√赛微电子（300456）10亿元建设6-8英寸氮化镓项目，一期年产能将达到6万片，2022年上半年投产6-8寸√√海宁立昂东芯微电子有限公司（立昂微605358全资子公司）43亿元海宁项目建成后预计年产36万片6英寸砷化镓/氮化镓微波射频集成电路芯片。其中包括年产18万片砷化镓HBT和pHEMT芯片，年产12万片垂直腔面发射激光器VCSEL芯片，年产6万片氮化镓HEMT芯片；五年内分阶段实施，其中第一阶段工程18万片/年，第二阶段工程18万片/年。6寸√创盛新材料（晶盛机电300316子公司）33.6亿元碳化硅衬底晶片生产基地项目建成后年产40万片导电性碳化硅衬底晶片和半绝缘性碳化硅衬底晶片，其中导电性碳化硅衬底晶片32万片，半绝缘性碳化硅衬底晶片8万片√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明29中电国基南方集团有限公司（中电科子公司）2021年6月项目即将竣工。将生产6英寸GaN射频功率器件制造，设计年产能6万片6寸√上海天岳半导体材料有限公司（山东天岳先进科技股份有限公司全资子公司）25亿元在达产年形成年产导电型碳化硅晶锭2.6万块，对应衬底产品30万片的生产能力6寸√华大半导体（中国电子有限公司子公司）10.5亿元计划年产8万片4-6寸碳化硅衬底及外延片、碳化硅基氮化镓外延片4-6寸√√√浙江晶睿电子科技有限公司（民德电子300656联营）55亿元2021年底硅外延片（6英寸/8英寸）可实现产能10万片/月6-8寸√苏州晶湛半导体有限公司（天合光能688599联营）2.8亿元进行氮化镓外延片生产扩建项目，年产能达24万片。该项目计划生产6寸和8英寸氮化镓外延片，年产能均为12万片，用于制造微波功率器件和电力电子功率器。预计2021年11月开工建设，2023年2月完成建筑施工，建设周期约18个月。6-8寸√天科合达（A20375IPO终止）9.5亿元拟IPO募资，年产12万片6英寸碳化硅晶片，其中6英寸导电型碳化硅晶片约为8.2万片，6英寸半绝缘型碳化硅晶片约为3.8万片6寸√√√浙江瞻芯电子科技有限公司5亿元拟建成国内第一条车规级碳化硅半导体生产线，2022年投入生产，形成年产30万片6英寸晶圆的生产能力6寸√滁州华瑞微电子科技有限公司10亿元建设SiCMOSFET生产线，项目建成后将形成年产1万片√山东冠杰电子科技有限公司5亿元计划年产10万件碳化硅等器件√青岛翼晨镭硕科技有限公司1亿元山东胶州项目达产后，预计年产外延片1000片/年，光通信半导体激光器芯片200万个/年，超快激光器200台/年√济南富元电子科技发展有限公司13.56亿元济南富元电子高功率芯片产业园项目，年产8寸硅基功率器件36万片、6寸碳化硅功率器件12万片6寸√广州南砂晶圆半导体技术有限公司9亿元广东南沙项目达产后各类衬底片和外延片共20万片/年√√青州聚能国际半导体制造有限公司10亿元一期建成投产后将形成6-8英寸GaN芯片晶圆5,000片/月的生产能力，2022年上半年投入生产；二期建成投产后将形成6-8英寸GaN芯片晶圆12,000片/月的生产能力6-8寸√浙江博方嘉芯集成电路科技有限公司25亿元一期建设6英寸晶圆生产线兼容4英寸氮化镓生产线，设计月产能为1000片氮化镓射频晶圆；二期建设6英寸晶圆生产线兼容4英寸氮化镓生产线和外延片生产线，设计月产能为3000片氮化镓射频晶圆、月产能20000片氮化镓功率晶圆。6寸兼容4寸√宁波合盛新材料有限公司1.3亿元2万片/年，6英寸SiC外延片6寸√辽宁中科鞍镓半导体科技有限公司62.86亿元建设第三代化合物半导体芯片制造项目，年产第三代化合物晶体管5亿颗√云南凝慧电子科技有限公司4.5亿元项目封顶，预计项目达产后年产氮化镓外延片5万片、雷达微波功率器5万枚、5G通信用功率器6000万枚（包含GaN功放芯片6万颗）、医疗卫生芯片1亿颗√√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明30哈尔滨科友半导体产业装备与技术研究院10亿元项目达产后可形成年产高导晶片近10万片，高纯半绝缘晶体1000公斤的产能；PVT-SiC晶体生长成套设备年产销200台套√河北天达晶阳半导体技术股份有限公司7.3亿元一期年产4-6英寸碳化硅晶片2.8万片（2021年6月已投产运营），二期年产6-8英寸碳化硅晶片9.2万片6-8寸√安徽微芯长江半导体材料有限公司13.5亿元年产碳化硅晶圆片15万片，达产后预计年产4英寸碳化硅晶圆片3万片、6英寸12万片。2021年Q3完成厂房建设，年底试销4-6寸√√√浙江晶越半导体有限公司1.35亿元项目一期年产1.2万片6英寸SiC晶片，2021年将良率达产6寸√中科钢研节能科技公司50.5亿元南通：可年产石墨烯碳纳米电热膜1200万延米、4英寸N型碳化硅晶体衬底片5万片、6英寸N型碳化硅晶体衬底片5万片、4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片1万片、4/6英寸碳化硅电力电子芯片6万片；青岛：5万片4英寸碳化硅晶体衬底片，5000片4英寸高纯度半绝缘型碳化硅晶体衬底片；滁州：碳化硅晶体和衬底片项目；西安：SiC衬底4-6寸√五丰半导体技术（长春）有限公司将建一条月产5000片的4英寸砷化镓、氮化镓、磷化铟晶圆生产线4寸√山西阿斯卡半导体有限公司19.03亿元山西项目年产4英寸氮化镓外延片22万片4寸√加睿晶欣65亿元建设GaN和SiC晶体衬底材料项目，购置200台2-4寸GaN晶体生长炉，以及260台6英寸SiC晶体生长炉，建成后可年产10万片2-4英寸GaN单晶衬底，以及5万片6英寸SiC导电型单晶衬底二期购置800台6—8寸SiC晶体生长炉，以及266台大型切割及研磨、抛光、研磨、封装设备，建成后可年产6万片6—8英寸SiC半绝缘型单晶衬底，以及10万片6—8英寸SiC导电型单晶衬底2-4寸4-6寸6-8寸√中电化合物SiC年产能已达2万片，未来3年将达到8万片，增加5万片√√深圳艾儿维思3亿元计划总投资3亿元，分为两期建设。其中，一期投资1亿元，租赁标准化厂房约1.25万平方米，建设实施年产5000片碳化硅晶圆片，3万吨单质碳晶体纳米粉末，5吨铜基碳复合材料生产线项目√基本半导体3.5亿元深圳项目预计2023年4月建成投产，年产能将达200万只碳化硅器件，重点打造车规级碳化硅功率器件封装线等；南京外延制造基地开工建设，一期年产能1.2万片4-6寸√√世纪金光37.5亿元上海项目将建设年产22万片6-8英寸碳化硅芯片生产线；合肥产业化基地6英寸SiC产业化量产线一条，产能3万片/年6-8寸√√√兴立科技三门峡市碳化硅衬底项目年产10万片SiC衬底，除了SiC衬底外，该项目还会生产外延片√√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明31中科汉韵中科汉韵二期项目计划2021年开始实施，全新配置6寸工艺线，计划建设年产5000片碳化硅功率器件生产线6寸√富能半导体60亿元规划建设月产10万片的两个8英寸厂及一个月产5万片的12英寸厂，一期占地318亩，主要建设月产3万片的8英寸硅基功率器件和月产1千片的6英寸碳化硅功率器件的产能6寸√瀚天天成13.4亿元二期新建10条6英寸碳化硅生产线；未来目标40万片/年（新增34万片）√亮晶新材料20亿元计划年产8万片第三代半导体芯片和碳化硅单晶圆芯片√中国电科50亿元山西太原项目建成后，将具备年产10万片4-6英寸N型碳化硅单晶晶片、5万片4-6英寸高纯半绝缘型碳化硅单晶晶片的生产能力4-6寸√芯光润泽20亿元第三代半导体功率模块产业化项目，6万片/年4-8寸√天和通讯60亿元第三代半导体（徐州）产业基地项目建筑面积42万平方米，主要从事第三代半导体硅基氮化镓高性能芯片和器件的全产业链生产。项目全面达产后，可年产33密耳、55密耳、70密耳芯片200亿颗及各类5G芯片共约10亿颗，带动产业链超过500亿元√镓特规划年产36000片4英寸自支撑GaN衬底√镓数0.5亿元计划年产大型HVPE设备20台。氮化镓4英寸×3片HVPE生长设备；项目投产后，年产单晶衬底片1000片、大型HVPE设备20台√祥瑞鸿芯2亿元拟引进生产线10条形成年产4英寸氮化镓外延片材料12000片和4英寸氮化镓单晶衬底4000片生产能力，具备研发8英寸硅衬底氮化镓外延片和6英寸氮化镓单晶衬底材料制备生产技术的技术支撑条件4寸√√高启电子3亿元研发生产氮化镓外延片、芯片为主，达产后可形成年产3.6万片氮化镓外延片的规模√国宏中宇6.5亿元该项目由国宏中宇科技发展有限公司控股，山东国宏中能科技发展有限公司投资建设，总投资6.5亿元，总建筑面积3万平方米。主要年产11万片4英寸、6英寸4-HN型导电碳化硅衬底片和4-H半绝缘碳化硅衬底片4-6寸√纬世特10亿元投资10亿元建设碳化硅半导体材料单晶生产项目，预计年产4英寸、6英寸碳化硅晶圆4万片，二期已启动建设。项目计划新增100台进口半导体晶体生长炉，当年11月底动工，全部达产后可年产晶圆8万片4-6寸√资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、各公司官网，天风证券研究所近期多家公司宣布加码布局第三代半导体赛道，根据我们对CASA及各公司官网的不完全统计，尚未宣布产能计划的厂商数量为30家。表14：国内第三代半导体公司投资布局情况（尚未明确产能计划、统计截至2021年12月）行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明32公司投资额建设项目寸别SiCGaN衬底外延器件衬底外延器件扬杰电子（300373）30亿元功率器件及集成电路封装测试项目主体工程√华微电子（600360）102亿元拟建设产业园用于SiC外延片、IGBT、MOSFET等芯片生产制造√√新洁能（605111）7.31亿元建设碳化硅和氮化镓产业化等项目。其中，“SiC/GaN功率器件及封测的研发及产业化”项目总投资约2.23亿元，拟使用募集资金2亿元，项目建设期24个月“SiC/IGBT/MOSFET等功率集成模块（含车规级）的研发及产业化”项目总投资约5.08亿元，项目建设期36个月√√中微公司（688012）1.56亿元研发用于8寸硅基氮化镓功率器件大规模生产的MOCVD设备及外延生长工艺8寸√芯导科技（688230）4.43亿元拟IPO开发第三代半导体材料硅基氮化镓材料高电子迁移率功率器件√捷捷微电（南通）科技有限公司（捷捷微电300623子公司）5.1亿元建设“功率半导体6英寸晶圆及器件封测生产线建设项目”6寸√普兴电子（凤凰光学600071子公司）1.8亿元6英寸碳化硅外延以及8英寸硅外延生产基地6寸√浙江博蓝特半导体科技股份有限公司（A20701IPO终止）10亿元建设年产15万片第三代半导体碳化硅衬底及年产200万片用于Mini/Micro-LED显示技术的大尺寸蓝宝石衬底研发及产业化项目4-6寸√扬州港信光电科技有限公司10亿元生产第三代大功率半导体器件IGBT模组、场效应管、双极型晶体管、可控硅等应用产品√德兴市意发功率半导体有限公司5亿元6英寸沟槽和平面型IGBT、智能功率MOSFET及碳化硅器件6寸√辽宁百思特达半导体科技有限公司15亿元氮化镓半导体材料及氮化镓芯片研发、生产项目开始动土，一期总投资3亿元√√√中鸿新晶科技有限公司111亿元总建设周期5年，项目总投资111亿元，可实现6-8英寸碳化硅单晶生产、加工、碳化硅外延、器件、模块、封测生产线各1条，氮化镓中试线1条，完成并购瑞典ASCATRON公司6-8寸√√√√√√宁波甬晶半导体10亿元打造第三代半导体产业基地，建设功率半导体芯片设计、研发中试中心，以及宁波第三代半导体研究院√泰科天润8亿元湖南浏阳SiC器件/模块投资15亿元，其中二期投资8亿元6寸√百识电子30亿元建立第三代半导体外延片+器件专业代工，可以承接国内外IDM与designhouse的委托制作订单√√中科院20亿元中科院碳化硅产业一体化项目，主要产品为碳化硅肖特基二极管、碳化硅MOS晶体管等功率器件√行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明33山西科通通讯10亿元氮化镓快充、适配器、充电器项目，预计2021年12月开工√致能半导体1.8亿元氮化镓芯片研发与产业化项目√常州承芯半导体有限公司30亿元高端化合物半导体项目宇腾电子6.8亿元氮化镓第三代半导体外延片项目√芯泳半导体20亿元氮化镓材料及5G射频器件√吴越半导体37亿元GaN衬底及芯片√√资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、各公司官网，天风证券研究所全球产能测算：预计2022年全球折合为8寸的产能为77.3万片，2024年为111.9万片。目前，碳化硅晶片产业格局呈现美国全球独大的特点。以导电型产品为例，2018年美国占有全球碳化硅晶片产量的70%以上，仅Wolfspeed就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。碳化硅产能全球占比：截至2021年11月Wolfspeed投资者报告披露其产能占比全球市场份额高达62%，第二名为II-VI占比14%，第三名SiCrystal占比13%，第四名为海力士占比5%。全球SiC产能测算：根据Wolfspeed官方战略展望报告，Wolfspeed（CREE）SiC预计2022年产能为167ksqft，2024年为242ksqft，折合8寸晶圆324.29平方厘米面积测算公司8寸产能将在2022年达到47.9万片/年，在2024年扩张至69.4万片/年。我们假设Wolfspeed的产能占比维持62%的份额，那么预计2022年全球折合为8寸的产能为77.3万片，2024年为111.9万片。图32：WOLFSPEED产能预测资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，,天风证券研究所表15：国际主要企业SiC布局情况企业布局情况行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明34CreeWolfspeed1.收并购情况：出售LED照明业务，专注SiC电力电子和GaN射频;收购Infineon射频功率业务；2.扩产情况：2024年前，共投资10亿美元，8寸产能扩充30倍；总部建设超级材料工厂（8英寸SiC衬底），纽约州建设8英寸SiC电力电子和GaN射频产线；3.合作公司：与大众汽车合作，成为FAST项目SiC独家合作伙伴；与德尔福合作，开展汽车SiC器件研究；与ABB合作，推动SiC器件进入电力、机车牵引、新能源汽车领域；与宇通合作，推动SiC在大巴车的应用。4.最新产品：SiCMOSFET第三代产品；与同类SiCMOSFET相比，其开关损耗降低了20%，并提供了最低的导通态电阻；产品比例：器件60%，衬底40%；未来器件50%，衬底50%；5.产能测算：2022年折合成8寸产能=47.9万片每年ROHM1.收并购情况：2009年收购SiCrystal，上游延伸至SiC衬底;2.扩产情况：2018年新建6英寸SiC晶圆产线，2020年投产，产能约15万片/年；2024财年前进行约600亿日元投资，产能扩充16倍。2025年在SiC功率半导体市场能获得30%左右的市场份额;3.合作公司：与联合汽车电子合作，进入中国新能源汽车供应链，并共同成立“SiC技术联合实验室”；与大陆集团旗下Vitesco合作，共同开发SiC在电动汽车中的应用技术；与臻驱科技合作建立“SiC技术联合实验室”，开发SiC车载应用；4.最新产品：SiCMOSFET第四代产品；双沟槽结构；与上一代产品相比，开关损耗降低了约50%，单位面积的导通电阻降低了约40%。罗姆推出内置SiC二极管的新型混合IGBTII-VI1.收并购情况：收购AscatronAB和INNOViONCorporation，计划建立6英寸SiC垂直集成平台；2.扩产情况：2018年，SiC外延产能扩充为原来4倍；2020年，计划将6英寸SiC衬底产能扩大5-10倍；建立射频GaN-on-SiC技术平台3.合作公司：与通用电气合作，获得SiC器件和模块制造技术ST1.收并购情况：2019年收购Norstel，上游延伸至SiC衬底；收购法国SOMOS，推进GaN-on-Si射频产线2.扩产情况：意大利卡塔尼亚工厂布局6英寸SiC晶圆产线，同时新建8英寸SiC晶圆产线；新加坡工厂进行设备升级改造，建设8英寸SiC晶圆产线；3.合作公司：与CreeWolfspeed签订5亿美元合同，与SiCrystal签订1.2亿美元合同；与德国Innolectric公司合作，推出22kWSiC车载充电器；与汇川技术合作，推动SiC在DC-DC转换器和中高压系统的应用；为雷诺（Renault）、日产汽车、三菱汽车联盟（Alliance）旗下的电动汽车搭载的OBC提供SiC器件，2021年批量生产。Infineon1.收并购情况：收购赛普拉斯，成为全球第一大车用半导体供应商；2.扩产情况：拥有15年SiC生产和研发经验；6英寸SiC晶圆量产线，积累8英寸晶圆量产技术；在建8英寸GaN-on-Si生产线；投资3500万欧元做碳化硅的技术研发；3.合作公司：与CreeWolfspeed签订1亿美元合同，锁定6英寸SiC晶圆；与GTAT签订5年期SiC晶棒供应协议；与大众汽车集团合作，成为FAST项目合作伙伴三菱电机1.SiC晶圆产线从4英寸过渡到6英寸，并完成了第二代生产线部署；2.日本广岛的功率半导体晶圆厂将于2021年正式启用；3.在变频家电和轨道牵引领域市场占有率较高X-Fab1.拉伯克工厂SiC芯片制造产能翻了一番，达到26000片/月；2.和国产SiC功率器件供应商派恩杰联合对外宣布，双方就批量生产SiC晶圆建立长期战略合作关系，此前双方已经合作近三年时间；3.上游延伸，增加外延服务能力住友1.在山梨事业所扩大4英寸GaN-on-Sic产线，2020年产能较2017年扩大10倍；2.华为GaN射频器件/模块主要供应商NXP美国亚利桑那州钱德勒（Chandler）的6英寸射频氮化镓（GaN）晶圆厂投产SKSiltron投资4.5亿美元收购杜邦（DuPont）碳化硅晶圆（SiC）事业部；计划在美国密歇根州贝县（BayCounty）投资共计6亿美元新建SiC晶圆生产厂，投资计划将在5年内分批完成，此次为追加投资（原本为3亿），是考虑到未来电动汽车SiC芯片的需求增长和原材料供应的重要性资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明352.8.需求测算：未来新能源汽车&光伏需要多少片碳化硅？根据YoleDevelopment报告可以看到2025年全球SiC下游市场为25.62亿美元，其中新能源汽车（电驱+DCDC+OBC）市场为15.53亿美元；光伏为3.14亿美元；充电桩为2.25亿美元。其余市场均小于两亿美元，图33：SiC在下游应用市场情况资料来源：YoleDevelopment，天风证券研究所2.8.1.SiC在新能源汽车中6寸硅片用量预计2025年将超过120万片新能源汽车为SiC下游应用中增长速度最快+占比最高的环节，根据意法半导体的测算，2018-2025年新能源汽车用SiC的增速高达CAGR52%图34：SiC在下游应用增速情况资料来源：ST，天风证券研究所图35：SiC在新能源汽车中晶圆面积用量情况行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明36资料来源：Soitec，天风证券研究所目前业界于电动车较积极导入SiC的主要装置和部件有主驱逆变器、车载充电器、车外充电器，SiC功率元件发挥如下优势：1）极佳的内在特质：高效率，降低能量损耗；高转换频率，增加能量强度；可在更高的温度下运行，提升长期可靠性。2）性能改进和小型化：从Si-IGBT模组到SiCMOSFET模组，体积缩小了50%，效率提升了2%，器件的使用寿命得到延长。3）有助于降低电动车用户的使用成本：提升效率以达到节电目的，在相同输出功率下可增加续航里程、提升充电速度。图36：SiC器件在新能源汽车的优势资料来源：Soitec、天风证券研究所使用以上的主驱逆变器、车载充电器、车外充电器三者所需要的SiC的晶圆面积测算可得纯电动汽车:8寸晶圆可以满足13辆车的SiC需求;6寸晶圆可以满足7辆车的SiC需求行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明378inchwafer=324.29平方厘米，假设良率为50%，BEV各部件需要的SiC晶圆面积：1）逆变器=10平方厘米；2）OBC=1.8平方厘米；3）DC/DC=0.9平方厘米，那么1张8寸晶圆可以满足13辆车的SiC需求。6inchwafer=176.7平方厘米,假设良率为50%，那么1张6寸晶圆可以满足7辆车的SiC需求。油电混合车:8寸晶圆可以满足17辆车的SiC需求;6寸晶圆可以满足9辆车的SiC需求8inchwafer=324.29平方厘米，假设良率为50%，BEV各部件需要的SiC晶圆面积：1）逆变器=8平方厘米；2）OBC=0.9平方厘米；3）DC/DC=0.5平方厘米，那么1张8寸晶圆可以满足17辆车的SiC需求。6inchwafer=176.7平方厘米,假设良率为50%，那么1张6寸晶圆可以满足9辆车的SiC需求。我国新能源汽车SiC需求测算：图37：我国新能源汽车销量测算（万辆）资料来源：EVTECEXPO、天风证券研究所纯电动汽车占新能源汽车比重为81%，以此数据假设，我国2021-2025年新能源汽车相关8英寸SiC晶圆需求为25.4万片、32.6万片、41.9万片、53.9万片、69.2万片，6英寸SiC晶圆需求我国为45.1万片、58.0万片、74.5万片、95.8万片、123.1万片。图38：国内新能源汽车SiC硅片需求量测算（片）资料来源：产业信息网，天风证券研究所2.8.2.SiC在光伏领域6寸硅片用量预计2025年将超过130万片根据测算得出，国内2020-2025年光伏领域对应的6寸SiC晶圆需求分别为59.50、77.30、96.01、105.93、122.27及134.24万片。测算逻辑及假设：330424545700900010020030040050060070080090010002021年E2022年E2023年E2024年E2025年E中国新能源汽车销量253,833326,197419,191538,697692,272451,259579,906745,229957,6841,230,706-200,000400,000600,000800,0001,000,0001,200,0001,400,0002021年E2022年E2023年E2024年E2025年E按8inch计中国晶圆需求张数按6inch计中国晶圆需求张数行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明38（1）根据IHSMarkit预测，2020-2025年全球光伏逆变器新增装机量分别为135.7、187、221、269.8、334.5及401GW。根据PV-Tech公众号援引由中国光伏行业协会主办的光伏产业配套供应链发展论坛信息，国内需求占比在2021年为30.02%，预测在2022年达到33.96%，我们假设2023-2025年占比均为33%。简单换算得到，对应国内光伏逆变器新增装机量在2020-2025年分别为40.71、56.14、75.05、89.03、110.39及132.33GW。图39：2022年全球光伏装机需求占比（%）图40：全球、国内光伏逆变器新增装机量及国内增速（GW，%）资料来源：PV-Tech公众号、中国光伏行业协会、集邦咨询，天风证券研究所资料来源：IHSMarkit、中商产业研究院，天风证券研究所（2）根据PV-Tech公众号援引由中国光伏行业协会主办的光伏产业配套供应链发展论坛信息预测，2022年国内光伏新增装机量项目结构中，户用、工商业等分布式、集中式分别占比40%、40%及20%，对应美国国家可再生能源实验室发布的2021Q1太阳能光伏系统能源储存成本基准报告中发布的光伏逆变器价格，同时基于我们给出每年降价10%的假设，推算得到国内光伏逆变器市场空间在2020-2025年分别为265.75、329.82、396.85、423.70、472.78及510.09亿元。图41：2020-2025年国内光伏逆变器市场空间及增速（亿元，%）资料来源：PV-Tech公众号、中国光伏行业协会、集邦咨询、IHSMarkit、中商产业研究院、NREL，天风证券研究所（3）根据苏宁金融研究院，IGBT等功率半导体器件占逆变器成本约15%，以此得到光伏逆变器对应的功率半导体市场空间，在2020-2025年分别为39.86、49.47、59.53、63.56、70.92及76.51亿元。图42：SiC6寸晶圆成本发展趋势预测，衬底材料成本占比整体产业链超过50%，预计成本每年以10%-20%33.96%13.81%7.02%5.89%3.17%2.72%33.43%中国美国印度巴西澳大利亚日本其他135.7187221269.8334.540140.7156.1475.0589.03110.39132.330%10%20%30%40%010020030040050020202021E2022E2023E2024E2025E全球光伏逆变器新增装机量（GW）对应国内光伏逆变器新增装机量（GW）国内增速（%）265.75329.82396.85423.70472.78510.0924.11%20.32%6.77%11.58%7.89%0%5%10%15%20%25%30%010020030040050060020202021E2022E2023E2024E2025E国内光伏逆变器市场空间（亿元）增速（%）行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明39的速度下行资料来源：CICD2021，华润微，天风证券研究所（4）根据上图华润微统计的6寸SiC晶圆成本趋势测算，我们得到我国光伏领域2020-2025年对应的6寸SiC晶圆需求分别为59.50、77.30、96.01、105.93、122.27及134.24万片。表16：国内光伏领域SiC晶圆需求测算20202021E2022E2023E2024E2025E国内光伏逆变器装机量（GW）40.7156.1475.0589.03110.39132.33单位成本（亿元/GW）6.535.885.294.764.283.85国内光伏逆变器市场空间（亿元）265.75329.82396.85423.70472.78510.09对应功率半导体市场空间（亿元）39.8649.4759.5363.5670.9276.516寸SiC晶圆成本（元）670064006200600058005700对应6寸SiC晶圆需求（万片）59.5077.3096.01105.93122.27134.24资料来源：PV-Tech公众号、中国光伏行业协会、集邦咨询、IHSMarkit、中商产业研究院、NREL、苏宁金融研究院、CICD2021、华润微，天风证券研究所2.8.3.GaN在电力电子6寸硅片用量预计2025年近70万片GaN电力电子器件市场规模在国内外都将保持较高增速，带来需求高速增长。根据CASAResearch的数据，未来PD快充GaN电力电子器件市场将迎来3-4年的黄金发展时期，2020年国内PD快充GaN电力电子器件市场规模约1.5亿元，预计到2025年市场规模将超过40亿元，年均复合增长率高达97%。图43：PD快充GaN电力电子器件市场规模（亿元）资料来源：CASAResearch、天风证券研究所0.713.229.1516.6428.3558.4282.810.321.474.48.414.6430.2943.26353.5%184.2%81.9%70.4%106.1%41.7%359.4%199.3%90.9%74.3%106.9%42.8%0.0%50.0%100.0%150.0%200.0%250.0%300.0%350.0%400.0%0204060801002019年2020年E2021年E2022年E2023年E2024年E2025年E市场规模（全球）市场规模（中国）同比增长率（全球）同比增长率（中国）行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明40终端应用市场的需求繁荣将拉动对GaN晶圆的广阔需求空间。据CASAResearch估计，到2025年，全球相关GaN6英寸晶圆需求将达到129万片，我国GaN6英寸晶圆需求将达到67.4万片。6英寸、8英寸GaN晶圆的面积分别为176.71、314.16平方厘米，按照晶圆需求量与晶圆面积比例测算，那么可得2025年GaN电力电子器件在PD快充领域对8英寸的需求为全球72.6万片，我国37.9万片，数据测算结果如下。图44：PD快充GaN-on-Si晶圆需求量（万片）资料来源：CASAResearch、天风证券研究所2.8.4.GaN在射频中6寸硅片用量预计2022年达顶峰超4万片2022年，因5G基站建设带来的GaN晶圆增量需求将出现高峰。据CASA统计，我国5G宏基站新建带来的4英寸GaN晶圆总需求量约为40万片，2020年需求量为6.4万片，2022年需求量进一步增长至10万片。此外，若毫米波基站开始部署，其4英寸GaN晶圆总需求量约为200-400万片，将为晶圆厂带来较为可观的增量市场需求空间。4英寸、6英寸、8英寸GaN晶圆的面积分别为78.54、176.71、314.16平方厘米，按照晶圆需求量与晶圆面积比例测算，数据测算结果如下。图45：5G宏基站GaN晶圆需求量（万片）资料来源：CASAResearch、天风证券研究所2.9.技术对比：我国与海外碳化硅产业链各环节的代差有多大？总结来看，国内除了LED芯片国产化率超80%外其他版块基本与国外存在一代代差。表17：我国与海外SiC&GaN产业链各环节的代差所在国家企业进展0.73.712.022.539.986.2129.00.42.16.712.722.448.572.60.31.75.711.320.644.767.40.21.03.26.411.625.137.90.020.040.060.080.0100.0120.0140.02019年2020年E2021年E2022年E2023年E2024年E2025年E全球6英寸晶圆需求量全球折合8英寸晶圆需求量国内6英寸晶圆需求量国内折合8英寸晶圆需求量1.046.407.209.606.805.203.600.462.843.204.273.022.311.600.261.601.802.401.701.300.900.002.004.006.008.0010.0012.002019年2020年E2021年E2022年E2023年E2024年E2025年E国内4英寸晶圆需求量国内折合6英寸晶圆需求量国内折合8英寸晶圆需求量行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明41SiC衬底国内SiC商业化衬底以4英寸为主，逐步向6英寸过渡国际上6英寸SiC衬底产品实现商用化，主流几大厂家均推出8英寸衬底样品外延国内已实现4-6英寸商业化产品供给国际上6英寸产品实现商用化，已研制出8英寸产品器件&模块国内2020年推出的SiC电力电子器件产品主要集中在SiC二极管和SiCMOSFET国际产品6英寸产线工艺成熟，CreeWolfspeed、II-VI正在投资建设8英寸生产线GaN衬底国内商业化的GaN衬底尺寸以2英寸为主，4英寸实现小批量出货，预计2025年前完成6英寸衬底的批量生产并进入市场国际：美、日、欧均已量产2英寸GaN单晶的制备，位错密度到106cm-2，日本成功研制了4英寸GaN衬底，并突破了6英寸关键技术外延电力电子应用：国际国内产品外延片主流尺寸为6英寸射频应用：国际4英寸和6英寸并存，国内正逐步向6英寸发展光电子应用：国内蓝宝石基GaN外延片与国际齐头并进，国内蓝/绿光激光器GaN基GaN外延片还未实现产业化器件&模块电子电力应用：国际市场形成批量供货能力，国内产品与国际水平存在一定差距射频应用：国际产品线持续扩充完善，各类技术并行发展，国内产品处于研发阶段光电应用：国际产品技术取得较快速进展，国内LED芯片国产化率已经超过80%资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所整理2.9.1.SiC衬底：国内以4寸为主，国际6英寸SiC衬底产品实现商用化国际上6英寸SiC衬底产品实现商用化，主流几大厂家均推出8英寸衬底样品。此外，部分国外SiC单晶生长研究企业开始投资建设8英寸SiC晶片生产线。表18：国外SiC单晶生长主要企业及8寸衬底产品进展所在国家企业进展美国CreeWolfspeed预计将在2022年上半年开始量产Dowcorning-II-VI-德国SiCrystal-瑞典Okmetic-意大利ST制造出首批200毫米SiC晶圆日本ShowaDenko-资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、CSC化合物半导体公众号，天风证券研究所国内SiC商业化衬底以4英寸为主，逐步向6英寸过渡。国际上微管密度达到0.6cm-2，国内微管密度小于1个/cm2。在研发水平上，国内实现了高质量6英寸SiC衬底材料的制备，微管密度为0.5个/cm2，然而国产高性能衬底自给率仍然较低，占全球的市场份额不到5%。图46：国际SiC衬底技术指标进展图47：国内SiC衬底技术指标进展行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明42资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所2.9.2.SiC外延：国际6英寸产品实现商用化，国内实现4-6英寸商业化产品供给国际上6英寸产品实现商用化，已研制出8英寸产品，可满足中低压、高压、超高压功率器件制备要求；国内已实现4-6英寸商业化产品供给，可以满足3.3kV及以下功率器件制备需求，而超高压（＞10kV）SiC功率器件所需的N型SiC外延片以及双极型SiC功率器件所需的P型SiC外延片等方面还处于研究阶段。研发水平方面，国内已经实现厚度大于200μm外延生长，掺杂浓度小于1×1013/cm3，在5×1018/cm3量级掺杂浓度均匀性<6%。瀚天天成、东莞天域是专注于SiC外延片生产销售的企业，其产品除满足国内市场需求外，还有部分外销能力。中电科55所、中电科13所具备SiC外延生产能力，但主要为自用。2.9.3.SiC器件&模块：国际6寸产线工艺成熟，国内不断缩小代差国际产品6英寸产线工艺成熟，CreeWolfspeed、II-VI正在投资建设8英寸生产线。国内2020年推出的SiC电力电子器件产品主要集中在SiC二极管和SiCMOSFET，大多达到工业级产品级别。表19：2020年国际企业新推出的SiCMOSFET产品序号厂商产品参数特点1华润微SiC二极管1200V/2A-40A650V/4A-16A6英寸SiC晶圆生产线；工业级产品。主要应用于太阳能、UPS（不间断电源）、充电桩、储能、车载电源等领域。2泰科天润SiC二极管1200V通过AEC-Q101认证。3三安集成SiCMOSFET1200V/80mΩ6英寸SiC晶圆生产线；工业级产品。4瞻芯电子SiCMOSFET1200V/80mΩ国内流片；工业级产品。5履芯半导体SiCMOSFET1200V/70mΩ工业级产品。6派恩杰SiCMOSFET1200V工业级产品。7基本半导体SiCMOSFETSiC二极管1200V/18mΩ650V单芯片电流超过100A，用于工业电源；通过AEC-Q101认证。资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所依托中国电子科技集团公司第五十五研究所建立的宽禁带半导体电力电子器件国家重点行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明43实验室，致力于以SiC为代表的宽禁带半导体电力电子器件技术研究和开发，建立了600~3300VSiCMPS二极管和1200~1700VSiCMOSFET产品技术，在新能源汽车、光伏发电等领域实现了应用。（1）SiC二极管：国际产品击穿电压和最高导通电流约为国内产品的两倍国际上有超过20家公司量产SiC二极管系列产品，击穿电压主要分布在600V-3300V，单芯片导通电流最高达109A（Littelfuse，1200V/109A）。根据Mouser数据，2020年共有约800款SiCSBD产品在售，较2019年新增122款，中高压商业化产品逐年增多。其中，80%以上的产品耐压范围集中在650V和1200V；1700V的SiCSBD产品达到21款，与2019年相比新增6款，3300VSiCSBD产品约3款（GeneSiC，3300V/5A）。图48：国际上已经商业化的SiCSBD的器件性能资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所国内SiC二极管实现650V-1700V全系列批量供货能力，导通电流最高50A。泰科天润已经发布3300V/0.6A-50ASiC二极管系列产品。（2）SiC晶体管：国际产品推出百余款，国内产品尚处于应用推广阶段国际企业纷纷密集推出新一代的SiCMOSFET。2020年，国际上共有10余家公司推出211款SiCMOSFET系列产品，较2019年新增70款，击穿电压基本集中在650V和1200V。商业化产品单芯片导通电流最高达140A（Microchip/Microsemi，700V/19mΩ），较2019年（120A）有所提升，最高击穿电压达到6500V（GeneSiC）。表20：2020年国际企业新推出的SiCMOSFET产品企业参数特点ROHM1200V第四代产品；双沟槽结构；与上一代产品相比，开关损耗降低了约50%，单位面积的导通电阻降低了约40%。CreeWolfspeed650V/15mΩ650V/15mΩ第三代产品；与同类SiCMOSFET相比，其开关损耗降低了20％，并提供了最低的导通态电阻。Infineon1700VSMD封装；最高输入电压为1000VDC。UnitedSiC750V/18mΩ750V/60mΩ第四代产品；市面上首款750VSiCMOSFET产品。GeneSiC6.5kV量产6.5kVSiCMOSFET；最高电压等级产品；采用SiC双注入MOSFET器件结构。资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所CreeWolfspeed、ROHM、Infineon等均已推出车规级SiCMOSFET产品，与国内产品相比，其元胞尺寸更小、比导通电阻更低、阈值电压更高。行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明44图49：国际已经商业化的SiC晶体管器件性能资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所国内SiCMOSFET实现650V(120-17mΩ)、1200V(80-25mΩ)、1700V(80-45mΩ)产品小批量生产，尚处于应用推广阶段，代表企业有中电科55所、三安集成、中车时代半导体、全球能源互联网研究院、基本半导体、瞻芯电子等。（3）SiC功率模块：国际产品研发更近一步，国内正推进布局国际上当前产品最高电压等级为3300V，最大电流700A，最高工作温度为175℃，功率范围为10kW-350kW，代表企业有CreeWolfspeed、Infineon、ROHM、安森美、三菱电机、富士电机、日立、Semikron等。在研发领域，SiC功率模块最大电流容量达到1200A，最高工作温度达到250℃，通过采用芯片双面焊接、新型互联和紧凑型封装等技术来提高模块性能。表21：2020年国际企业新推出的SiC功率模块产品企业参数特点安森美1200V该模块集成了一个1200V，40mΩ的碳化硅MOSFET和1200V，40A的碳化硅双升压二极管。用于太阳能逆变器应用，解决了太阳能逆变器在高功率水平下对更高系统效率的需求。Infineon1200V6mΩ/250A3mΩ/357A2mΩ/500A采用成熟的62mm器件半桥拓扑设计，以及沟槽栅芯片技术，达到250kW中等功率以上应用，超过硅IGBT技术在62mm封装的功率密度极限。CISSOID1200V/450A提供了一种一体化解决方案，即整合了内置栅极驱动器的三相水冷式碳化硅MOSFET模块。相比最先进的IGBT功率模块，其将损耗降低了至少三倍。三菱电机-第二代产品；JFET掺杂技术；与第一代相比导通电阻降低了约15%。日本电装-量产搭载了高品质SiC(碳化硅)功率半导体的新一代升压用功率模块。资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所国内SiC功率模块量产产品电压等级650V-1700V，其中比亚迪产品已经开始实现上车应用。CASA第三代半导体产业发展报告据公开发布消息统计，目前正在推进布局的企业包括华微电子、士兰微、江苏宏微、斯达半导体、中恒微等。2.9.4.GaN单晶衬底：国际产品量产领先，国内综合指标达国际先进水平美、日、欧均已量产2英寸GaN单晶的制备，位错密度到106cm-2，日本成功研制了4英寸GaN衬底，并突破了6英寸关键技术，代表企业有住友电工、三菱化学、古河机械等。国内商业化的GaN衬底尺寸以2英寸为主，4英寸实现小批量出货，预计2025年前完成行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明456英寸衬底的批量生产并进入市场。主要企业包括苏州纳维和东莞中镓等公司，苏州纳维2英寸GaN单晶衬底厚度300±15μm，位错密度104cm-2-5×106cm-2，电阻率0.01-108Ω·cm，综合指标达到国际先进水平。2.9.5.GaN异质外延：国际产品外延片主流为6英寸，国内基本并跑（1）电力电子应用：国际国内产品外延片主流尺寸为6英寸在国际上Si基GaN外延片主流尺寸为6英寸，代表企业有IQE、EpiGaN等；蓝宝石基GaN外延片尺寸为4英寸，代表企业有PowerIntergrations；GaN基GaN外延片主流尺寸2英寸，NexGenPowerSystems和OdysseySemiconductor已经推出了商业化外延产品以及沟槽型电力电子器件。国内Si基GaN外延片主流尺寸为6英寸，英诺赛科率先实现8英寸GaN-on-Si外延材料及晶圆制造大规模量产，外延材料的均匀性小于1%。（2）射频应用：国际4英寸和6英寸并存，国内正逐步向6英寸发展在国际上SiC基GaN外延片4英寸和6英寸并存。6英寸代表企业有CreeWolfspeed、Qorvo、NXP，4英寸代表企业有住友电工；Si基GaN射频应用属于非主流路线，但其成本优势在未来有较大竞争力，外延尺寸4英寸和6英寸并存，代表企业有OMMIC（被四川益丰收购）和MACOM。国内SiC基GaN外延片主流尺寸为4英寸，并逐步向6英寸发展，代表企业包括中电科13所、55所、三安集成、苏州能讯等。（3）光电子应用：国内蓝/绿光激光器GaN基GaN外延片还未实现产业化在国际上，LED照明以及UVA紫外LED用蓝宝石基GaN外延片主流尺寸为4英寸，UVB/UVC紫外LED用蓝宝石基GaN外延片主流尺寸为2英寸；Mini/Micro-LED市场主推Si基GaN技术，实现8英寸外延产品的产业化；蓝/绿光激光器GaN基GaN外延片主流尺寸2英寸，代表企业有日本Nichia、德国Osram等。国内LED照明市场以及UVA紫外LED用蓝宝石基GaN外延片主流尺寸为4英寸，主要企业有三安光电、华灿光电、乾照光电等，UVB/UVC紫外LED用蓝宝石基GaN外延片主流尺寸为2英寸，主要企业有中科潞安、圆融光电等；Mini/Micro-LED用Si基GaN外延片实现8英寸材料产业化，代表企业有晶湛半导体、晶能光电等；蓝/绿光激光器GaN基GaN外延片主流尺寸2英寸，国内企业目前还未实现产业化。2.9.6.GaN器件及模块：国际电子电力形成批量供货能力，国内产品与国际水平存在一定差距（1）电子电力应用：国际市场形成批量供货能力，国内产品与国际水平存在一定差距国际上已经形成批量的GaN电力电子产品供货能力。国际上6英寸工艺产线成熟，Infineon正在投资建设8英寸生产线。面向消费类应用的低压器件（300V以下）、中压器件（600-900V）均具有量产能力，但高压器件仍然较少。2020年，国际上有超过10家公司量产GaN电力电子产品。击穿电压主要集中在300V以下和650V，导通电流最高90A（EPC，40V/80V；GaNSystem，100V）。Mouser数据显示，2020年共有约150款GaNHEMT系列产品在售，较2019年新增30款左右。EPC推出的产品最多（61款），Transphorm的产品最高耐压值达到900V，GaNSystems的产品耐压集中在100V和650V。安世在推出了650V工业级的GaN产品后，也将GaN芯片引入散热更好、寄生电感更低的新型封装，打造完全符合车规要求的产品。图50：国际上已经商业化的GaN电力电子器件性能行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明46资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所国内实现650V产品，主要为分立器件，已经开始批量应用，但导通电阻较高、系统集成度较低，与国际水平存在一定差距；低压产品处于应用推广阶段。代表企业有英诺赛科、赛微电子、能华微电子等。2020年，GaN电力电子器件在PD快充领域的应用具有战略性意义，GaN电力电子器件得到PD快充领域的认可，相关器件产品快速渗透。国内企业如英诺赛科、氮矽科技、芯冠科技、东科半导体、苏州量微、聚能创芯、能华微电子相继推出用于PD快充的GaN模块产品。但GaN电力电子器件尚未在新能源汽车领域取得实质进展。相比较而言，国内GaN企业可参考国外企业的市场策略，先选择准入门槛较低的消费类领域，对材料、器件和工艺、封装等产业链进行充分的验证，循序渐进推进GaN在更广阔范围的应用市场。因此，建议首先布局消费类电源市场，如PD快充、LED驱动电源等；然后切入工业类电源，如数据中心；最后进入可靠性要求较高的新能源汽车市场。（2）射频应用：国际产品线持续扩充完善，各类技术并行发展，国内产品处于研发阶段国际上，产品线持续扩充完善，各类技术并行发展。据Mouser和Dikey数据显示，截至2020年底，在售GaN射频器件和功率放大器共计519款，较2019年增加70款。表22：2020年国际企业推出的GaN射频产品厂商产品参数特点三菱电机PA工作频率3.4-3.8GHz，功率效率超43%5G应用。实现了紧凑型（6mmx10mm）的组合。Qorvo工作频率2.9-3.5GHz；功率150W；功率附加效率（PAE）58%国防和商用雷达应用。表面贴装封装工艺，进一步减小芯片尺寸7x7x0.85mm。该产品已向客户提供。MACOMMAPC-A1000：工作频率30MHz-2.7GHz；MAPC-A1100：工作频率3.5GHz这两种新通用放大器产品适用于航空电子，大功率移动无线电，无线系统和测试仪器。Empower最高功率10kW，占空比6%主要用于国防雷达和干扰系统。资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告，天风证券研究所GaN射频器件最高工作频率18GHz（CreeWolfspeed），输出功率最高达到1862W（Qorvo，1.0-1.1GHz）；GaN功率放大器最大功率达到800W，最大工作频率为38GHz。图51：国际上商业化的GaN射频产品性能行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明47资料来源：CASA第三代半导体产业发展报告、天风证券研究所SiC基GaN工艺方面，国内主流尺寸为4英寸，工作频段DC6GHz，输出功率10-700W，代表企业主要有中电科13所、中电科55所、苏州能讯、三安集成等。Si基GaN工艺方面，国内代表企业为四川益丰，其Si基工艺线为6英寸线，D01GH工艺器件栅长100nm，功率达3.3W/mm（@30GHz），截止频率达110/160GHz（fT/fmax）。英诺赛科正在开发8英寸Si基GaN射频器件工艺。（3）光电应用：国际产品技术取得较快速进展，国内LED芯片国产化率已经超过80%国际上Mini/Micro-LED技术取得了较快速的进展。巨量转移效率不断提升，产品持续创新，市场发展迅速，使2020年成为了Mini/MicroLED元年。ALLOS开发出200mm及300mm的GaN-on-SiMicro-LED晶圆、X-Display与Daktronics合作，加速巨量转移及显示应用技术开发、Plessey与Facebook合作打造Micro-LEDAR/VR显示应用，联手CompoundPhotonics开发0.26英寸Micro-LED显示器、索尼推出219吋4KMicro-LED显示器、首尔半导体推出40μmRGBLED封装、三星推出多款Micro-LED显示器、我国台湾地区錼创携手友达开发9.4吋30μm的MicroLED柔性显示器。但当前Micro-LED距离实现产业化，仍需解决高度一致性的外延技术、微米级的芯片制造工艺、超高效的巨量转移技术、全彩实现技术、TFT、驱动及背板设计、高效的坏点检测修复技术等难点。国内LED芯片国产化率已经超过80%。南昌大学江风益团队利用V坑解决黄光鸿沟难题，黄光LED芯片发光效率达到27.9%，世界领先；发光波长在UVA波段（320nm-400nm）的紫外LED已有成熟的商业化产品并能满足应用的需求，外量子效率已超过40%；发光波长在UVC波段（280nm）的深紫外LED产品的外量子效率约5%，研发水平在350mA下光输出功率达到89.6mW；紫外单光子探测器探测效率和暗计数噪音达到国际领先水平。随着Mini-LED技术快速突破，成本迅速下降，在超高清电视、高阶显示器等市场需求拉动下，Mini-LED背光和显示市场开始起量，其中Mini背光产业链上中下游协作成果斐然，2020年Mini-LED背光产品密集发布，如海信、康佳、华硕、TCL等，规模商业化已经开启；Mini直显芯片技术基本成熟，器件性价比不断提升，全面推动了Mini-LED显示在专业显示、商业显示和租赁市场的产业化进程。Micro-LED作为下一代显示技术的重要技术路线，因其在消费类电子市场的广阔应用空间，得到LED行业以及显示行业的高度重视，从关键装备到芯片、封装、驱动、应用系统，国内企业也进行了全面布局。2.10.海外龙头：Wolfspeed产能&良率&财务规划如何？图52：Wolfspeed功率器件的发展历程行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明48资料来源：CICD2021，华润微电子,天风证券研究所1.产能测算：根据Wolfspeed官方战略展望报告，Wolfspeed（CREE）SiC预计2022年产能为167ksqft，2024年为242ksqft，折合8寸晶圆324.29平方厘米面积测算公司折合8寸产能将在2022年达到47.9万片/年，在2024年扩张至69.4万片/年。过去十年总产能测算：在过去的10年里，Wolfspeed已经制造>6.15亿平方厘米的碳化硅晶圆，折合8寸晶圆324.29平方厘米面积测算相当于已产出189.6万片8寸碳化硅晶圆。图53：WOLFSPEED产能预测（包括6+8寸的全部产能）折合8寸2022年将达到47.9万片/年，在2024年扩张至69.4万片/年资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所Wolfspeed三家碳化硅工厂情况：1）位于北卡罗来纳州的两座6寸晶圆厂面积分别为1495平方米及4950平方米2）位于纽约8寸晶圆厂（全球第一家8寸碳化硅晶圆厂）明年Q3起投产，产量将远远领先于达勒姆工厂的产能图54：WOLFSPEED裸DIE工厂行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明49资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所Wolfspeed投资总金额为10亿美元，其中4.5亿美元投资于材料扩展和创建材料大型工厂，以及建立第二个晶体生长工厂。4.5亿美元投资于建造现有建筑，并创建一个具有汽车级标准的200mm晶圆厂。1亿美元投资其他与晶体生长相关的业务。图55：WOLFSPEED10亿美元投资分配资料来源：divisionkent.com，cree,天风证券研究所2.Wolfspeed晶粒（Die）产出数量测算：6寸SiC晶圆可以产出448颗Die，8寸SiC晶圆可以产出845颗Die，以2022年47.9万片，2024年69.4万片8寸晶圆产能测算2022年预计Wolfspeed晶粒（Die）产出数量40476颗，2024年58643颗（假设良率为100%）。图56：WOLFSPEEDDIE产出量预测从6寸演进到8寸行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明50资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所3.Wolfspeed良率情况：CMP后良率5x5mmDie良率=96.1%、2x2mmDie良率=99.2%图57：WOLFSPEED8英寸晶圆化学化学机械抛光（CMP）后的表面良率资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所4．Wolfspeed专利数量：截至2021.11月第三代半导体相关专利数量为2939件，其中材料相关专利360件，射频相关1015件，功率相关专利984件。图58：WOLFSPEED专利数量统计行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明51资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所5.Wolfspeed核心合作厂商：包括意法半导体、英飞凌、安森美等等公司，签订了13亿美元相关SiC晶圆供应协议。7.Wolfspeed财务展望：营收情况：Wolfspeed预计2021财年实现5.26亿美元营收，2024财年实现15亿美元营收，2026财年是此案21亿美元营收，CAGR达到30%，其中衬底外延材料销售占比将减少，器件销售占比将逐步提升。图59：WOLFSPEED营收增速将超过第三代半导体的市场增速图60：WOLFSPEED预计2025年后毛利率超过50%资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所资料来源：Wolfspeed投资者交流日报告，天风证券研究所毛利率情况：Wolfspeed预计2022-2023年实现毛利率30%-40%+，2024-2025毛利率持续提高至50%，2026年后毛利率稳定在50%-54%。3.风险提示产业政策变化风险第三代半导体属于国家重点鼓励、扶持的战略性新兴产业。为实现我国第三代半导体产业的快速发展，我国政府近年来出台了一系列产业扶持政策，以推动包括碳化硅晶体与晶片制造在内的第三代半导体产业链的发展。若未来国家相关产业政策支持力度减弱，将经营业绩和后续发展产生一定不利影响。360521015300984228材料已通过材料在审核中射频已通过射频在审核中功率已通过功率在审核中行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明52国际贸易争端加剧风险近年来，伴随着全球产业格局的深度调整，贸易保护主义风潮不断加剧，以美国为代表的西方发达国家开始推动中高端制造业回流，对全球半导体产业的发展带来较大不确定性。如果相关国（地区）对中国贸易争端进一步加剧，对第三代半导体相关产品限制进出口或提高关税，将对公司的产品销售、原材料采购和设备采购造成不利影响，从而影响生产经营和业务扩张。下游行业发展不及预期导致的需求风险随着全球第三代半导体的快速发展，近年来国内第三代半导体材料和器件需求旺盛。下游厂商对碳化硅器件的投资不断加大，也相应持续扩大产能，晶片供给能力不断提升。未来如下游器件研发或市场应用不及预期，将影响行业对碳化硅衬底材料的需求，可能面临产品售价下降、库存上升等风险，将对盈利能力产生不利影响。行业报告行业专题研究请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明53分析师声明本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。一般声明除非另有规定，本报告中的所有材料版权均属天风证券股份有限公司（已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格）及其附属机构（以下统称“天风证券”）。未经天风证券事先书面授权，不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为天风证券的商标、服务标识及标记。本报告是机密的，仅供我们的客户使用，天风证券不因收件人收到本报告而视其为天风证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已公开资料，但天风证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考，不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，天风证券及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。过往的表现亦不应作为日后表现的预示和担保。在不同时期，天风证券可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。天风证券的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。天风证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。天风证券的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。特别声明在法律许可的情况下，天风证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易，也可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。因此，投资者应当考虑到天风证券及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突，投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据。投资评级声明类别说明评级体系股票投资评级自报告日后的6个月内，相对同期沪深300指数的涨跌幅行业投资评级自报告日后的6个月内，相对同期沪深300指数的涨跌幅买入预期股价相对收益20%以上增持预期股价相对收益10%-20%持有预期股价相对收益-10%-10%卖出预期股价相对收益-10%以下强于大市预期行业指数涨幅5%以上中性预期行业指数涨幅-5%-5%弱于大市预期行业指数涨幅-5%以下天风证券研究北京武汉上海深圳北京市西城区佟麟阁路36号邮编：100031邮箱：research@tfzq.com湖北武汉市武昌区中南路99号保利广场A座37楼邮编：430071电话：(8627)-87618889传真：(8627)-87618863邮箱：research@tfzq.com上海市虹口区北外滩国际客运中心6号楼4层邮编：200086电话：(8621)-65055515传真：(8621)-61069806邮箱：research@tfzq.com深圳市福田区益田路5033号平安金融中心71楼邮编：518000电话：(86755)-23915663传真：(86755)-82571995邮箱：research@tfzq.com