电子行业深度报告：碳化硅车型密集发布，关注国产衬底厂商扩产、器件厂商上车进展

证券研究报告·行业深度报告·电子 东吴证券研究所 1 / 42 请务必阅读正文之后的免责声明部分 电子行业深度报告 碳化硅车型密集发布，关注国产衬底厂商扩产、器件厂商上车进展 2023年11月21日 证券分析师 马天翼 执业证书：S0600522090001 maty@dwzq.com.cn 研究助理 李璐彤 执业证书：S0600122080016 lilt@dwzq.com.cn 行业走势 相关研究 《华为赋能自动驾驶，国内智驾产业发展加速》 2023-11-08 《库存去化与AI PC浪潮加速PC行业复苏，华为PC份额提升趋势明显》 2023-10-29 增持（维持） [Table_Tag] 关键词：#新产品、新技术、新客户 #稀缺资产 [Table_Summary] 投资要点 ◼ 800V车型密集发布，碳化硅是800V高压快充标配。碳化硅耐高压特性适配800V高压快充车型，同时SiC方案可实现新能源汽车三电系统降本、增效。23年有小鹏G6、极氪X、智己LS6等多款20-25万元价格段的标配碳化硅车型上市，可见新势力车企的高性能策略已强势拉动碳化硅渗透，未来仍将有同价格段车型如极氪007等上市。碳化硅市场未来将由新能源汽车主导拉动，预计2028年全球市场规模有望达到66亿美元，22-28年CAGR高达32% ◼ 衬底端，国产产能释放拉动降本，重视各厂商产能实际交付能力。1）SiC价格较高限制应用放量，21年衬底占成本比例约46%、是产业链的核心降本环节，24-25年国产衬底厂商市场释放是产业链降本、打开需求空间的关键时点。2）根据Yole数据，2022年全球碳化硅衬底市场中，Wolfspeed、II-VI和SICrystal三家合计占据约72%市场份额，国产厂商天科合达、天岳先进加速追赶，22年导电型衬底合计实现营收1.04亿美元，合计占比15%，同比+5pct。3）尽管各国产厂商规划产能增速极高，但由于碳化硅衬底存在降低缺陷密度等技术门槛，因此并非所有规划产能均能如期实际交付，部分厂商未来可能出现技术落后将导致盈利能力不佳，从而放缓扩产节奏，尾部厂商将主动或被动完成产能出清。 ◼ 器件端，国产厂商研发、扩产并举，24年有望成为国产化元年。1）根据Yole数据，2021年SiC市场份额前五厂家均为欧美日企业，合计占据93%的市场份额，其中意法半导体依靠与特斯拉的合作占据全球40%的市场份额。2）国产设计厂商持续推出导通电阻更低、性能更优的碳化硅芯片产品，同时传统设计公司已开始涉足碳化硅晶圆制造产线建设，拟完成碳化硅IDM能力构建。国产代工厂商持续提升工艺平台能力、扩建产能。3）可比国产IGBT上车历史，凭借供应本土化优势，国产碳化硅模块厂商有望加速上车，24年有望成为器件国产化元年。 ◼ 投资建议：碳化硅市场高增长趋势吸引业界激进投资，远期规划产能合计数已超远期需求，未来供过于求将导致尾部厂商被出清，技术（降本能力）、产能（有效产能）、客户关系为决定竞争格局的关键要素。建议关注具备技术、客户先发优势的国产厂商，推荐天岳先进（衬底龙头扩产、拓客并举，业绩拐点将至），建议关注晶升股份（长晶炉）、中芯集成（代工厂）、斯达半导（器件）等。 ◼ 风险提示：碳化硅在车端、桩端渗透不及预期风险；国产化进度不及预期风险；扩产进程不及预期风险；价格战的风险。 -10%-8%-6%-4%-2%0%2%4%6%8%10%12%14%2022/11/212023/3/222023/7/212023/11/19电子沪深300 请务必阅读正文之后的免责声明部分 东吴证券研究所 行业深度报告 2 / 42 内容目录 1. 解决里程焦虑，碳化硅是新能源汽车800V高压快充标配 ........................................................... 5 1.1. 新能源汽车：特斯拉引领主驱搭载碳化硅，其他主流厂商上车潮渐进............................. 6 1.2. 充电桩：800V车型渗透，桩端升压、提效需求拉动碳化硅应用 ..................................... 10 1.3. 光伏：应用碳化硅可提升光伏逆变器转换效率，二极管率先开启渗透........................... 12 2. 产业链各环节迈向国产化，技术、产能、客户三要素制胜 ........................................................ 14 2.1. 衬底：国产衬底产能释放拉动降本，重视各厂商产能实际交付能力............................... 15 2.2. 长晶炉：受益于国内衬底厂商扩产潮，碳化硅长晶炉需求高增长................................... 20 2.3. 外延：外延炉逐步国产化，上游衬底、下游代工厂商均向外延环节延伸....................... 23 2.4. 器件：国产厂商技术研发、产能扩建并举，24年有望成为国产化元年.......................... 25 3. 海外大厂风向标 ................................................................................................................................ 28 3.1. 扩产：海外大厂积极扩建碳化硅产能，产业链上下游合作、收购频发........................... 28 3.2. 技术：8英寸普及尚需时日，平面与沟槽器件结构共存.................................................... 31 3.3. 衬底龙头Wolfspeed稳中向好，海外大厂均积极看待行业前景........................................ 33 4. 投资建议：关注具备技术、客户先发优势的国产厂商 ................................................................ 35 4.1. 天岳先进：国产碳化硅衬底龙头扩产、拓客并举，业绩拐点将至................................... 35 4.2. 晶升股份：国产碳化硅长晶炉龙头，受益三安、F等大客户扩产 ................................... 37 4.3. 中芯集成：国产车规级代工龙头，扩产碳化硅、功率IC打开长期空间......................... 38 4.4. 斯达半导：国产IGBT模块龙头，自主芯片的碳化硅主驱模块小批量 ........................... 39 5. 风险提示 ............................................................................................................................................ 41 请务必阅读正文之后的免责声明部分 东吴证券研究所 行业深度报告 3 / 42 图表目录 图1： 碳化硅器件分应用领域市场规模预测（单位：亿美元）....................................................... 6 图2： SiC器件和Si器件能量损耗对比 .............................................................................................. 6 图3： SiC器件的应用可减小主驱系统体积........................................................................................ 6 图4： 碳化硅渗透率预测....................................................................................................................... 9 图5： 碳化硅车型销量预测（单位：万辆）....................................................................................... 9 图6： SiC器件适配高功率充电模块需求.......................................................................................... 10 图7： 采用Vienna PFC转换器拓扑的纯电动车三级充电桩 ........................................................... 11 图8： 采用SiC二极管替代Si二极管有望使效率提升0.3% .......................................................... 13 图9： SiC MOSFET可以改善光伏逆变器性能 ................................................................................. 13 图10： SiC的主要替代方案................................................................................................................ 13 图11： 碳化硅产业链各环节现状 ....................................................................................................... 15 图12： 碳化硅产业链........................................................................................................................... 15 图13： 碳化硅衬底制造的主要难点................................................................................................... 16 图14： 2021年碳化硅功率器件成本结构.......................................................................................... 16 图15： 21-22年全球SiC衬底市场格局 ............................................................................................ 16 图16： 衬底晶体缺陷图示....................................................................................................