《科创板日报》（编辑，郑远方），6日晚间，天岳先进披露IPO战略投资者缴款认购结果，其中上汽集团获配4975.12万元，广东小鹏汽车科技获配4975.12万元。此外，广汽集团、宁德时代分别通过旗下机构——广祺柒号、问鼎投资——参与了本次IPO。

天岳先进能够赢得如此豪华的战投阵容，与公司所处赛道息息相关。其主营第三代半导体碳化硅（SiC）衬底材料，主要产品包括不同尺寸的半绝缘型和导电型SiC衬底。其中，半绝缘型产品主要应用于信息通讯等领域，而导电型衬底的主要应用领域之一便是新能源汽车。

目前，半绝缘型SiC衬底是公司主要收入来源，不过本次科创板IPO募投项目则集中于6英寸导电型衬底扩产。

值得一提的是，最近另一家SiC衬底厂商同光股份同样获得了车企的投资。长城汽车作为领投方入股同光股份，聚焦SiC在新能源汽车产业的应用。同光股份第一个扩产项目涞源工厂已于去年投入运行；同时，公司还在规划继续推进扩产，预计SiC单晶衬底年产能可达60万片。

车企争夺碳化硅逻辑何在？

天风证券给出数据，相较于硅（Si）材料，使用SiC后可节约能源相当于：1）每辆轿车每年节省5.5桶油量；2）每年减少690kg CO2排放。三安光电副总经理陈东坡则预计，在2023-2024年，长续航里程的车型基本上80-90%、甚至100%都将导入SiC器件。

同月，小鹏G9正式发布，成为国内首款基于800V SiC平台的量产车；而长城沙龙汽车首款车型机甲龙，也表示支持800V超级快充；上汽大众日前也已完成“三合一”电桥试制，可有效提升车辆续航里程，未来将搭载在ID.4 X车型上。

值得一提的是，此前SiC成本高于Si一直是外界诟病之处。不过，如今SiC成本已在逐步降低，且安信证券指出，SiC效能提升给整车所带来的降本效应可抵消器件本身的成本增加，采用SiC器件并不会提高整车成本。

另一方面，不同于传统Si材料，SiC衬底材料成本在总成本中占比近五成。例如，SiC 6英寸晶圆总成本约6400元，其中衬底+外延价值量在3840元左右。

同时，由于供应链、技术、专利壁垒高企，集邦咨询化合物半导体分析师龚瑞骄也在日前指出，衬底是SiC晶圆产能的关键制约点，未来取得SiC衬底资源将成为进入下一代电动车功率器件的入场门票。 

物联网驱动的电动化和智能化带来功率半导体新周期

功率半导体下游应用全面开花，电动车和光伏/风电新能源领域需求激增

在全球分立器件的下游需求中汽车占比最高，达到 35%左右，国内市场中汽车行业对于分立器件的用量占比为 27%。以 MOSFETs 为代表的中低压分立器件广泛应用于汽车的电动天窗、雨刮器、安全气囊、后视镜等 领域，纯电汽车的车载充电机（OBC）、DC-DC 转换器对于 MOSFETs的需求进一步增加。另外汽车车灯转为 LED 大灯以后，MOSFETs 的需求量从原来每个车灯需要 1 颗增加至 18 颗，很多造车新势力热衷的车顶和侧边 渐变玻璃对于 MOSFETs 的需求也在增长。

传统燃油车中仅有少量的 IGBT 单管用于发动机点火器，纯电汽车的动力系统转为电池以后，IGBT 模块成 为电驱系统中逆变器的标配，此外新能源汽车在车载充电机（OBC）、DC-DC 升压器、电空调驱动也需要用到 IGBT 单管。根据产业链调研与我们测算，四驱版本的纯电车型前后双电机各需要 18 颗 IGBT，车载充电机需要 4 颗，电动空调 8颗，合计一台电动车需要 48 颗 IGBT 芯片。

根据 Strategy Analytics 测算，传统燃油车功率半导体用量仅为 71 美元，48V 轻混车型功率半导体价值量增值至 90 美元，而纯电车型的功率半导体用量增幅高达 364%，大幅上涨至 330 美元。

双碳政策下，以光伏和风电为代表的新能源发电的装机量大幅增长，太阳能发电中 DC-DC 直流转换器和 光伏逆变器均需要用到 IGBT 作为功率开关。其中逆变器的效率很大程度上取决于设计使用的元器件，元器件 的性能可以由功率损耗来衡量，功率损耗分为导通损耗和开关损耗。相较于 MOSFETs 而言，IGBT 适用于较低 开关频率和大电流的应用，大电流下 IGBT 的导通损耗比 MOSFET 更低，MOSFET 有能力满足高频、小电流的应用，具有更低的开关损耗，更适合开关频率在 100KHz 以上的逆变器模块。

从逆变器类别来看，由于微型及单相逆变器功率较小，一般采用 IGBT 单管方案为主，高功率三相逆变器 则采用 IGBT 模块，低功率三相逆变器则两种方案都有采用。目前集中式光伏逆变器成本在 0.16-0.17 元/W，组 串式光伏逆变器成本在 0.2 元/W 左右，总体光伏逆变器成本在 0.2 元/w，IGBT 模块占光伏逆变器的成本比例约 为 15%，每 GW 对应功率半导体的价值量约为 0.3 亿-0.4 亿元。

除了电动车和光伏发电两大驱动力以外，智能家居中也大量用到功率半导体的分立器件，比如多功能扫地 机器人。在一个扫地机中，可能会有不同的部分用到这样的功率分立器件：无线充电、电池管理系统、音频放大器、吸尘器、清洁系统电机控制、移动电机控制等，由于功能不同，所需要的 MOS 也不尽相同，大约在 2-6 颗不等。

功率半导体行业竞争格局

全球功率半导体行业市场规模在 2019 年达到 464 亿美元，相较于上一轮高景气周期的 2018 年同比下滑 3.53%。2020 年和 2021 年在疫情影响全球进入“居家办公模式”，服务器和 PC 的强劲复苏叠加高景气的电动车 和新能源发电需求刺激，功率半导体行业迎来拐点。SIA 预计 2021 年全球半导体的销售额将达到 5530 亿美元， 创下新高，同比增长 25.6%，全球功率半导体龙头厂商英飞凌 Infineon，恩智浦 NXP，意法半导体 STM，安森 美 ON semi，2021 年前三季度分别成长 32.5%，31.43%，31.8%和 28.5%，我们预计全球功率半导体的行业增速 预计在 2021 年有望达到 30%，市场规模将接近 600 亿美元。从全球功率半导体分立器件需求结构来看，汽车是 需求最大的领域，占比达到 35%，其次是工业和消费电子领域，需求占比分别为 27%和 13%。

功率半导体行业供需分析

假设 2030 年全球汽车销量达到 1 亿辆，如果 50%的燃油车替换为电动车，对应约 5000 万辆电动车，按照 单车功率半导体价值量为 400 美元计算，预计全球车规功率半导体市场规模达到 200 亿美元，如果国内电动车 市场占全球的 50%，那么 2030 年国内车规功率半导体市场空间将达到 100 亿美元。存量市场 2021 年全球功率 半导体市场规模将增长至 441 亿美元，国内需求占全球市场份额的 36%，2021 年市场规模有望达到 159 亿美元， 未来十年按照 5%的复合增速测算，存量市场如工控和家电领域的需求在 2030 年将达到 239 亿美元。光伏领域对于功率半导体市场需求为 30 亿美元，加总以后预计到 2030 年国内功率半导体市场空间达到 369 亿美元，对 应 2500 亿人民币左右的市场空间。

1 台新能源汽车平均消耗一片 8 英寸硅片，其中分立器件、IGBT 消耗 0.4 片，DMOS 占 0.1 片，IC 占了 0.5 片，主要是 MCU 和电源管理芯片，2021 年新能源汽车销量为 340 万台，同比增长 1.5 倍，预计 2022 年国内新 能源汽车销量达到 500 万辆，对应的增量需求为 160 万片 8 寸晶圆，折合 13~14 万片月产能，如果 2025 年国内 电动车销量达到 1000 万辆，对应增量需求为 54-55 万片月产能。

截止 2020 年 12 年全球晶圆产能约为 2082 万片/月（等效 8 寸），中国大陆晶圆产能占比为 15.3%，预计为 318.4 万片/月（等效 8 寸），国内主要晶圆厂 12 寸产能约 100 万片/月，8 寸产线约为 115 万片/月。其中我们统 计国内所有功率半导体厂商新增产线的产能增量，预计 2022 年全年新增功率半导体产能为 18 万片/月（等效 8 寸），如果假设 2022 年国内新增电动车销量为 200 万台，全球新增 500 万台电动车，所需要对应约 250 万片 8 寸的年产能，对应需要新增 20.8 万片月产能，而全球功率半导体的新增产能几乎都在中国，仅仅满足全球的电 动车的需求新增供给尚且不够，如果考虑光伏需要的产能则供应缺口进一步增加。

电动车爆发带来 IGBT 需求激增

1、电驱逆变器中的 IGBT

电驱系统是纯电汽车的核心，可以理解为传统燃油车的发动机，主要包含了逆变器（Inverter），减速器 （Gearbox）和电机(Motor)。逆变器中的电子电力控制器件如 IGBT/SiC MOSFET 将电池中的直流电转逆变为交 流电传送到三相电机，电机从 0rpm/min 开始输出峰值扭矩，但当电机转速高于恒扭矩区间时，电机扭矩就会有 所下降，所以这时就需要减速器的介入，减速器通过多级齿轮的传动即可实现降低转速、提升扭矩的效果，从 而满足车辆高速行驶时对扭矩的需求。电驱系统未来的发展趋势是高度集成化，目前主流的电驱采用三合一的 集成电驱，如果按照 2021 年 340 万台电动车的出货量测算，我们预计国内电驱市场容量为 221 亿元左右。

通常我们将交流转换为直流称为整流，反过来直流转换为交流则称为逆变，电动车的逆变器承担的核心职 能是将动力电池输出的直流电转换为交流电供驱动电机使用。纯电动汽车上的逆变器位于电机控制器（MCU 内）， 除了逆变器外，还有控制器一起组合在 MCU 内，MCU 是整个动力系统的控制中心。控制器是接受驱动电机的 需求信号，当车辆制动或者加速时，控制器控制变频器的频率升降使汽车行驶。逆变器接受动力电池输出的直 流电能，逆变成三相交流电提供给电机运转，在电动汽车制动过程中又起到制动回收电能的作用。

逆变器内部是由 6 个 IGBT 组成。电动车的功率半导体价值增量大部分来自 IGBT 模块，单 车 MOSFETs 才 400 元左右的价值量，1 个 IGBT 模块大概是 1000 元左右，目前 A0/A00 级电动车用 1 个逆变器， 1 个 IGBT 模块，如果是四驱的电动车一般采用 2 个模块，价值量为 2000 元左右，大巴车用 3 个模块，3000 左右，所以 IGBT 平均单车价值量在 2000 元人民币。

2、车载 OBC 用到的 IGBT

车载充电机是指固定安装在电动汽车上的充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力， 充电机依据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电 过程，通常车载充电机作为一个节点，挂在 CAN 总线上，通过 CAN 与整车控制器交换数据。充电器有许多 不同的功率等级，功率等级越高，充电时间就越短。这些充电器需要大量的交流电源，根据车载充电器的设计， 由单相或三相电源供电。依据全球可用的典型交流电源，已发展出四个通用功率等级，3.3kW 和 6.6kW 充电器 已成为基本构建块用于所有功率等级的充电器。11 kW 和 22 kW 充电器都是将三个单相单元结合起来，每个单 元运行三相中的一相。

来自电网的交流输入源被滤波、整流并馈送到一个多相 PFC 电路中。PFC 电路是开关电路，负责控制输入 正弦波的导通周期，以调节使输入电流与输入电压一致。这种电压-电流调节对交流电源产生一个高功率因数， 且需要通过大多数电力公司的调节。这过程分几个阶段，将传导损耗分散到一组更广泛的器件上。下一个模块 使用 H 桥转换器来降低直流电压，并将其传送到变压器的输入端。该块通常采用谐振 LLC 电路设计，且对变压 器施加的电压大小的控制使对电池功率的调节更简单。最后，对变压器的输出进行整流、滤波和连接到高压电 池。价值量方面，以 6.6KW 慢充为例，大概需要 20 多颗 IGBT 和 MOSFET 分立器件，总体成本在 300 元以下。

3、充电桩中的 IGBT 模块

充电桩按充电能力不同可以分为交流慢充和直流快充两大类，以处理不同的用电场景。一级充电桩是120 V、 输出 15 A 或 20 A 的交流充电桩，每充电 1 小时增加约 4 至 6 英里里程。二级充电功率有 3.3 kW、6.6 kW、9.6 kW、19.2 kW 四种功率级别，适用于输出电流分别达 20 A、20 A、50 A、100 A 的 240 V 交流电源插座。直流 快速充电(DCFC)桩的输入电压为 440 V 或 480 V，能在 30 分钟内充到 80%左右，用于公共充电桩。

充电桩将由现在主流的 60 kW、90 kW 发展到将来的 150 kW、240 kW，相应地充电桩电源模块将由现在的 15 kW、20 kW、30 kW 提高到将来的 40 kW、50 kW、60 kW，以缩短充满电的时间。例如，210 kW 电动汽车 充电点由 14 个 15 kW 模块组成，每个 15 kW 的电池充电器模块都是由 3 相交流 380 V 输入，经过 3 相 Vienna 功 率因数校正(PFC)后，电压升高到 800 V 直流电压，再经过高压 DC-DC 输出 250 V 至 750 V 直流电压。

Vienna 整流＋LLC 构成了充电桩的基本电路。如果考虑设备成本，使用 Si 基 IGBT 和超级结 MOSFET、 FRD（快恢复二极管）方案更具成本优势；如果需要高功率密度和高效率，碳化硅 MOS/SBD 方案更具性能优 势。PFC 部分更适合使用碳化硅器件，理由有二：其一，高温时导通电阻增加较少，能实现高效率，同时可抑 制发热，使用更小的散热板；其二，碳化硅器件的恢复损耗非常小，开关损耗较小，能够提高工作频率，有助 于输入线圈的小型化。作为硅器件解决方案，Si 基的超级结 MOS 和 IGBT 也是不错的替代方案。价值量方面， 慢充 20KW 以内用半桥工业 IGBT，单桩价值量在 200 元以内，如果采用超级快充 100KW 以上，超大功率的充 电桩会采用 SiC 方案，成本会成倍增加，整体价值量会提升至 1000 元以上。

IGBT 市场需求结构和市场需求预测

1、预计 2021 年全球市场规模约为 76.8 亿美元，车规需求快速增长

2019 年全球 IGBT 市场规模预计在 64 亿美元，2020 年略有下滑至 60.47 亿美元，2021 年市场开始快速复 苏，预计 2021 年全球 IGBT 市场规模将同比增长 20%，将达到 76.8 亿美元。从市场结构来看，IGBT 主要以 IPM 模块和 IGBT 模组形式为主，两者合计营收占比超过 76%，在分立单管和 IGBT 模块占比最高的是德国英飞凌， 市占率超过 30%，在 IPM 模块市场日本三菱市占率排在第一位，高达 32.7%。从 2020 年 IGBT 模块全球应用 占比来看，工业控制占比 33.5%，是目前 IGBT 最大的应用领域，新能源汽车占比 14.2%。未来，汽车电动化、 智能化推动车规级 IGBT 成为增长最快的细分领域。

根据集邦咨询的统计，2018 年中国 IGBT 市场规模预计为 153 亿人民币，相较 2017 年同比增长 19.91%， 2020 年受益于新能源汽车和光伏、风电等新能源发电领域需求的大幅增长，我国 IGBT 市场规模持续增长，我 们预计 2025 年国内 IGBT 市场规模将增加至 592 亿元，2020 到 2025 年复合增速 CAGR 为 27%。从需求结构进 行分析，2018 年国内 IGBT 需求占比最大的领域是新能源汽车，占比为 31%，紧随其后的是消费电子和工业控 制，市场规模占比分别为 27%和 20%。

2、新能源汽车销售快速增长，带动国内 IGBT 厂商崛起

根据中汽协的统计，2021 年预计中国新能源汽车销量将达到 340 万辆，相较于 2020 年 137 万辆新能源汽 车的销售，同比大增 148%。根据产业链调研，我们预计 2021 年国产厂商配套的新能源汽车占比提升，其中斯 达半导体配套汽车辆为 50 万套，占比 15%，比亚迪半导体主要配套同一集团旗下的比亚迪车型，根据公司 2020 年产能为 40 万套预计在车载 IGBT 市场占比 12%，随着中车时代电气一期产能的满产，预计配套电动车约 24 万辆占比 7%，特斯拉销售预估在国内销售量为 40 万，占比 12%，特斯拉的车型主要意法半导体供应 SiC 作为 逆变器的核心器件，英飞凌作为国内车载 IGBT 龙头厂商预计继续保持接近 50%的市占率，其他德国和日本的 厂商供应占比约为 13%。

2021 年 10 月开始，全球汽车领域缺芯情况逐渐缓解，我们预计 2022 年国内新能源汽车销量有望超过 500 万辆达到 550 万辆，同比成长 62%。通过我们的产业链跟踪与调研，国内厂商 IGBT 产线在 2021 年底相继投入 量产，预计 2022 年国内车载 IGBT 芯片市场格局将发生较大的变化。首先是市占率提升最明显的预计是中车时 代电气，由于公司月产能 2 万片的 8 寸线在 2021 年底已经投产，满产能够供应 200 万辆新能源汽车所需的 IGBT 模块，拉平全年预估公司车载 IGBT 配套的汽车为 106 万辆，市占率从 7%提升至 19%，其次是士兰微由于 12 寸 IGBT 产线投产，预计明年有望配套 20 万辆左右电动车，市占率达到 4%。美国安森美预计在 2022 年配套约 20 万辆左右的电动车，市占率预计为 4%。比亚迪和意法半导体的市占率预计将保持稳定，斯达和英飞凌的占 比将出现下滑。

3、IGBT 国产替代加速进行，2025 年市场空间将 500-600 亿

从投资功率半导体的角度，我们更看好的是 IGBT 领域的布局，一方面 MOSFET 的技术相对成熟，另一方面就是电车的增量功率需求也主要是 IGBT。2019 年到-2020年国内新能源汽车销售规模为 120-130 万台，增速 相对平稳，2021年国内新能源汽车销量达到 340 万台，按照单车功率半导体价值为 3000 元计算，对应约 102 亿左右的车载 IGBT 市场规模。预计到 2025年国内新能源汽车销售量将达到 1000 万台左右，对应需求空间约 为 300 亿左右（不考虑 SiC 对于 IGBT 的替代）。

光伏市场今年按照 200GW 的装机量测算，预计市场规模为 50亿人民币左右，预计 2025年光伏逆变器装机量将达到 400GW 左右，对应市场需求将达到 110 亿人民币。存量 市场主要是工业，家电和燃油车领域用到的 IGBT 需求，预计 2021 年市场规模约为 150 亿，工控领域占比较高， 预计为 100 亿人民币，如果未来 5年工控领域带动存量的IGBT 市场按照每年 5%左右的复合增速成长，预计 2025 年将达到 182 亿人民币。综合存量市场的工业和家电需求，加上高速增长的车载和光伏对于功率半导体的需求 大幅增长，预计到 2025年国内功率半导体市场规模将达到 592.3 亿元。2021 年车用 IGBT 才 60 亿规模，光伏 逆变器用 IGBT50 亿规模，乐观来看，车用 IGBT 增长空间还有 5 倍，光伏还有 2 倍，合计还有四倍的增长空间。

IGBT 供给紧平衡，2022 年产业进入爆发期

我们认为 2022 年国内 IGBT 产业进入爆发期，国产 IGBT 厂商在车载 IGBT 领域的替代进程会加速。一方 面国内新能源汽车 2022 年销量预期都比较乐观，市场预期平均增速在 50%以上，但是国外 IGBT 芯片厂商如英 飞凌和安森美等大厂的交期平均都在一年以上，同时海外如欧洲和美国的电动车市场也开始进入高速增长期， 这些国际大厂会优先保障本土供应。在供需偏紧的情况下，国产 IGBT 厂商对于国内电动车主机厂而言成为了 最重要的芯片供应保障，而且时代电气、士兰微和华虹半导体等厂商的 IGBT 产能已经在 2021 年底相继投产， 有望成为 IGBT 芯片国产化最受益的厂商。对于国内的 IGBT 厂商而言，最受益的厂商还是以 IDM 模式为主的 厂商，如比亚迪半导体，时代电气和士兰微。

我们认为市场对于 IGBT 芯片供给大幅开出以后导致 IGBT 芯片市场竞争加剧的担忧大可不必，我们梳理 了国内明年新增的 IGBT 产能，如果拉平 2022 年全年的 IGBT 供应增量，预计为 5.04 万片/月，如果考虑良率 等问题，预计实际产能不足 4 万片/月，对于明年 200 万辆电动车的 IGBT 芯片消耗量就达到 2-3 万片/月，如果 再考虑光伏和风电等领域用到的 IGBT 芯片，预计产能供应相对偏紧张。

碳化硅新世界：衬底成为产业链最重要的环节

（一）碳化硅器件优良性能带来全新替代需求

1、SiC 与 IGBT 性能对比

相同规格的碳化硅基 MOSFET 和硅基 MOSFET 相比，导通电阻降低为 1/200，尺寸减小为 1/10；相同规格的 使用碳化硅基 MOSFET 的逆变器和使用硅基 IGBT 相比，总能量损失小于 1/4。由于碳化硅器件具备的上述优 越性能，可以满足电力电子技术对高温、高功率、高压、高频及抗辐射等恶劣工作条件的新要求，从而成为半 导体材料领域最具前景的材料之一。具体对比如下：

① 能量损耗低。SiC 模块的开关损耗和导通损耗显著低于同等 IGBT 模块，且随着开关频率的提高，与 IGBT 模块的损耗差越大，SiC 模块在降低损耗的同时可以实现高速开关，有助于降低电池用量，提高续航里程，解 决新能源汽车痛点。

② 更小的封装尺寸。SiC 器件具备更小的能量损耗，能够提供较高的电流密度。在相同功率等级下，碳化硅 功率模块的体积显著小于硅基模块，有助于提升系统的功率密度。

③ 实现高频开关。SiC 材料的电子饱和漂移速率是 Si 的 2 倍，有助于提升器件的工作频率；高临界击穿 电场的特性使其能够将 MOSFET 带入高压领域，克服 IGBT 在开关过程中的拖尾电流问题，降低开关损耗和 整车能耗，减少无源器件如电容、电感等的使用，从而减少系统体积和重量。

④ 耐高温、散热能力强。SiC 的禁带宽度、热导率约是 Si 的 3 倍，可承受温度更高，高热导率也将带来功率密度的提升和热量的更易释放，冷却部件可小型化，有利于系统的小型化和轻量化。（报告来源：未来智库）

2、碳化硅器件得需求测算：电车和工业

SiC 器件使用第三代半导体材料碳化硅作为衬底，与同规格硅基器件相比，SiC 器件效率及耐温性更高，可 显著降低能耗，提高功率密度，减小体积，是下一代新能源汽车电机驱动控制系统的理想器件，能进一步提高 新能源汽车的续航里程、百公里加速能力和最高时速。特斯拉的 Model3 的主驱动逆变器采用了 24 个 SiC MOSFET，每个模块有 2 个 SiC 裸晶(Die)共 48 颗 SiC MOSFET，总成本约为 5000 元。比亚迪汉后驱三相桥 6 桥臂采用了 30 个 SiC MOS 模块，总成本 7000 元。2021 年发布的新款车型中，蔚来 ET，小鹏的 G9，广汽埃安 的 LX 和长城的机甲龙均采用 800v 平台，从 400V 提升到 800V，一个系统用到 30-50 个 SiC 芯片，2 套驱动系 统的芯片量会增长更多。

新能源汽车系统架构中涉及到功率半导体应用的组件包括：电机驱动系统、车载充电系统（OBC）、电源转换系统（车载 DC/DC）和非车载充电桩。碳化硅功率器件应用于电机驱动系统中的主逆变器，能够显著降低电 力电子系统的体积、重量和成本，提高功率密度。Wolfspeed 预计 2026 年车载 SiC 市场规模将从 2022 年的 16 亿美元增加至 2026 年的 46 亿美元。

除了新能源汽车领域，光伏发电、轨道交通、智能电网以及射频器件都可以采用 SiC 器件替代 IGBT 作为 电子电子控制器件。使用碳化硅 MOSFET 或碳化硅 MOSFET 与碳化硅 SBD 结合的功率模块的光伏逆变器，转 换效率可从 96%提升至 99%以上，能量损耗降低 50%以上，设备循环寿命提升 50 倍，预计在组串式和集中式 光伏逆变器中，碳化硅产品预计会逐渐替代硅基器件。将碳化硅器件应用于轨道交通牵引变流器，能极大发挥 碳化硅器件高温、高频和低损耗特性，提高牵引变流器装置效率。预计工业领域的 SiC 器件市场规模预计从 2022 年的 6 亿美金增加至 14 亿美金。

3、功率半导体厂商纷纷发布碳化硅产品

比亚迪：比亚迪在 2020 年发布的比亚迪汉纯电动高性能四驱版成为国内首款采用自研 SiC 模块的车型，功 率密度提升了一倍，其 SiC 芯片采购自国外厂商。比亚迪半导体碳化硅 SiC 功率模块是一款三相全桥拓扑结构 的灌封全碳化硅功率模块，主要应用于新能源汽车电机驱动控制器，是全球首家、国内唯一实现在电机驱动控 制器中大批量装车的 SiC 三相全桥模块。根据公司公告显示，2020 年 SiC 模块销售收入为 1.42 亿元，按照单价 1577 元测算，预计 2020 年销售碳化硅模块 9 万个，2021 年上半年销售收入达到 1.14 亿元，按照 1069 元单价 计算，2021 年上半年销售碳化硅模块为 10 万个，预计全年销量将超过 20 万个。

华润微：本土功率半导体龙头厂商华润微在 2020 年 7 月份发布 SiC 二极管产品，2021 年实现小批量供货。 2021 年 12 月 17 日，公司又宣布推出 1200V SiC MOSFET 新品，采用 Wolf Speed 的衬底，实现了碳化硅芯片的 国产化。华润微自主研发量产的新品 SiC MOS 单管，具有栅氧可靠性好、高电流密度、高开关速度、工业级可 靠性、Ron 随温度变化小等优势，主要应用于新能源汽车 OBC、充电桩、工业电源、光伏逆变、风力发电等领 域。

时代电气：从轨交和电网高压 IGBT 切入新能源汽车功率半导体的时代电气在 2021 年底发布了国内首款基 于自主碳化硅芯片的大功率电驱产品- C- Power 220s。公司的 SiC MOSFET 芯片已经发展了 4 个代次，从第三代开始面向车规级应用，目前已经推出的 1200V/600A 的 SiC MOSFET 模块 S3 能够满足 120KW～200KW 功率 等级电驱需求，在 190KW 高输出功率条件下，逆变总损耗可以比硅基 IGBT 降低 54%，逆变效率从 97.%提升 至 98.77%。

（二）碳化硅产业链之咽喉：衬底

1、衬底行业概况：分类，产业链环节，价值量分布

SiC 衬底的原材料为高纯碳粉和高纯硅粉，在 2,000℃以上的高温条件下通过特定反应合成碳化硅粉。在特 殊温场下，采用成熟的物理气相传输法（PVT 法）生长不同尺寸的碳化硅晶锭，经过多道加工工序产出碳化硅 衬底。根据下游终端的应用不同可以分为导电型和半绝缘型两类，导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件， 与传统硅功率器件制作工艺不同，碳化硅功率器件不能直接制作在碳化硅衬底上，需在导电型衬底上生长碳化 硅外延层得到碳化硅外延片，并在外延层上制造各类功率器件。半绝缘型碳化硅衬底主要应用于制造氮化镓射 频器件。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，可进一步制成氮化镓 射频器件。

在半导体应用中，SiC 主要用于电力电子器件的制造。从 SiC 器件制造流程顺序来看，SiC 器件的制造成本 中，SiC 衬底成本占比 50%，SiC 外延的成本占比 25%，这两大工序是 SiC 器件的重要组成部分。根据立昂微和 沪硅产业披露的招股书，一片 8 寸的硅外延片为 250 元左右，一片 12 寸的硅外延片为 300-400 元左右，而天科 合达和天岳先进披露的 6 寸导电型 SiC 衬底和 4 寸半绝缘 SiC 衬底分别为 3000 元和 8000-9000 元，全球龙头 Wolfspeed 的 6 寸导电型 SiC 衬底价格高达 6000 元以上，如果完成外延加工估计达到 8000 元左右。

SiC 器件成本高的一大原因就是 SiC 衬底制造困难，与传统的单晶硅使用提拉法制备不同，目前规模化生 长 SiC 单晶主要采用物理气相输运法（PVT）或籽晶的升华法。这也就带来了 SiC 晶体制备的两个难点：

1、生长条件苛刻，需要在高温下进行。一般而言，SiC 气相生长温度在 2300℃以上，压力 350MPa，而 硅仅需 1600℃左右。高温对设备和工艺控制带来了极高的要求，生产过程几乎是黑箱操作难以观测。如果温度 和压力控制稍有失误，则会导致生长数天的产品失败。

2、生长速度慢。PVT 法生长 SiC 的速度缓慢，7 天才能生长 2cm 左右。而硅棒拉晶 2-3 天即可拉出约 2m 长的 8 英寸硅棒。

此外 SiC 器件制造必须要经过外延步骤，外延质量对器件性能影响很大。SiC 基器件与传统的硅器件不同， SiC 衬底的质量和表面特性不能满足直接制造器件的要求，因此在制造大功率和高压高频器件时，不能直接在 SiC 衬底上制作器件，而必须在单晶衬底上额外沉积一层高质量的外延材料，并在外延层上制造各类器件，目 前效率也比较低。另外 SiC 的气相同质外延一般要在 1500℃以上的高温下进行。由于有升华的问题，温度不能 太高，一般不能超过 1800℃，因而生长速率较低。

2、市场格局

全球碳化硅衬底市场主要由美国和欧洲厂商控制，根据 Yole 的统计，2018 年导电型碳化硅衬底市场中 CREE 占比为 62%，美国半导体材料大厂Ⅱ-Ⅵ市占率为 16%，国内厂商天科合达和山东天岳占比仅为 1.7%和 0.5%。 半绝缘型衬底市场中 Wolf speed 市占率从 2019 年的 41%下滑至 32%，Ⅱ-Ⅵ半导体市占率从 2019 年的 27%上升 至 35%，两大龙头合计占据近 70%的市场。山东天岳以半绝缘型衬底产品为主，2020 年市占率达到 30%，根绝 公司招股书披露 2020 年公司半绝缘型衬底 3.47 亿元营收测算，全球半绝缘型碳化硅市场规模仅为 12 亿元人民 币。2020 年 Wolf-Speed 营收为 4.71 亿美元，剔除 0.59 亿美元半绝缘型衬底的营收，预计导电型碳化硅衬底营 收规模约为 4.12 亿美元，假设 Wolfspeed 市占率在 2020 年接近 50%，合计导电型碳化硅衬底市场规模约为 8.24 亿美元。综合来看，2020 年全球碳化硅衬底市场约为 10 亿美元，2021 年 Wolfspeed 营收增长 12%，预计 2021 年全球碳化硅衬底销售规模增至 11.3 亿美元。

在功率半导体芯片市场，尤其是 IGBT 芯片市场的竞争已经从芯片设计延伸至中游的制造和下游的模块封 装领域，然而进入到碳化硅时代，我们认为碳化硅功率半导体的竞争已经从芯片设计、中游制造和下游封装进 一步向产业链上游的衬底和外延环节扩张。国际大厂很早就意识到了碳化硅之争的关键就在对于衬底资源的控制权，早在 2009年日本罗姆就通过收购德国 SiC 衬底和外延片供应商 SiCrystal 实现了 SiC 器件研发的实质性 突破。2018年英飞凌收购了德国碳化硅晶圆切割领域的新锐公司 Siltectra，通过收购获得了一种称为“冷分裂 （Cold Split）”的材料切割技术，借助这种专有工艺可以高质量低成本的加工晶圆和对晶圆进行减薄，尤其是对 于碳化硅这种超高硬度材料的切割优势非常明显。

2019 年 12 月，意法半导体以1.375亿美元现金从三安广电手中购得了瑞典 SiC 衬底和外延片制造商 Norstel AB，获得了 6 英寸 SiC 衬底和外延片的生产制造能力。2021 年 11 月 1日，安森美宣布耗资 4.15 亿美元对于美国碳化硅生产商 GTAT 的收购，通过外延收购衬底资产可以帮助 安森美减少对于 Wolfspeed 的原材料依赖。时至今日，功率半导体大厂基本上对于衬底资源的抢夺战已经告一 段落，国内企业只有三安光电在这场衬底资源争夺战中有所斩获，曾转移了部分 Norstel AB 的专利到国内，才 得以完成国内首条从衬底、外延到器件的长沙 6 寸 IDM 产线。

（三）国内衬底产业链梳理

1、国内衬底厂商对比

国内供应碳化硅衬底主要厂商包括山东天岳、天科合达、三安光电、山西烁科与河北同光五家，目前在国 内市场销售规模排在前三位的是山东天岳，山西烁科和天科合达。根据公开资料显示，销售规模排在前三位的 碳化硅衬底销售额分别为 3.5 亿（2020 年），3 亿左右（2020 年），1.55 亿（2019 年）。对比未来五家衬底产能 规划，2025 年产能最大的厂商是河北同光，预计月产能达到 5.83 万片，年产能达到 70 万片，满产后产值为 45-60 亿元。排在第二位的是三安光电，厦门三安和湖南三安两地合计碳化硅衬底产能在 2025 年将达到 4.2 万片/月， 山东天岳的碳化硅衬底月产能在 2025 年底将达到 3.5 万片紧随其后，其中 2.5 万片为导电型衬底，占公司总产 能比达到 71.4%。

1、新基建需求拉动成长，轨交业务触底回升：今年前三季度受到国铁集团铁路装备投资减少和新冠疫情影 响，公司轨道交通业务录得营收 68.34 亿元，同比下降了 17.75%，实现归母净利润 12.02 亿元，同比下降近两 成。2022 年我国进入十四五规划的第二年，国家经济稳字当头，高铁、地铁作为新基建的排头兵，尤其是粤港 澳大湾区在轨交领域投资提速，有望带动公司轨交装备业务实现企稳回升。

2、新能源成为公司第二成长曲线，功率半导体大放异彩：公司是国内首家突破 A 级车型 IGBT 模块的供应 商，目前已经进入包括理想、小鹏、广汽、东风以及一汽等在内的造车新势力和央企主机厂供应链。目前公司 有两条 8 寸 IGBT 产线，其中一期产能为 1 万片/月，主要供应轨交、电网和新能源汽车领域的 IGBT 芯片，二 期产能已经在 2021 年底投产，产能翻倍达到 2 万片/月，新建产能主要针对汽车和光伏等新能源领域，如果全 部供应新能源汽车，满产可以配套 200 万辆新能源汽车的需求。此外公司生产的 IGBT 也对内配套新能源汽车 电驱系统、光伏逆变器和风电变流器的需求，目前可电驱配套产能达到 40 万套/年。在面对海外厂商 IGBT 供应 不足而国内电动车和光伏领域需求激增的背景下，自建的 IDM 产能将助力公司成为 IGBT 芯片国产化龙头。

3、碳化硅电驱新平台发布，为长期成长蓄势：2021 年底公司发布了国内首款基于自主碳化硅大功率电驱 产品- C- Power 220s，此前公司推出了 1200V 的 SiC MOSFET 模块 S3，能够满足 120KW-200KW 功率等级电驱需求，采用 pinfin 直接水冷，提高散热效率，在高输出功率条件下，SiC 器件的损耗比 IGBT 降低 54%。目前公 司已经建有一条年产能为 1 万片的 SiC 功率器件的中试线，预计满产能够实现 2 亿元左右的产值，同时公司也 在积极规划新的碳化硅产线，预计未来公司的碳化硅模块将率先导入车规级客户，实现再次对于国外厂商的全 面替代，为公司的长期成长提供动能。

天岳先进：

天岳先进是国内碳化硅衬底龙头厂商，根据招股书披露，目前公司 SiC 衬底产品以 4 英寸半绝缘衬底为主， 在主营业务 SiC 衬底营收中占比超过 99%，导电型碳化硅衬底体量还非常小。半绝缘 SiC 衬底主要应用于制造 氮化镓射频器件，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，可进一步制 成氮化镓射频器件。导电型碳化硅衬底主要应用于制造功率器件， 需在导电型衬底上生长碳化硅外延层得到碳 化硅外延片，并在外延层上制造各类功率器件。

参考公司 2021 年前三季度营收进行估算，预计公司 2021 年全年营收超过 5 亿元，同比增长 21%，营收大 幅增长主要来自销量的推动，产品单价在 2021 年略有下降。公司产销率将从 2020 年的 81.8%提升约 10 个百分 点，达到 2021 年的 92.1%，预计全年 SiC 衬底出货量达到 5.18 万片，同比增长 33%。从产品价格方面分析，可 以发现近三年半绝缘型衬底价格处于下降趋势，2020 年和 2021 年分别下降 11%和 15%左右。对比天科合达的 招股书披露的 4 英寸导电型衬底价格，导电型衬底价格只有半绝缘衬底的 1/3，价格波动也比较大，2019 年下 降之后在 2020 年还有 30%以上的涨幅。

1、公司在半绝缘领域具有全球竞争优势：根据 Yole 的统计，2020 年公司的半绝缘型 SiC 衬底销售规模在 全球领域市占率为 30%，相较于 2019 年提升约 8 个百分点。排名前两位的 Wolf Speed 和Ⅱ-Ⅵ在 2020 年市占率 分别为 32%和 35%，可以看出公司在半绝缘衬底领域的占比与国外龙头相差无几。碳化硅基氮化镓射频器件具 有良好的导热性能、高频率、高功率等优势，是迄今为止最为理想的微波射频器件，因此成为 4G/5G 移动通 讯系统、新一代有源相控阵雷达等系统的核心微波射频器件。Yole 预计到 2025 年氮化镓射器件有望替代大部分 硅基 LDMOS 份额，占据射频器件市场约 50%的份额，销售规模达到 20 亿美元，期间 CAGR 达到 18%，半 绝缘型碳化硅衬底的需求量有望因此获益而持续增长。

2、投资 25 亿扩产导电型衬底，打开全新成长空间：在半绝缘型衬底公司已经成为全球领先厂商，此次公司 IPO 的募投项目是投资 25 亿在临港建设新的碳化硅衬底工厂，预计 2022 年 Q3 投产，一期达产后 6 寸导电 型 SiC 衬底产能将达到 30 万片/年，按照目前 5000 元/片价格测算，预计临港工厂一期产值将达到 15 亿元，为 公司未来几年的持续成长提供产能保障。碳化硅功率器件是中高压领域 IGBT 和 SJ-MOS 的完美的替代材料， wolfspeed预测，碳化硅功率器件市场规模将从2022年的22亿美元增长至2026年的60亿美元，CAGR达到29%， 如果完全替代占功率半导体市场 80%的 400V 以上高压功率器件，远期替代空间超过 400 亿美元，因此在碳化 硅功率器件产业链价值量最大的衬底将是最受益的环节。

作为碳化硅新秀603595东尼电子目前碳化硅进展。

东尼布局碳化硅4年，技术来源于美国和日本，研发团队来自台湾，某碳化硅专家透露，东尼碳化硅衬底品质位居国内第一梯队，其选择了一条最严苛的检测路线，送厦门瀚天天成做测试，要求高周期长，而一旦验证通过，将得到产业链的高度认可。而根据东尼电子定增回复：与其他同行业公司比较，发行人研制的碳化硅半导体材料MPD（微管位错）可达到<0.2/cm2；TSD（螺型位错）可达到86/cm2，TSD在芯片制成中严重影响器件良率；目前发行人试产衬底产品在衬底致命缺陷(MPD, TSD)两个指标上均有优势。据传瀚天天成二期上机测试通过获得小批量订单，碳化硅产业趋势将进入大爆发。东尼定增规划12万片6英寸导电型碳化硅衬底材料，据最新流传的董事长调研纪要，公司朝着美国产品品质努力，目标春节前量产，三年内达到32万片产能。而露笑科技规划24万片6英寸导电型碳化硅衬底+5万片外延片。

下周对标美国科锐的山东天岳上市交易，流通市值只有几十亿，大概率会激发碳化硅的节奏，作为碳化硅新秀的603595东尼电子，具备题材行情龙头的潜质，值得把握这个低吸的节奏，如果不看好碳化硅这个赛道的请远离，如果是以产业布局的角度来投资是可以大胆看一看的，东尼今年的金刚线和光膜模组业绩肯定是超预期的，这是业绩打底的保障，其次如果碳化硅量产时间确定规模确定那绝对是超预期，到时候抢筹的价格肯定不低了，东尼走的技术路线媲美科锐，未来或将诞生第二国内的山东天岳。不论个人投资者也好还是机构投资者也好要有眼光格局和魄力，不要那么短视，共赢的时代，希望都有点格局，平常心一点，相信好东西是金子总有一天会继续发光发亮的~~~

以上仅为个观点，仅供参考，据此买卖风险自担！！！

人气股：$新兴铸管(SZ000778)$ $亚太药业(SZ002370)$ $京城股份(SH600860)$ $翠微股份(SH603123)$ $湖北广电(SZ000665)$ $合力泰(SZ002217)$ $春兴精工(SZ002547)$ $洲际油气(SH600759)$ $新华联(SZ000620)$ $泰禾集团(SZ000732)$ $内蒙新华(SH603230)$ $北玻股份(SZ002613)$ $青海春天(SH600381)$ $韩建河山(SH603616)$ $嘉凯城(SZ000918)$ $雄帝科技(SZ300546)$ $宋都股份(SH600077)$ $交大昂立(SH600530)$ $顾地科技(SZ002694)$ $广田集团(SZ002482)$ $厦工股份(SH600815)$ $正和生态(SH605069)$ $开能健康(SZ300272)$ $明德生物(SZ002932)$ $亚世光电(SZ002952)$ $仁智股份(SZ002629)$$秋田微(SZ300939)$$江泉实业(SH600212)$ $青岛食品(SZ001219)$ $九鼎投资(SH600053)$  $热景生物(SH688068)$  $上海港湾(SH605598)$$四维图新(SZ002405)$$广信股份(SH603599)$ $远达环保(SH600292)$ $贵航股份(SH600523)$$万里马(SZ300591)$$建新股份(SZ300107)$$东尼电子(SH603595)$