SiC：把握碳中和背景下的投资机会-华泰证券.pdf-solarbe文库

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免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 1 证券研究报告科技 SiC把握碳中和背景下的投资机会华泰研究电子增持维持半导体增持维持研究员黄乐平，PhD SAC No. S0570521050001 SFC No. AUZ066 leping.huanghtsc.com 联系人姚逊宇 SAC No. S0570121060040 yaoxunyuhtsc.com 联系人廖健雄 SAC No. S0570122020002 liaojianxionghtsc.com 行业走势图资料来源Wind，华泰研究重点推荐股票名称股票代码目标价当地币种投资评级闻泰科技 600745 CH 165.00 买入华润微 688396 CH 70.00 买入斯达半导 603290 CH 458.65 买入北方华创 002371 CH 443.08 买入华峰测控 688200 CH 625.00 买入资料来源华泰研究预测 2022年3月27日│中国内地深度研究碳化硅行业碳中和趋势的主要受益者，5年市场规模有望翻 5倍碳化硅（SiC）作为第三代化合物半导体材料，具备禁带宽度大、热导率高、临界击穿场强高等特点，SiC器件较传统硅基器件可具备耐高压、低损耗和高频三大优势，广泛应用于新能源车、光伏/风电、工控、射频等领域。由于技术迁移成本高、价格高企、产能紧张等因素，我们认为碳化硅仍处于渗透早期，当前主要应用于中高端新能源车、充电桩及基站射频等领域，我们预计全球SiC器件市场规模2025年将达 59.79亿美元，较2020年翻5倍。建议投资人关注1）具备较强产业链及客户基础的 SiC功率器件厂商；2） “跑马圈地”下具备稀缺有效产能的材料公司；3）产业链相关设备公司。碳化硅器件成本下滑带动渗透率迅速提升，800V架构成为重要催化剂我们预测2025年全球新能源车SiC功率器件市场规模将达30.05亿美元，目前主要应用于特斯拉、比亚迪中高端车型，主要场景为主逆变器/OBC，我们预计至2025年SiC渗透率有望达38/43，我们认为其主要驱动力为1）特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏等头部新能源车厂的“示范效应”；2）碳化硅器件价格下降后带来系统经济效益；3）800V 架构有望成为重要催化剂， 1200V SiC在高压下较IGBT性能优势更为明显。我们测算 2025年全球新能源车消耗 SiC 衬底数量将达 199.6 万片/年，考虑到当前有效导电型衬底产能仍然稀缺，我们预计 SiC功率器件供需偏紧格局将保持相当长时间。碳化硅材料全球加速扩产“跑马圈地”，关注稀缺的有效产能 SiC衬底和外延技术壁垒较高，存在长晶速度慢、扩径难度高、杂质控制难度高等难点。目前行业处于寡头垄断局面，Wolfspeed占据全球SiC材料超过 60市场份额（根据 Yole）。我们测算 2020 年 SiC 材料市场规模 5.92 亿美元，2025 年将达 29.90 亿美元，CAGR 为 38.2。我们认为 1）目前全球SiC材料处于跑马圈地阶段，海内外加速扩产，国内远期规划年产能超 400万片/年，建议关注重复建设问题；2）虽然国内产能规划量很大，但是由于良率及衬底质量原因，国内有效产能仍然稀缺，尤其是导电型衬底，我们认为中长期行业能达到45-50毛利率，建议关注具备优质产能的龙头。关注国内碳化硅器件及产业链厂商的投资机会根据我们测算，在碳中和大趋势的推动下，全球碳化硅器件/材料市场规模到 2025 年分别有望达到 59.79/29.90 亿美元，2021-2025 年 CAGR 为 38.2/38.2，呈现高速发展态势。我们建议投资人关注1）具备较强产业链及客户基础的 SiC 功率器件厂商斯达半导、闻泰科技、华润微等；2） “跑马圈地”模式下具备稀缺有效产能的材料公司；3）相关设备公司北方华创、华峰测控等。风险提示新能源汽车渗透率不及预期的风险，SiC渗透率不及预期的风险， SiC成本下降速度不及预期的风险。 18 2 23 43 63 Mar-21 Jul-21 Nov-21 Mar-22 电子半导体沪深300 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 2 科技正文目录报告核心观点 4 与市场不同的观点 . 5 碳化硅为第三代半导体材料，引领功率及射频领域革新 6 碳化硅较硅更能满足高温、高压、高频等需求，下游应用领域广泛 . 6 SiC较 IGBT 具备耐高压、低损耗和高频三大核心优势 . 8 全球SiC市场处于高速成长阶段，国内厂商存广阔替代空间 . 11 乘碳中和之东风，2025年市场规模有望较 2020年翻5倍 11 海外厂商普遍看好 SiC市场空间，相关业务业绩展望乐观 . 12 竞争格局衬底及外延市场集中度高，器件领域海外厂商占绝对主导 . 13 新能源车/充电桩/光伏/工控/射频鼎力相助，SiC器件加速应用 . 15 新能源汽车800V架构下的甜蜜时刻，SiC渗透的核心驱动力. 15 新能源车充电及里程焦虑凸显，800V架构时代来临 16 主逆变器800V系统下SiC MOSFET 大显身手，降低主逆变器损耗及体积 18 OBCSiC助力实现效率提升、轻量化及系统成本降低 . 19 SiC器件与传统产品价差持续收窄，具备经济效益指日可待. 20 预计2025年全球新能源汽车 SiC市场规模将达到30.1亿美元 . 21 直流充电桩大功率充电占比提升，SiC将加速替代 . 23 光伏SiC光伏逆变器性能提升显著，广泛应用未来可期 23 工控SiC模块有望在轨交、智能电网、风电等领域实现全方位渗透 24 射频5G推动GaN-on-SiC需求提升 25 SiC材料产业链核心环节，国内外厂商积极布局 26 衬底碳化硅产业链最关键环节，技术壁垒较高 26 行业趋势1衬底尺寸不断扩大，8英寸衬底成本优势凸显 30 行业趋势2远期产业链融合有望成为趋势 . 31 行业趋势3半绝缘型衬底国产化率已经较高，导电型衬底成为国产替代焦点 . 31 国产衬底迭代进程加快，质量、良率等方面仍存不小差距 . 31 国内外厂商大规模扩产，但国内有效产能不足致中短期仍将维持供不应求 33 重点公司与产业链相关公司一览 . 35 IDM公司 . 35 三安光电（600703 CH） 35 衬底厂商 35 天岳先进（688234 CH） 35 天科合达（未上市） 35 河北同光（未上市） 36 烁科晶体（未上市） 36 江苏晶能（未上市） 36 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 3 科技外延厂商 36 瀚天天成（未上市） 36 东莞天域（未上市） 37 器件/模块厂商 . 37 闻泰科技（600745 CH，买入，目标价165.00元） 37 华润微（688396 CH，买入，目标价70.00元） . 38 斯达半导（603290 CH，买入，目标价458.65元） 38 士兰微（600460 CH） 39 时代电气（688187 CH） 39 宏微科技（688711 CH） 39 比亚迪半导体（未上市） 40 泰科天润（未上市） 40 派恩杰（未上市） . 40 飞锃半导体（未上市） 41 基本半导体（未上市） 41 瞻芯电子（未上市） 41 瀚薪（未上市） . 41 设备厂商 42 北方华创（002371 CH，买入，目标价443.08元） 42 华峰测控（688200 CH，买入，目标价625.00元） 42 晶盛机电（300316 CH） 43 晶升装备（未上市） 43 风险提示 44 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 4 科技报告核心观点碳化硅为第三代半导体材料，碳化硅器件较传统硅基器件可具备耐高压、低损耗和高频三大优势。碳化硅具备禁带宽度大、热导率高、临界击穿场强高、电子饱和漂移速率高等特点，可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求，广泛应用于新能源汽车、光伏、工控、射频通信等领域。SiC MOSFET 较 IGBT 可同时具备耐高压、低损耗和高频三大优势。此外，据Wolfspeed研究显示，相同规格的碳化硅基 MOSFET与硅基MOSFET 相比，其尺寸可大幅减少至原来的 1/10。在新能源汽车方面，基于上述性能优势，碳化硅可助力新能源汽车实现轻量化及降低损耗，增加续航里程，特斯拉、比亚迪等车企已率先开始应用 SiC方案。图表1 碳化硅的主要器件形式及下游应用资料来源天科合达招股说明书，华泰研究全球碳化硅市场处于高速成长阶段，25年市场规模有望较 20年翻5倍。2020年全球SiC 器件市场规模达 11.84 亿美元，预计到 2025 年有望增长至 59.79 亿美元，对应 CAGR 为 38.2。根据我们的测算，在碳中和趋势下，受益于 SiC 在新能源汽车、光伏、风电、工控等领域的持续渗透，SiC功率器件市场规模有望从 2020年的2.92亿美元增长至 2025年的 38.58 亿美元，对应 CAGR 为 67.6；5G、国防驱动 GaN-on-SiC 射频器件加速渗透，逐步取代硅基 LDMOS，SiC射频器件市场规模有望从 2020年的8.92 亿美元增长至 2025 年的21.21亿美元，对应CAGR为18.9。下游SiC功率及射频器件高速增长的需求也将带动SiC材料市场规模快速成长，预计将由 2020年的5.92亿美元增长至 2025年的29.90 亿美元，对应 CAGR为38.2。图表2 全球碳化硅器件市场规模预测图表3 碳化硅器件下游应用拆分（2025E）资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测资料来源Yole，Omdia，华泰研究预测碳化硅衬底半绝缘型导电型氮化镓外延射频器件 5G 通信、国防等碳化硅外延功率器件新能源汽车、工控、光伏 / 风电等衬底外延器件应用 0 10 20 30 40 50 60 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 百万美元全球SiC器件市场规模同比增速（右）新能源汽车 50 工控 5 新能源发电 9 射频 36 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 5 科技我们认为碳化硅加速渗透的核心驱动力为新能源汽车。根据我们的测算，2020年全球新能源汽车SiC器件及模块市场规模为2.7亿美元，预计到 2025年达30.1亿美元，对应CAGR 为 62.3，占全球碳化硅器件市场规模将达到 50。目前应用碳化硅的包括特斯拉、比亚迪中高端车型等，主要场景为主逆变器/OBC，我们预计至2025年SiC渗透率有望达38/43，我们认为其主要驱动力为 1）特斯拉、比亚迪、蔚来、小鹏等头部新能源车厂的“示范效应”； 2）碳化硅器件价格下降后带来系统经济效益；3）800V架构有望成为重要催化剂，1200V SiC在高压下较 IGBT性能优势更为明显。图表4 全球碳化硅功率器件市场规模预测图表5 全球新能源汽车SiC市场规模预测资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测资料来源Marktlines，华泰研究预测衬底和外延 SiC 为产业链核心环节，国内有效产能不足致中短期供不应求态势。据 CASA Research数据显示，在传统硅基器件中，硅片前道处理附加价值量达到 80，衬底和外延环节仅占 11；而在碳化硅器件的成本构成中，衬底和外延占比分别为 50和25，合计达到 75，为产业链中价值量最高环节。国内厂商国产碳化硅衬底质量在部分参数上比肩国际龙头，但在单晶性能一致性、成品率、成本等方面仍存在不小差距，此外积极进行衬底迭代，开始研发 8英寸衬底。我们观察到Wolfspeed、ROHM等海外龙头厂商加速扩产，国内厂商远期规划年产能超过 420 万片。但在另一方面，受衬底良率及质量等因素影响，国内实际产能尤其是导电型衬底或严重不足，我们认为中短期内全球 SiC 衬底市场仍将维持供不应求的态势。与市场不同的观点我们更加看好新能源车对 SiC 渗透的催化作用，同时我们认为国内导电型衬底供需缺口将维持相当长时间。市场普遍预期新能源车、光伏、风电、工控等下游对高压、高温、高频等场景需求将驱动 SiC 的加速渗透。我们认为全球新能源汽车 SiC 市场成长速度将高于市场预期，SiC器件及模块将在主逆变器及 OBC中实现广泛应用，主要由于成本下探、800V 架构时代以及头部车厂的带头作用，我们预计2025年全球新能源车SiC器件市场规模将达 30.1亿美元，在SiC器件市场占比达到 50，为第一大细分领域。在新能源车的强劲需求带动下，其对导电型碳化硅衬底的需求随之高涨，我们测算 2025 年全球新能源汽车消耗 SiC 衬底数量将达到 199.6 万片/年，考虑到当前有效产能仍然稀缺，预计供需偏紧格局将保持相当长时间。 0 20 40 60 80 100 120 140 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E （百万美元）全球SiC功率器件市场规模同比增速（右） 0 20 40 60 80 100 120 140 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 百万美元全球新能源汽车SiC市场规模同比增速（右）免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 6 科技碳化硅为第三代半导体材料，引领功率及射频领域革新碳化硅较硅更能满足高温、高压、高频等需求，下游应用领域广泛碳化硅属于第三代半导体材料，具备禁带宽度大、热导率高、临界击穿场强高、电子饱和漂移速率高等特点。碳化硅为第三代半导体材料典型代表，相较于硅材料等前两代半导体材料，其禁带宽度更大，在击穿电场强度、饱和电子漂移速率、热导率以及抗辐射等关键参数方面有显著优势。基于这些优良特性，碳化硅衬底在使用极限性能上优于硅衬底，可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求。因此，碳化硅材料制备的射频器件及功率器件可广泛应用于新能源汽车、光伏、5G通信等领域，是半导体材料领域中具备广阔前景的材料之一。图表6 半导体材料物理特性对比图表7 主要功率分立器件所处的功率及频率区间资料来源英飞凌，华泰研究资料来源ROHM，华泰研究碳化硅用于制作功率及射频器件，产业链包括衬底制备、外延层生长、器件及下游应用。根据电化学性质不同，碳化硅晶体材料分为半绝缘型衬底（电阻率高于 105Ω·cm）和导电型衬底（电阻率区间1530mΩ·cm）。不同于传统硅基器件，碳化硅器件不可直接制作于衬底上，需先使用化学气相沉积法在衬底表面生成所需薄膜材料，即形成外延片，再进一步制成器件。通过在半绝缘型碳化硅衬底上生长氮化镓外延层制得碳化硅基氮化镓外延片，可制成 HEMT 等微波射频器件，适用于高频、高温工作环境，主要应用于 5G 通信、卫星、雷达等领域。在导电型碳化硅衬底上生长碳化硅外延层制得碳化硅外延片，可进一步制成碳化硅二极管、碳化硅 MOSFET 等功率器件，适用于高温、高压工作环境，且损耗低，主要应用于新能源汽车、光伏发电、轨道交通、智能电网、航空航天等领域。图表8 碳化硅的主要器件形式及下游应用资料来源天科合达招股说明书，华泰研究 GT O IG BT 模块 IGBT 单管 MOSFET 100W 1kW 10kW 100kW 1MW 10 M W 功率 10H z 1k H z 1MHz 频率 SiC MOSFET SiC 模块 G aN HEM T 高频、高压碳化硅衬底半绝缘型导电型氮化镓外延射频器件 5G 通信、国防等碳化硅外延功率器件新能源汽车、工控、光伏 / 风电等衬底外延器件应用免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 7 科技国内外厂商积极布局碳化硅，产业链日趋完善。以碳化硅材料为衬底的产业链主要包括碳化硅衬底制备、外延层生长、器件及模组制造三大环节。伴随更多厂商布局碳化硅赛道，产业链加速走向成熟。目前，碳化硅行业企业形成两种商业模式，第一种覆盖完整产业链各环节，同时从事碳化硅衬底、外延、器件及模组的制作，例如Wolfspeed、Rohm；第二种则只从事产业链的单个环节或部分环节，如Ⅱ-Ⅵ仅从事衬底及外延的制备，英飞凌则只负责器件及模组的制造。当前，国内的碳化硅生产厂商大多属于第二种商业模式，聚焦产业链部分环节。图表9 碳化硅产业链结构及相关公司资料来源各公司官网，华泰研究图表10 产业链主要上市公司估值表（数据截至 3月25日）代码公司交易货币收盘价总市值 PE（倍） PB（倍） PS（倍） ROE（）（交易货币）（百万元） 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E 2022E 2023E WOLF US Wolfspeed USD 112.70 88,768.74 -181.77 805.00 5.46 5.42 19.11 13.44 -7.65 -3.58 6963 JP ROHM JPY 9560.00 51,305.77 16.68 15.37 1.17 1.12 2.22 2.07 7.07 7.30 IIVI US II-VI USD 73.43 49,768.14 20.57 16.96 2.15 1.95 2.41 2.16 10.48 11.26 4004 JP 昭和电工 JPY 2440.00 23,507.20 10.89 6.85 0.81 0.75 0.32 0.31 8.85 13.05 6503 JP 三菱电机 JPY 1435.50 321,446.15 15.94 13.94 1.07 1.01 0.68 0.66 7.87 8.46 IFX GR 英飞凌 EUR 30.57 290,883.65 18.09 16.52 3.14 2.79 3.05 2.80 18.85 16.75 STM US ST USD 44.50 257,123.47 13.91 12.90 3.33 2.65 2.68 2.51 28.24 22.00 ON US 安森美 USD 63.81 175,904.89 15.23 14.31 4.44 3.86 3.61 3.42 34.79 31.88 600703 CH 三安光电 CNY 25.58 114,581.55 37.26 27.90 3.37 3.05 6.86 5.37 9.25 11.08 688234 CH 天岳先进-U CNY 61.07 26,242.45 223.95 156.83 5.55 5.35 34.57 24.66 2.66 3.74 600745 CH 闻泰科技* CNY 94.33 117,567.05 24.96 16.84 3.19 2.72 1.46 1.14 12.99 15.23 688396 CH 华润微* CNY 57.80 76,301.31 32.47 30.91 4.50 3.85 6.87 5.95 15.39 14.75 603290 CH 斯达半导* CNY 391.99 66,875.87 108.28 70.00 22.98 18.33 25.23 17.71 24.67 26.22 600460 CH 士兰微 CNY 53.51 75,774.00 50.62 40.26 10.06 8.18 7.62 5.95 25.78 20.83 002371 CH 北方华创* CNY 286.00 150,384.14 94.39 66.36 11.67 10.18 11.01 8.39 12.99 14.91 300316 CH 晶盛机电 CNY 59.82 76,956.92 32.98 25.88 8.36 6.50 8.01 6.34 26.56 26.07 688200 CH 华峰测控* CNY 452.66 27,761.07 45.04 34.48 8.69 6.97 21.11 15.77 20.56 22.33 688711 CH 宏微科技 CNY 107.00 10,538.79 106.24 66.19 13.38 11.22 13.50 9.13 20.82 24.82 688187 CH 时代电气 CNY 60.72 66,828.85 32.95 27.93 2.62 2.42 4.95 4.34 8.09 8.71 注标*公司数据为华泰预测，其余境外公司数据为彭博一致预期，境内公司数据为万得一致预期资料来源Wind，Bloomberg，华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 8 科技 SiC较 IGBT具备耐高压、低损耗和高频三大核心优势 SiC MOSFET较 IGBT可同时具备耐高压、低损耗和高频三大优势。1）碳化硅击穿电场强度是硅的十余倍，使得碳化硅器件耐高压特性显著高于同等硅器件。2）碳化硅具有3 倍于硅的禁带宽度，使得 SiC MOSFET 泄漏电流较硅基 IGBT大幅减少，降低导电损耗。同时， SiC MOSFET 属于单极器件，不存在拖尾电流，且较高的载流子迁移率减少了开关时间，开关损耗因此得以降低。根据Rohm 的研究，相同规格的碳化硅MOSFET 较硅基IGBT的总能量损耗可大大减低 73。3）涵盖MOSFET自身特点，较IGBT具备高频优势。此外，据Wolfspeed研究显示，相同规格的碳化硅基 MOSFET与硅基MOSFET相比，其尺寸可大幅减少至原来的1/10。图表11 碳化硅MOSFET（1000V）的厚度相较硅基能够大幅降低图表12 相比IGBT，SiC-MOSFET能够减少 73的损耗资料来源Wolfspeed，华泰研究资料来源应用材料，华泰研究碳化硅助力新能源汽车实现轻量化及降低损耗，增加续航里程。1）碳化硅较硅拥有更高热导率，散热容易且极限工作温度更高，可有效降低汽车系统中散热器的体积和成本。同时， SiC材料较高的载流子迁移率使其能够提供更高电流密度，在相同功率等级中，碳化硅功率模块的体积显著小于硅基模块，进一步助力新能源汽车实现轻量化。2）SiC MOSFET 器件较硅基IGBT 在开关损耗、导电损耗等方面具备显著优势，其在新能源汽车的应用可有效降低损耗。根据丰田官网，丰田预测 SiC MOSFET 的应用有助于提升电动车的续航里程约 5-10。3）由于 SiC 材料具备更高的功率密度，所以同等功率下，SiC 器件的体积可以缩小至1/2甚至更低；4）由于SiC MOSFET的高频特性，SiC的应用能够显著减少电容、电感等被动元件的应用，简化周边电路设计。 0 20 40 60 80 100 120 S i-IGB T S I C - MOS FE T 损耗（ W ）导电损耗关闭开关损耗打开开关损耗相比于 Si - I GB T ， S i C - M OSF E T 整体损耗可降低 73 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 9 科技图表13 碳化硅的性能优势资料来源Rohm，英飞凌，Wolfspeed，华泰研究图表14 碳化硅性能优势助力新能源汽车实现续航里程提升资料来源Rohm，英飞凌，Wolfspeed，丰田，华泰研究 0 1 2 3 Si S iC 电子漂移速度 1 0 7 c m / s 0 1 2 3 4 Si S iC 热导率 W / c m. K 高温工作 3X 2X 高频工作 0 1 2 3 Si S iC 击穿场强 M V / c m 高压工作 7X 模块小型化同规格模块 S iC 仅为 Si 的 1 /2 简化周边被动元件 S iC 可大幅减少周边被动元件数量达 70 冷却系统小型化 SiC 可简化散热系统，使整体系统体积减少 70 S iC 提升汽车续航 5 - 10 高击穿场强低压降、无拖尾电流、减少开关时间降低功耗宽禁带高工作结温高热导率简化散热系统高频工作高电子漂移速度高载流子迁移率简化周边被动元件高电子密度高功率密度器件小型化小型化、轻量化禁带宽度击穿电场饱和漂移速度熔点热导率 Si Si C G a N 耐高温耐高压高频转换免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 10 科技从特斯拉的方案来看，主逆变器采用 SiC能显著降低损耗和提升功率密度。特斯拉Model 3 在主逆变器中率先采用 SiC方案（搭意法半导体的 SiC MOSFET 模组），替代原先Model X 主逆变器方案（搭载英飞凌的IGBT 单管）。对比产品参数可知，所用 SiC MOSFET的反应恢复时间和开关损耗均显著降低。同时，根据SystemPlus consulting的拆解报告，Model 3 主逆变器上有 24个SiC模块，每个模块内含 2颗SiC裸晶，共用到48颗SiC MOSFET，如果仍采用 Model X的IGBT，则需要54-60颗。该方案使得Model 3主逆变器的整体结构更为简洁、整体质量和体积更轻、功率密度更高。图表15 特斯拉使用SiC MOSFET与IGBT产品性能参数对比注特斯拉 Model 3 所使用的意法半导体原产品已下架，无法找到具体参数，使用相同规格产品参数代替分析资料来源英飞凌，意法半导体，华泰研究免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 11 科技全球SiC市场处于高速成长阶段，国内厂商存广阔替代空间乘碳中和之东风，2025年市场规模有望较2020年翻5倍 2020年全球SiC器件市场规模达11.84亿美元，预计到2025年有望增长至59.79亿美元，对应CAGR为 38.2。根据我们的测算，在碳中和趋势下，受益于 SiC在新能源汽车、光伏、风电、工控等领域的持续渗透，SiC 功率器件市场规模有望从 2020 年的 2.92 亿美元增长至2025年的38.58亿美元，对应CAGR为67.6；5G、国防驱动 GaN-on-SiC射频器件加速渗透，逐步取代硅基 LDMOS，SiC射频器件市场规模有望从 2020年的8.92亿美元增长至 2025年的21.21亿美元，对应 CAGR为 18.9。下游 SiC 功率及射频器件高速增长的需求也将带动 SiC 材料市场规模快速成长，按照SiC 材料在SiC 器件中价值量占比 50计算（根据 CASA），预计将由2020年的5.92亿美元增长至2025年的29.90亿美元，对应CAGR为38.2。图表16 全球碳化硅器件市场规模预测图表17 全球碳化硅材料市场规模预测资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测图表18 全球碳化硅功率器件市场规模预测图表19 全球碳化硅射频器件市场规模预测资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测资料来源Yole，Marklines，华泰研究预测从下游领域来看，我们认为新能源汽车为 SiC市场的核心驱动力。新能源汽车逐步向 800V 架构时代迈进，SiC相比于IGBT 在耐高压、耐高温、频率、损耗、质量体积等方面优势更加明显。同时随着全球产能开出及良率提升，SiC价格下探将驱动其在新能源车中的逆变器、 OBC 等部件中加速渗透。根据 Wolfspeed 和我们的测算，2020 年全球 SiC 器件市场规模中，新能源汽车领域占比约为 22.51，随着SiC在主逆变器和OBC中的加速渗透，我们预计到 2025年占比将提升至 50.26，为第一大驱动力。此外，基于SiC 较 IGBT 的性能优势，随着 SiC 器件及模块成本的下降，我们预计 SiC 在光伏、风电等新能源发电领域渗透率也将逐步提升，预计市场规模占比到2025年提升至8.84；工控市场规模占比到 2025 年提升至 5.43。 0 10 20 30 40 50 60 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 百万美元全球SiC器件市场规模同比增速（右） 0 10 20 30 40 50 60 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E （百万美元）全球SiC材料市场规模同比增速（右） 0 20 40 60 80 100 120 140 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500 4,000 4,500 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E （百万美元）全球SiC功率器件市场规模同比增速（右） 0 5 10 15 20 25 30 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E （百万美元）全球SiC射频器件市场规模同比增速（右）免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 12 科技图表20 碳化硅器件下游应用拆分（2020A）图表21 碳化硅器件下游应用拆分（2025E）资料来源Yole，Omdia，华泰研究预测资料来源Yole，Omdia，华泰研究预测海外厂商普遍看好SiC市场空间，相关业务业绩展望乐观 Wolfspeed 看好碳化硅器件与材料广阔市场空间,预计 2026 年将分别突破 89/17 亿美元。（1）碳化硅器件方面，Wolfspeed预计2022年市场规模将达到 43亿美元，2024 年进一步增长至 66 亿美元，并于 2026 年突破 89 亿美元。碳化硅器件市场增长驱动力主要来自电动汽车、射频、工业及能源领域，其中，在电动汽车大势所驱背景下，碳化硅材料在 400V 和800V充电架构中的优势日益凸显，Wolfspeed预计2026年汽车器件将占据超 50的市场规模，2023-2026年CAGR达30；此外，随成本下降，碳化硅器件在工业市场的应用将更加广泛，Wolfspeed预计远期有望创造超 400亿美元市场空间。（2）碳化硅材料方面， Wolfspeed认为市场供应将持续增加，但产能仍将供不应求，Wolfspeed预计2022年碳化硅材料市场达 7 亿美元，2024 年进一步增长至 12 亿美元，并于 2026 年突破 17 亿美元， 2022至2026年增长近2.5倍。同时，公司预期 150mm向200mm工艺节点的转变将带来成本优化，进一步促进市场需求扩增。图表22 Wolfspeed对全球SiC器件市场规模的预测图表23 Wolfspeed对全球SiC材料厂商市场规模的预测资料来源Wolfspeed，华泰研究资料来源Wolfspeed，华泰研究新能源汽车 23 工控 2 新能源发电 0 射频 75 新能源汽车 50 工控 5 新能源发电 9 射频 36 1,600 3,200 4,600 2,100 2,400 2,900 600 1,000 1,400 0 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 2022 2024 2026 汽车射频工业能源（百万美元） 0 200 400 600 800 1,000 1,200 1,400 1,600 1,800 2022 2024 2026 功率射频 USD mn 700m 1,200m 1,700m 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 13 科技市场空间逐步打开，碳化硅材料及器件主要供应商业绩展望乐观。Wolfspeed 为全球碳化硅材料及器件龙头供应商之一，据 Yole及Wolfspeed测算，Wolfspeed在碳化硅材料市场份额长期稳定在60以上。根据Wolfspeed 2QFY22财报，截止2021年11月，与意法半导体、英飞凌、安森美等客户签订的长期意向订单达 13亿美元。Wolfspeed预计在电动汽车及 5G 等终端对碳化硅器件的强劲需求驱动下，2024 财年公司营收有望达 15 亿美元， 2026 财年增长至 21 亿美元。英飞凌同样为推动半导体行业从硅基向碳化硅基发展的核心力量之一，公司测算 2021年碳化硅相关收入为 2亿美元，预期2025年将突破 10亿美元，占据全球市场 30市场份额。此外，安森美和意法半导体预期公司碳化硅相关收入将分别于2023年和2024年突破10亿美金。图表24 Wolfpseed对FY24和FY26的收入预测图表25 英飞凌SiC相关收入预测资料来源Wolfspeed，华泰研究资料来源英飞凌，华泰研究竞争格局衬底及外延市场集中度高，器件领域海外厂商占绝对主导碳化硅衬底市场高度集中，Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ全面领先。碳化硅衬底为碳化硅产业链核心环节，据Yole数据，2020年半绝缘型碳化硅衬底和导电型碳化硅衬底市场规模分别达1.82亿、 2.76 亿美元。其中，1）Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ、山东天岳三家寡头垄断半绝缘型碳化硅衬底市场。2020 年 Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ及山东天岳占据 98市场份额，市场高度集中。从产品规格上看，Wolfspeed已实现4英寸及6英寸产品量产并开始建设8英寸产线，国内厂商山东天岳虽市占率行业领先，但公司预计 2023 年方能实现 6 英寸产品量产，仍存在一定差距。2）导电型碳化硅衬底市场Wolfspeed一家独大。Wolfspeed凭借较早布局先发优势，在良率及产能上遥遥领先，2020年占据60市场份额，Ⅱ-Ⅵ以11市场份额位居第二。图表26 半绝缘型碳化硅衬底市场份额情况（2020年）图表27 导电型碳化硅衬底市场份额情况（2020年）资料来源Yole，华泰研究资料来源Yole，华泰研究 0 500 1,000 1,500 2,000 2,500 FY2024 FY2026 材料器件（USD mn） 1,500M 2,100M Ⅱ-Ⅵ 35 Wolfspeed 33 山东天岳 30 其他 2 Wolfspeed 60 Ⅱ-Ⅵ 11 其他 29 免责声明和披露以及分析师声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 14 科技 Wolfspeed、Showa Denko双寡头垄断碳化硅外延片市场。碳化硅外延片属于行业产业链中间